Импульсный регулятор напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является расширение диапазона питающих напряжений при использовании импульсного регулятора напряжения в качестве стабилизатора температуры, создаваемой термобатареей, и защита термобатареи от перегрузок по току. Цель достигается введением дополнительной цепи обратной связи по напряжению, подключенной к K входу синхронного динамического триггера через логический элемент ИЛИ. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19) (И> (1) С 05 Р 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1437844 (21) 4607142/24-07 (22) 18.11.88 (46) 23.10.90. Вюл, № 39 (72) В.П.Реута и В.Д.Рыкулин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1437844 кл G 05 F 1/56э 1986. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппараИзобретение относится к электротехнике, может быть использовано для стабилизации температуры, создаваемой термобатареями, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. ¹ 1437844.

Цель изобретения — расширение диапазона питак цих напряжений при использовании импульсного регулятора к -@swed в качестве стабилизатора температуры, создаваемой термобатарс=й, и защита термобатареи от перегрузок по току.

На чертеже показана схема импульсного регулятора напряжения.

В импульсном регуляторе напряжения источник 1 питания через силовой элемент 2, содержащий ключевой элемент

3 на входе, диод 4, обратно включенный между выходом ключевого элемента

3 и общей шиной, дроссель 5, включенный между общей точкой элементов 3 и

4 и конденсатором 6, подключенным вторым выводом к общей шине, соеди2 туры. Целью изобретения является рас" шнрение диапазона питающих налряжений при использовании импульсного регулятора напряжения в качестве стабилизатора температуры, создаваемой термобатареей, и защита термобатареи от перегрузок по току. Цель достигается введением дополнительной цепи обратной связи по напряжению, подключенной к К-входу синхронного динамического триггера через логический элемент ИЛИ. 1 ил. нен с термобатареей 7. На термобатарее 7 размещен охлаждаемый объект 8 и часть первого датчика 9 обратной связи, состоящего из последовательно соединенных резистора 10 н размещенного на термобатарее терморезистора

ll причем второй вывод резистора 10 подключен к источнику !2 опорного напряжения, второй выход которого подключен к одному входу первого компаратора 13, другой вход которого соединен с выходом первого датчика 9 обратной связи, а выход — с первым входом логического элемента ИЛИ 14. К . второму входу логического элемента

ИЛИ 14 подключен выход второго компаратора 15, один вход которого соединен с источником 12 опорного напряжения, а другой вход - с выходом второго датчика 16 обратной связи, состоящего из делителя напряжения на резисторах 17 и 18, подключенного между входом питания термобатареи 7 и общей шиной. Выход логического эле1601610 мента ИЛИ 14 соединен с первым информационным К-входом синхронного динамического триггера 19, к динамическому С-входу .синхронизации которого

5 подключен генератор 20 синхроимпульсов, снабженный шиной 21 внешней синхронизации, а к второму информационному входу J-триггера 19 подключен делитель 22 частоты, вход которого 10 соединен с выходом генератора 20 синхроимпульсов. Выход триггера 19 соединен с входом управления ключевого элемента 3.

В работе регулятора использованы следующие свойства динамического синхронного JK-триггера по фронту, на 1ример, переднему, синхроимпульса на

С-входе синхронизации: повторять на ( воем выходе информацию J-входа, если 30 информация на Л- и К-входах противойоложна; не изменять свое выходное

Состояние, если сигналы íà Д- и К-входах нулевые: переключать выходы в противоположное состояние, если сигналы 25 на J- и К-входах единичные.

Импульсный регулятор напряжения работает следующим образом.

После включения источника 1 питания в сиживом элементе 2 ключевой элемент 3 закрыт, напряжение на диоде

4, дросселе 5, конденсаторе 6 и термобатарее 7 равно нулю; охлаждаемый объект 8 нагрет до температуры окру35 жающей среды; к делителю напряжения в датчике 9 обратной связи, образованном резистором 10 и терморезистором, 11, приложено опорное напряжение с выхода источника 12 опорного напря- 4О жения, часть которого приложена к первым, например инвертирующим, входам первого 13 и второго 15 компараторов, к вторым входам которых приложены выходные напряжения соответст- 45 венно первого 9 и второго 16 датчиков обратной связи, Выходное напряжение первого датчика 9 обратной связи меньше опорного напряжения, поскольку терморезистор 11 разогрет, и

его величина мала (сопротивление термореэистора 11 растет при понижении его температуры), поэтому на выходе первого компаратора 13 и на первом входе логического элемента ИЛИ 14 нулевое напряжение. Выходное напряжение второго датчика 16 обратной связи нулевое, поскольку нулевое напряжение н выходе силового элемента 2, поэтому на выходе второго компаратора 15 и на втором входе логического элемента ИЛИ 14 нулевое напряжение.

Если в качестве логического элемента 14 использован элемент ИЛИ,то на его выходе и первом информационном К-входе триггера 19 также нулевое напряжение.

