Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к радиоэле тронике и может быть использовано в измерительных приборах и системах Известны стабилизаторы постоянно го напряжения, используемые для питания различной радиоэлектронной аппаратуры l и 2. Наиболее. близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения содержащий регулирующий элемент, сигнальный вход которого соединен . с входом стабилизатора, а управляющий - с выходом сумматора, выход регулирующего элемента соединен с одним из входов порогового узла и через опорный резистор - с выходом стабилизатора, выход стабилизатора, в свою очередь, соединен с другим входом порогового узла, через два последовательно соединенных резистора - с общей шиной и, кроме этого через выходной конденсатор соединен с общей шиной, средняя точка последо вательно соединенных резисторов соединена с одним из входов сравнивающего узла, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход сравнивающего узла соединен с одним из входов сумматора другой его вход соединен с выходом триггера, установочный вход триггера соединен с выходом порогового узла,а сбросовый - с выходом источника сбросового сигнала. В нормальном режиме работы стабилизатора триггер находится в состоянии, при котором его выходное напряжение равно нулю и не оказывает влияние на работу стабилизатора в целом. При этом входное напряжение стабилизатора с некоторым коэффициентом передачи передается через регулирующий элемент на выход. Если выходное напряжение не соответствует номинальному значению, то с выхода сравнивающего узла через сумматор на регулирунхций элемент оказывается воздействие, изменяющее его коэффициент передачи таким образом, чтобы на выходе стабилизатора установилось напряжение, равное номинёшьному значению. При возникновении перегрузки или короткого замыкания на выходе стабилизатора образуквдийся на опорном резисторе перепад напряжений, равный Ui - Зн-Яо где Зц- ток нагрузки; . RQ - сопротивление опорного резистора.

ревышает напряжение срабатывания орогового узла, в результате чего на ыходе триггера появляется напряжеие, запрещающее прохо адение входноо напряжения через регулирующий элеент на выход стабилизатора. В моент включения стабилизатора на вхое, а следовательно, и на его выходе происходит скачкообразное (инерционностью регулирующего элемента можно пренебречь) изменение напряжения, при котором в цепи выходного конденсатора возникает переходной процесс, вызывающий резкое нарастание тока (Uc) в цепи: регулирующий элемент, опорный резистор, выходной конденсатор 2.

Однако в данном устройстве на опорном резисторе, определяемое из выражения (i ( 3ц + Зс)о может превысить напряжение срабатывания порогового узла даже в случае,когда 0ц 0, в результате чего происходит ло/кное срабатывание триггера. Стабилизатор отключается. Таким образом, ток Зр обусловленный переходны1М процессом в цепи.выходного конденсатора, можно рассматривать как помеху, приводящую к отказу в работе стабилизатора. Аналогичное явление происходит и при подключении к выходу стабилизатора емкостной нагрузки, т.е. ток, обусловленный переходным процессом в цепи нагрузки,также приводит к отказу в работе стабилизатора .

Цель изобретения - повышение надежности стабилизатора постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор, содержащий регулирующий элемент, сигнальный вход которого соединен с входным выводом стабилизатора, а управляющий - с выходом сумматора, один из входов сумматора соединен с выходом триггера, сбросовый вход триггера соединен с источником сбросового сигнала, второй вход сумматора соединен с выходом сравнивающего узла, один из входов сравнивающего узла соединен с источником опорного напряжения, второй вход сравнивающего узла соединен со средней точкой последовательно соединенных резисторов, включенных между выходныг)и выводами, первый вход порогового узла через опорный резистор соединен с выходным выводом, который, в свою очередь, соединен со вторым входом порогового узла и через два последовательно соединенных резистора - с общей шиной, один из выводов выходного конденсатора соединен с выходным выводом, а второй вывод - с общей шиной, введены линия зещержки, коммутирующий элемент, формирователь управляюще го сигнала, дополнительный триггер, ограничивающий резистор и схема

совпадения, причем вход коммутирующего элемента соединен с выходом регулирующего элемента, один из выходов коммутирующего элемента через ограничивающий резистор соединен с его другим выходом, который, в свою очередь,, соединен с первым входом порогового узла, выход формирователя управляющего сигнала соединен с управляющим входом коммутирующего элемента и через линию задержки со сбросовым входом дополнительного триггера, выход дополнительного триггера соединен с одним из входов схемы совпадения, выход порогового узла соединен со входом формирователя управляющего сигнала, со счетныК1 входом дополнительного триггера и со вторым входом схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен с установочным входом триггера.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого стабилизато постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, сумматор 2, линию 3 задержки, коммутирующий элемент 4, формирователь 5 управляющего сигнала, дополнительный триггер 6, триггер 7, сравнивающий узел 8, ограничивающий резистор 9, опорный резистор 10,- пороговый узел 11, схему 12 совпадения,источник 13 сбросового , источник 14 опорного напряжения, последовательно содиненные резисторы 15 и 16, выходной конденсатор 17.

