Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных электро и радиоустройств.

Известен непрырывнр-импульсный стабилизатор напряжения, содержащий последовательно включенные ключевой регулирующий и линейный регулирующий блоки 11

Однако этот стабилизатор имеет низкую надежность вследствие прохождения полной величины тока нагрузки через регулирующий элемент линейного регулирующего блока. Кроме того, . для защиты регулирующего элемента этого же линейного регулирующего блока требуется специальная схема защиты от перегрузок и КОРОТКИХ замыканий, что приводит к усложнению устройства, и, в свою очередь, к уменьшению его надежности.

Наиболее близким к предлагаемому является непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения, содержащий источник питания, который подключен к ключевому регулирукицему элементу, с.вязанному через демодулирующий блок с нагрузкой, и через последователь-, но соединенные датчик тока и линейный регулирующий элемент - к той же

нагрузке, первый-блок управления, соединенныйс линейным регулирующим элементом и нагрузкой, и второй блок управления, подключенный к датчику тока и ключевому регулирующему элементу 2.

Недостатком и этого устройства является его низкая надежность при возникновении режимов перегрузки и коротких замыканий. При возникновении перегрузки в этом устройстве включается ключевой регулирующий элемент. Часть тока стабилизатора в режиме перегрузки проходит через ключевой регулирующий элемент, а часть - через линейный регулирующий элемент., так как оба блока упраиления устройства стараются поддержать напряжение на нагрузке на за20данном уровне. При этом на обоих регулирующих элементах выделяется мощность, значительно превосходящая допустимую, которая рассеивается на регулирующих элементах при прохождении, максимального рабочего тока устройства. Это приводит к сильному разогреву полупроводниковых структур регулирующих элементов, которые теряют при этом управляемость,,что, в конечном итоге приводит к

пробою регулирующих элементов и выходу стабилизатсгра из строя.

Цель изобретения - повышение над жности стабилизатора.

Поставленная цель достигается те что в непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из включенных параллельно непрерывного и импульсного контуров регулирования, причем контур непрерывного регулирования содержит включенные последовательно датчик тока и линейный регулирующий элемент, к управляющему входу которого подключён выход первого блокауправления, входом подключенного к выхрдным выводам непрерывно-импульсного стабилизатора, а контур импульсного регулирования содержит включенные последовательно ключевой регулирующий элемент и DLC-фильтр, второй блок управления, входом подключенный параллельно датчику тока контура непрерывного регулирования, а выходом к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, введены термозависимый ждущий мультивибратор, логический элемент ЗАПРЕТ с прямым и инверсньш входами и блок выдержки времени, причем выходы блока выдержки времени подключены к дополнительным вхрдам первого и второго блоков управления, дополнительные выходы второго блока управления подключены к входу fepMoзависимого ждущего мультивибратора и к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого подключен к входу блока выдержки времени, а инверсный вход - к выходу тергЛозависимого ждущего мультивибратора.,

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения содерл(ит источник 1 питания, который одновременно подключен к ключевому регулирующему., элементу 2,связанному через DLC-фильт 3 с нагрузкой 4, и через последовательно соединенные датчик 5 тока и линейный регулирующий элемент 6 подключен к той же нагрузке 4, первый блок 7 управления , соединенный с линейным регулирующим элементом 6 и нагрузкой 4, и второй блок 8 управления, подключенный к датчику 5 тока и ключевом5 регулирующему элементу 2, термозависимый ждущий мультивибратор 9 и последовательно соединенные логический элемент ЗАПРЕТ ID с прямым и инверсным входом и блок 11 выдержки времени, подключенный к первому 7 и второму 8 блокам управления, причем второй блок управления 8 связан с термозависимым ждущим мультивибратором 9 и прямым входом логического элемента ЗАПРЕТ 10, инверсный вход которого подключен к

термозависимому ждущему мультивибратору 9.

Устройство работает следующим образом..