На С-вход синхронизации триггера

19 поступают импульсы с генератора 20 синхроимпульсов, который может быть засинхронизирован от внешнего источника синхроимпульсов по шине 21 внешней синхронизации. Делитель 22 частоты считает, поступающие на его вход импульсы с выхода генератора 20 синхроимпульсов, и напряжение на его выходе и втором информационном J-входе триггера 19 будет нулевым до тех пор, пока на вход делителя 22 частоты не поступит число импульсов, равное коэффициенту его деления. До этих пор на выходе триггера 19 и управляющем входе ключевого элемента .3 нулевоа напряжение, и ключевой элемент 3 закрыт„

Как только на выходе делителя 22 частоты появится единичный импульс, то следующим синхроимпульсом по С-входу синхронизации триггер 19 переводится в единичное состояние, и на

его Я-выходе появляется единичное напряжение, которое открывает ключевой элемент 3. В результате этого к диоду

4 и дросселю S прикладь|вается напряжение источника 1 питания, Через дроссель 5 потечет ток заряда конденсатора 6 и ток потребления термобатареи

7. Поступающие далее на С-вход синхронизации триггера 19 синхроимпульсы не изменяют выходного состояния триггера 19 до тех пор, пока не появится единичное напряжение на его пер" вом информационном К-входе, В результате подачи напряжения на термобатарею 7 последняя начинает охлаждать объект 8 и терморезистор 11. Одновременно растет напряжение на конденсаторе 6 и входе термобатареи 7.

Поскольку охлаждаемлй объект 8 и термобатарея У обладают тепловой инерцией, то температура охлаждаемого объекта 8 достигает заданного значения значительно позже, чем на конденсаторе 6 уровень напряжения станет максимально допустимым для питания термобатареи 7, особенно если выход5 16016 иое напряжение источника 1 питания значительно выше этого значения, Как только напряжение на входе термобатареи 7 достигнет заданного датчиком 16 обратной связи значения, напряжение на выходе этого датчика и втором входе компаратора 15 становится выше опорного напряжения, 10 поданного на первый вход этого компаратора. Компаратор 15 переходит в противоположное состояние, и его единичное выходное напряжение через логический элемент ИЛИ 14 поступает на информационный К-вход триггера 19, который очередным синхроимпульсом на

С-входе синхронизации переводится в нулевое состояния на выходе и закрывает ключевой элемент 3. Через 20 диод 4, дроссель 5 и термобатарею 7 продолжает течь ток за счет запасенной в дросселе 5 энергии, за счет чего напряжение на конденсаторе 6 сначала немного возрастает, а затем начинает по мере разряда дросселя 5 падать. В это же время термобатарея

7 продолжает охлаждать объект 8 и терморезистор 11, величина сопротивления которого растет по мере охлажде- 3О ния, и растет напряжение на выходе первого датчика 9 обратной связи и второй входе первого компаратора 13.

Далее независимо от сигнала на первом информационном К-входе триггера

19 на его второй информационный J-вход поступает следующий импульс с выхода делителя 22 частоты, после чего очередным синхроимпульсом по С-входу триггер 19 переводится в единичное состояние на Q-выходе и открывает ключевой элемент 3. Вновь потечет ток заряда дросселя 5 и конденсатора 6.

Если в это время напряжение на конденсаторе 6 выше заданного уровня по 45 каклм-либо причинам, то очередным син>роимпульсом по С-входу триггер

19 переводится в нулевое состояние на

Q-выходе и закрывает ключевой элемент

3„ а если напряжение на конденсаторе

6 становится к тому времени ниже заданного датчиком 16 обратной связи уровня, то ключевой элемент 3 остается открытым до тех пор, пока либо напряжение- на конденсатоРе 6 не достигнет заданного уровня, либо температура охлаждаемого объекта 8 не достигнет заданного первым датчиком 9 обратной связи уровня. Как только это про1О о изойдет, появляется единичное напряжение на выходе первого 13 или второго !

5 компаратора, которое через логический элемент ИЛИ 14 поступает на первый информационный К-вход триггера

19, и очередным синхроимпульсом по

С-входу триггер 19 переводится в нулевое состояние и закрывает ключевой элемент 3 до прихода очередного импульса с выхода делителя 22 частоты на второй информационный J-вход триггера 19.

Таким образом, после включения импульсного регулятора напряжения он вначале работает как синхронизированный импульсный стабилизатор напряжения питания термобатареи 7, а затем, после достижения температурой охлажраеМого объекта 8 заданного значения, регулятор начинает работать как импульсный синхронизированный стабилизатор температуры охлаждаемого объек"та 8. Поскольку на поддержание температуры этого объекта на заданном уровне требуется меньшая затрата энергии, чем при начальном охлаждении, то в это время входное напряжение пита-. ния термобатареи 7 будет тем ниже максимально допустимого (заданного вторым датчиком 16 обратной связи), чем ниже температура окружающей среды.

Импульсный регулятор напряжения позволяет применять в качестве источника 1 питания источники повышенного напряжения без опасения повредить термобатарею.

Описанный импульсный регулятор напряжения особенно полезен-для управления напряжением питания термобатарей, охлаждающих фотоприемники, которые используются в приборах, эксплуатируемых в полевых условиях, где обычно используются аккумуляторами на 12 или 24 В, а допустимое напряжение питания термобатареи, как правило, не превышает 6-7В.

Формула и з обретения

Импульсный регулятор напряжения по авт.св. Р 1437844, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона питающих напряжений при использовании импульсного регулятора напряжения в качестве стабилизатора температуры, создаваемой

1601610

Составитель С.Чернышева

Редактор О.Юрковецкая Техред H.Äèäûê Корректор С.Черни

Заказ 3271 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 термобатареей, и защиты термобатареи от перегрузок по току„ введен второй компаратор, логический элемент

ИЛИ и второй датчик обратной связи, выход которого соединен с одним входом второго компаратора, другой вход, которого соединен с источником опорного напряжения, выходы обоих компараторов к первому информадионному входу, триггера подключены через логи.ческий элемент ИЛИ, а в качестве первого и второго датчиков обратной связи использованы соответственно датчики температуры и напряжения питания термобатареи.