В нормальном режиме работы стабилизатора коммутирующий элемент 4 находится в сосггоянии, при котором выход регулирующего элемента 1 подключен к опорному резистору 10, минуя ограЕ{ичивающий резистор 9,а триггер 7 находится в состоянии, пр котором его выходное напряжение равно нулю и не оказывает влияния на рботу стабилизатора в целом. При это входное напрях ение стабилизатора с некоторым коэффициентом передачи передается через регулирующий элемент 1 на выход. Если выходное напряжение не соответствует номинальному значению, то с выхода сравнивающего узла 8 через сумматор 2 на регулирующий элемент 1 оказывается воздействие, изменяющее его коэффициент передачи таким образом, чтобы на выходе стабилизатора установилось напряжение, равное номинальному значению.

В момент включения стабилизатора на входе, а следовательно, и на его выходе происходит скачкообразное изменение напряжения, при котором в цепи выходного конденсатора 17 и нагрузки (если она обладает емкостными свойствами) возникает переходной процесс, обуславливающий резкое нарастание тока в цепи: регулирующии элемент 1, опорный резистор 10 и параллельно соединенные выходной конденсатор 17 и емкостна нагрузка стабилизатора. Образующий ся на опорном резисторе 10 перепад напряжений поступает на входы порогового узла. Если перепад напряжений на опорном резисторе 10 превышает порог срабатывания порогово узла 11, на его выходе формируется полох ительный перепад напряжения, при этом на выходе формирователя 5 управляющего сигнала формируется перепад напряжения, по которому коммутирующий элемент 4 подключает выход регулирующего элемента 1 к опорному резистору 10 через ограни чивающий резистор 9. Длительность выходного импульса формирователя управляющего сигнала выбирается такой, чтобы переходный процесс, .-происходящий на выходном конденсаторе 17 и емкости нагрузки, закончился. За счет подключения ограничивающего резистора 9 к выходу регу лирующего элемента 4 происходит ог раничение тока переходного процесса, поэтому падение напряжения на опорном резисторе оказывается меньш порога срабатывания, порогового уз .ла 11 и На его выходе формируется рицательный перепад напряжения,по которому дополнительный триггер 8 переводится в единичное состояние, а коммутирующий элемент 4 отрицательным перепадом напряжения,поступающим с формирователя 5 управляюц1е сигнала, переводится в состояние, при котором выход регулирующего эле мента 1 подключается к опорному резистору 10, минуя, ограничивающий резистор 9. Если после этого падени напряжения на опорном резисторе 10 снова превышает порог срабатывания порогового узла 11, на его выходе формируется положительный перепад напряжения. Так как управляющее напряжение с формирователя 5 управляющего сигнала, переводящее дополнительный триггер б в нулевое состояние, поступает на него с задержкой во времени, на обоих входах схе мы 12 совпадения в этот момент присутствует положительный потенциал и на ее выходе формируется импульс переводящий триггер 7 в состояние, при котором запрещается прохонщение входного напряжения стабилизатора через регулирующий элемент 1 на выход. Если перепад напряжений на опорном резисторе 10 после отключения ограничивающего резистора 9 не превышает порога срабатывания порогово го узла 11, выход регулирующего элемента 1 остается подключенным к выходу стабилизатора через опорный резистор 10, минуя ограничивающий резистор 9, и стабилизатор работает в нормальном режиме. Таким образом, введение в схему линии задержки, коммутирующего элемента, формирователя управляющего сигнала, дополнительного триггера, ограничивающего резистора, схемы совпадения и указанных выше связей исключает возможность ложного срабатывания триггера во время переходного процесса. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, сигнальный вход которого соединен с вxoдны выводом, а управляющий - с выходом сумматора, один из входов суглматора соединен с выходом триггера, сбросовый вход триггера соединен с источником сбросового сигнала, второй вход сумматора соединен с выходом сравнивающего уз;;а, один из входов сравнивающего узла соединен с источником опорного напряжения, второй вход сравнивающего узла соединен со средней точкой последовательно соединенных резисторов, включенных между выходными выводами, первый вход порогового узла через опорный резистор соединен с в ыходным выводом, который, в свою очередь,соединен со вторым входом порогового узла и через два последовательно соединенных резистора - с общем шиной, один из выводов выходного конденсатора соединен с выходным выводом, а второй вывод - с общей шиной, о тл и ч а ю 1Д и и с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены лин1:я задержки, коммутирующий элемент, формирователь управляющего сигнала, дополнительный триггер, ограничивающий резистор и схема совпадения, причем вход коммутирующего элемента соединен с выходом регулирующего элемента, один из выходов коммутирующего элемента через ограничивающий резистор соединен с его другим выходом, который, в свою очередь, соединен с первым входом порогового узла, выход формирователя управляющего сигнала соединен с управляющим входом коммутирующего элеМента и через линию задержки - со сбросовым входом дополнительного триггера, выход дополнительного триггера соединен с одним из входов схемы совпадения, выход порогового узла соединен со входом формирователя управляющего, сигнала, со счетным входом дополнительного триггера и со вторым входом схемы совпадения, выход схемы совпадения соединен с установочным входом триггера .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.( Авторское свидетельство СССР № 535562, кл. G 05 F 1/56, 1975.

2. Венгеровский Л.В. Вайнштейн А.Х Прецизионные полупроводниковые стабилизаторы. Энергия, 1974, с. 106112, рис. 11-2.