Ключевой стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к источникам вторичного электропитания . Цельповышение надежности работы путем ограничения пускового тока и перенапряжений на выходе при включении в сеть, сбросе тока нагрузки или броске напряжения на входе. Устройство содержит ключевой регулирующий элемент 1, триггер 2 Шмитта, LCD-фильтр З, усилитель 4 постоянного тока, делитель 5 выходного напряжения , входные выводы 6 и 7, выходные выводы 8 и 9, вывод 10 для подключения опорного напряжения, вывод 11 для подключения источника питания триггера 2 Шмитта и усилителя 4. В устройство введена RC-цепь 12, подключенная между входом триггера 2 Шмитта и выводом 8. При включении устройства в сеть, сбросе тока нагрузки или броске напряжения на входе из-за колебательного характера обмена электроэнергией между реактивными элементами LCD-фильтра З на выходе появляется выброс напряжения, который, проходя через введенную RC-цепочку, выдает сигнал, меняющий длительность и частоту включения триггера 2, который в свою очередь управляет ключевым регулирующим элементом. В результате на входе LCD-фильтра З формируются импульсы напряжения с монотонно изменяющимися длительностью и частотой, а напряжение на выходе изменяется плавно с постоянной времени RC-цепи 12. 4 ил. щ Ё

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I 1) 1689928 А1 (s()s G 05 F 1/569

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3 °

О

\Ф ю

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657861/07 (22) 02.03.89 (46) 07.11.91. Бюл, % 41 (72) Л,П.Кирасов и Н,И,Наумов (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1464150, кл. G 05 F 1/56, 1988.

Авторское свидетельство СССР (Ф 1234820, кл, G 05 F 1/569, 1986. (54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вторичного электропитания. Цель — повышение надежности, работы путем ограничения пускового тока и перенапряжений на выходе при включении в сеть, сбросе тока нагрузки или броске напряжения на входе. устройство содержит ключевой регулирующий элемент 1, триггер

2 Шмитта, LCD-фильтр 3, усилитель 4 постоянного тока, делитель 5 выходного нап ряжения, входные выводы 6 и 7, выходные выводы 8 и 9, вывод 10 для подключения опорного напряжения, вывод 11 для подключения источника питания триггера 2 Шмитта и усилителя 4. В устройство введена RC-цепь 12, подключенная между входом триггера 2

Шмитта и выводом 8. При включении устройства в сеть, сбросе тока нагрузки или броске напряжения на входе из-за колебательного характера обмена электроэнергией между реактивными элементами

LCD-фильтра 3 на выходе появляется выброс напряжения, который, проходя через введенную RC-цепочку, выдает сигнал, меняющий длительность и частоту включения триггера 2, который в свою очередь управляет ключевым регулирующим элементом. B результате на входе LCD-фильтра 3 формируются импульсы напряжения с монотонно изменяющимися длительностью и частотой, а напряжение на выходе изменяется плавно с постоянной времени RC-цепи 12. 4 ил.

1689928

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источнику вторичного электропитания, и может найти применение в системах питания автоматики и вычислительной техники, 5

Целью изобретения является повышение надежности работы стабилизатора в системе стабилизатор — потребитель путем ограничения пускового тока и перенапряжений на выходе стабилизатора при вклю- 10 чении в сеть, сбросе тока нагрузки или броске напряжения на входе стабилизатора.

На фиг.1 изображена функциональная схема ключевого стабилизатора постоянного напряжения; на фиг,2 — 4 — временные диаграммы, поясняющие его работу соответственно при включении в сеть, сбросе тока нагрузки, броске входного напряжеСтабилизатор содержит ключевой регулирующий элемент 1, триггер 2 Шмитта, LCD-фильтр 3, усилитель 4 постоянного тока (УПТ), делитель 5 выходного напряжения, входные выводы 6 и 7, предназначенные для подключения первичного источника постоянного напряжения, выходные выводы 8 и 9, предназначенные для подключения нагрузки, вывод 10 для подключения блока опорного напряжения, вывод 11 для подключения источника питания триггера

Шмитта и УПТ(+Ов,2). Ключевой регулирующий элемент 1, LCD-фильтр 3, включены последовательно между входным 6 и выходным 8 выводами, к входу ключевого регулирующего элемента 1 подключен выход триггера 2 Шмитта, вход его соединен с выходом УПТ 4, один из входов которого соединен с выводом 10 блока опорного напряжения, второй вход — с выходом делителя 5 выходного напряжения, который подключен между выходными выводами 8 и

9 стабилизатора. В устройство введена последовательно соединенная RC-цепь 12, подключенная между входом триггера 2

Шмитта и выводом 8 стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подключении стабилизатора в момент времени t< (фиг.2а) к сети входного напряжения 4х (при отсутствии RC-цепи

12) напряжение на выходе стабилизатора отсутствует(О»к = О), поэтому на входе LCDфильтра формируются импульсы напряжения Оф (фиг.2б) большой длительности, вследствие этого выходное напряжение

О»х содержит продолжительный выброс .напряжения, обусловленный большим пусковым током через ключевой регулирующий элемент 1 и элементы LCD-фильтра 3, а так20

55 же переходными процессами на выходе стабилизатора из-за колебательного характера обмена электроэнергией между реактивными элементами (1 и С) LCD-фильтра 3 (фиг.2 в).