Ток через линейный регулирующий элемент 6 нарастает при подаче напряжения питания от источника питания и его установившееся значение ойределя ется сопротивлением нагрузки 4 и у.ставкой блока 7 управления, осуществляющего управление регулирующим элементом 6. Блок управления не формирует сигнал запуска ключевого регулирующего элемента 2, если ригнал датчика 5 тока не превЕлшает порогового значения срабатывания блока 8 -управления, и блок 8 управления вырабатывает сигнал запуска, включающий ключевой регулирующий элемент 2, если сигнал датчика 5 тока превысит пороговый уровень срабатывания блока 8 управления. Ток, протекающий через ключевой регулирующий элемент 2 и DLG-фильтр 3, начинает увеличиваться. Это привоДит к увеличению напряжения на нагрузке 4, а та.кже уменьшению тока через регулирующий элемент 6, которое продолжается до тех пор, пока сигнал датчика 5 не достигнет порога отпускания блока 8 управления, который при этом выключает ключевой регулирующий элемент 2. За время закрытог состояния ключевого регулирующего элемента 2 энергия, запасенная в DLC-фильтр 3, разряжается через нагрузку 4, напряжение на которой постепенно уменьшается . Уменьшение Напряжения На нагрузке 4 через блок 7 управления вызывает увеличение тока линейного регулирующего элемента б.. Сигнал датчика 5 тока начина ет увеличиваться, пока не сработает блок 8 управления и включит ключевой регулирующий элемент 2. Далее описанный процесс повторяется, причем блок управления вырабатывает единичный логический сигнал, равный длительности включенного состояния ключевого регулирующего элемента 2. Этот единичный логический сигнал поступа:ет на тepмoзaвиcи фJй ждущий мультивибратор 9 и прямой вход логического элемента ЗАПРЕТ 10 при каждом вк:г,очении ключевого регулирующего элемента 2. Логический элемент 10 сравнивав ет дпительности импульсов, поступающих от блока В управления и термозависимого ждущего мультивибратора 9. Если длительность единичного логического импульса, поступающая от термозависймого ждущего, мультивибратора, больше дпительности единичрого логического сигнала, вырабатываемого блоком 8 управления, то логический элемент 10 своего состояния не изменяет и блок 11 выдержки времени влияния на работу схемы не ока.зывает.

При возникновении перегрузки регулирующие элементы 2 и 6 cflfioBpeMeHHo включаются блоками 7 и 8 управления, стремящимися поддерживать заданное значение выходного напряжения нанагрузке®4, и в устройстве происходит перераспределение тока перегрузки между этими регулирующими элементами, на которых начинает выделяться повышенная мощность потерь, причем дпительность сигнала запуска ключевого регулирующего элемента 2.и единичнрго логического сигнала, вырабатываемых блоком 8 управления, увеличивается. Если длительность сигнала перегрузки, равная длительности единичного логического сигнала, вырабатываемого блоком 8 управления, превышает длительность сигнала термозависимого ждущего мультивибратора-9, то логический элемент 10 изменяет свое состояние и запускает блок 11 выдержки времени. Формируя сигналы выключения регулирующих элементов 2 и 6, этот сигнал принудительного выключения регулирующих элементов снимается по истечению времени, определяемому блоком 11 выдержки времени, и происходит повторное включение устройства.

При повышении температуры окружающей среды длительность импульса, формируемого термоэависимым ждущим мультивибратором 9, уменьшается. В результате уменьшается время, в течение которого стабилизатор пропускает ток перегр узки .

Таким образом достигается надежная защита стабилизатора в аварийных режимах перегрузки по току и нечувствительности стабилизатора к кратковременным эксплуатационным перегрузкам, что повышает общую надежность стабилизатора этого типа.

Дополнительное введение термозависимого ждущего мультивибратора, элемента ЗАПРЕТ, блока выдержки времени отличают предлагаемое устроВство от известного, так как позволяет повысить надежность устройства.

Формула изобретения

Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из включённых параллельно непрерывного и импульсного контуров регулирования, причем контур непрерывного регули- . рования содержит включенные последовательно датчик тока и линейный регулирующий элемент,, к управляющему входу которого подключен выход первого блока управления, входом подключенного к выходным выводам непрерывно-импульсного стабилизатора, а контур импульсного регулирования содержит включенные последовательно

0 ключевой регулирующий элемент и

DLC-фильтр, второй блок управления, входом подключенный параллельно датчику тока контура непрерьгвного регулирования, а выходом - к управляюще5 МУ входу ключевого регулирующего элемента, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены термозависи1иый ждущий мультивибратор, логиQ ческий элемент ЗАПРЕТ с прямым и инверсным входами и блок выдержки времени, причем выходы блока выдержки времени подключены к дополнительным входам первого и второго блоков уп« равления, дополнительные выходы второго блока управления подключены к входу тёрмоЗависимого ждущего мультивибратора и к прямому входу элемента ЗАПРЕТ, выход которого подключен

к входу блока выдержки времени, а инверсный вход -,к выходу термоэависимого ждущего мультивибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США №3260920, 5 кл.321-18, 1966.

2.Вересов Г.П., Смуряков Ю.Л. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. М, Энергия ,1978, с.96.