При наличии дополнительной RC-цепи

12 в момент времени t< подачи входного напряжения Ох на выходе стабилизатора появляется выброс напряжения в виде короткого положительного импульса (пика), . при этом происходит лавинообразный заряд конденсатора RC-цепи 12 и его более медленный разряд через входное сопротивление триггера 2 Шмитта. В результате на входе LCD-фильтра 3 формируются импульсы напряжения с монотонно увеличивающейся длительностью и частотой (фиг. 2г), а напряжение на выходе стабилизатора О»х нарастает плавно по экспоненциальному закону с постоянной времени RC-цепи 12 (фиг.2д). Выбором номиналов конденсатора

С и резистора RC-цепи 12 определяется и регулируется крутизна и время нарастания выходного напряжения U»x, т.е, практически можно обеспечить отсутствие перерегулирования выходного напряжения в переходном процессе начального запуска стабилизатора. 3а счет увеличения времени нарастания выходного напряжения и плавного запуска стабилизатора исключается бросок пускового тока через ключевой регулирующий элемент 1 и элемент LCD-фильтра 3.

В установившемся режиме при постоянном сопротивлении нагрузки напряжение на выходе стабилизатора поддерживается на уровне, определяемом действием цепи обратной связи — делителя 5 выходного напряжения и усилителя 4 постоянного тока.

В момент времени сброса тока нагрузку (фиг.За) напряжение на входе стабилизатора О»х начинает возрастать, так как энергия, накопленная вдросселе LCD-фильтра 3, идет на заряд конденсатора этого фильтра, При этом на выходе дифференцирующей цепи формируется положительный короткий импульс напряжения, превышающий напряжение срабатывания триггера Шмитта, . что приводит к опрокидыванию триггера

Шмитта и закрыванию ключевого регулирующего элемента 1, После чего конденсатор

RC-цепи разряжается через входное сопротивление триггера 2 Шмитта, триггер возвращается в исходное состояние. Таким образом с момента времени формируются импульсы напряжения уменьшающейся длительности и частоты (фиг.Зб), В интервале времени tz - ta (фиг. Зв) под действием сигнала обратной связи, поступающего с выхода усилителя 4 постоянного тока на вход триггера 2 Шмитта, обеспечивается

1689928 точная стабилизация выходного напряжения 0вых стабилизатора. При этом на входе

LCD-фильтра 3 с момента времени т2 начинается формирование импульсов Оф с увеличивающейся длительностью и частотой (фиг.36), а напряжение на выходе стабилизируется в момент времени 1з (фиг.Зв, кривая I). На кривой II (фиг.3в) показано изменение выходного напряжения стабилизатора Vs x, при сбросе тока нагрузки для случая, когда в схеме стабилизатора отсутствует RC-цепь 12.

При кратковременном броске входного напряжения, обусловленного нестационарными процессами в первичной сети, ключевой стабилизатор работает следующим образом.

В момент времени ti броска входного напряжения (фиг.4а) на выходе стабилизатора появляется выброс напряжения в виде короткого положительного импульса (пика), при этом происходит быстрый заряд и более медленный разряд конденсатора RC-цепи 6 через входное сопротивление триггера 2

Шмитта. В результате на входе LCD-фильтра 3 в интервале времени t> - tz (фиг.46) формируются импульсы напряжения Оф с резко уменьшающейся длительностью и частотой. С момента времени окончания действия броска входного напряжения U«на входе LCD-фильтра 3 осуществляется обратный процесс — формирование импульсов с-увеличивающейся длительностью и частотой, что является результатом дифференцирования спада броска напряжения

RC-цепью 12 и действием сигнала обратной связи с выхода усилителя 4 постоянного тока на вход триггера 2 Шмитта. При этом напряжение на выходе U <, когда в

5 схеме стабилизатора отсутствует RC-цепь

12.

В результате устройство позволяет не только ограничить пусковой ток через регулирующий элемент, но и устранить выбросы

10 выходного напряжения при сбросе нагрузки либо при кратковременном броске входного напряжения. При этом напряжение на выходе изменяется плавно с постоянной времени RC-цепи 12. В итоге это обеспечивает

15 повышение надежности стабилизатора нагрузки в работе.

Формула изобретения

20 Ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные между входным и выходным выводами ключевой регулирующий элемент и LCD-фильтр, триггер Шмитта, выход кото25 рого соединен с входом ключевого регули-. рующего элемента, а вход — с выходрм усилителя постоянного тока, первый вход которого подключен к делителю постоянного выходного напряжения, а другой вход — к

30 источнику опорного напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем ограничения пускового тока и перенапряжений на выходе при включении в сеть, сбросе тока нагрузки

35 или броске напряжений на входе, в него введена состоящая из последовательно соединенного конденсатора и резистора RCцепь, включенная между входом триггера

Шмитта и выходным выводом.

1689928

1689928

UBx

UBp nor

U5bIX

Ыт. 4

Редактор И.Шулла

Заказ 3813 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 (1у

5) .Составитель О.Парфенова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Бескид .