Устройство для контроля разряда источников питания постоянного тока
Использование: для сигнализации о предельно допустимом разряде источников питания постоянного тока с одновременным ограничением этого разряда в малогабаритных переносных радиоэлектронных приборах с автономными источниками питания постоянного тока. Сущность изобретения:устройство содержит контролируемый источник 1 питания, микромощный источник 2 опорного напряжения , резистианый делитель напряжения, состоящий из резисторов 3, 4, триггер Шмитта, состоящий из микромощного программируемого операционного усилителя 5, программирующего резистора 6, резистора 7 положительной обратной связи, диод 8, общую шину 9, индикатор, содержащий светодиод 10 и токоограничивающий резистор 13. генератор 11 импульсов, умножитель 12 напряжения, накопительный конденсатор 14. электронный ключ, содержащий полевой транзистор 15 и диод 16. 1 ил. (Л
,у, У ф
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВГННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ итытв- ЙЖЛИбТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859567/21 (22) 14 .08.90 (46) 28.02.93, Бюл. М 8 (71) Производственное объединение "Ижевский радиозавод" (72) А.С.Шихарев (56) Авторское свидетельство СССР M 907451, кл. G 01 R 19/165, 1980. Авторское свидетельство СССР N 1629864, кл. G 01 R 19/165, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗРЯДА ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. (57) Использование: для сигнализации о предельно допустимом разряде источников питания постоянного тока с одновременным ограничением этого разряда в малога„„ Ж„„1798710 Al баритных переносных радиоэлектронных приборах с автономными источниками питания постоянного тока, Сущность изобретения; устройство содержит контролируемый источник 1 питания, микромощный источник 2 опорного напряжения, резистивный делитель напряжения, состоящий из резисторов 3, 4, триггер Шмитта, состоящий из микромощного программируемого операционного усилителя 5, программирующего резистора 6, резистора 7 положительной обратной связи, диод 8, общую шину 9, индикатор, содержащий светодиод 10 и токоограничивающий резистор 13, генератор 11 импульсов, умножитель 12 напряжения, накопительный конденсатор 14, электронный ключ, содержащий полевой транзистор 15 и диод 16. 1 ил. 1798710 Изобретение относится к измеритель- диода 16 и с вторым выводом накопительноной технике и может быть использовано для го конденсатора 14, а также с общей шиной сигнализации о предельно допустимом раз- питания 9. ряде источников питания постоянного тока Устройство работает следующим обрас одноименным ограничением этого разря- 5 зом. да в малогабаритных переносных радио- При полностью заряженном источнике электронных приборах с автономными питания 1 на выходе триггера Шмитта (опеисточниками питания постоянного тока. рационного усилителя 5) напряжение отсутЦелью изобретения является упроще- ствует, т,е. имеет значение, близкое к нулю, ние схемы устройства путем исключения из 10 так как в этот момент напряжение на инверсхемы микромощного стабилизатора напря- тирующем входе больше, чем на неинвертиженил. рующем. В результате светодиод 10 не На чертеже изображена-принципиаль- горит, диод 8 оказывается закрыт напряженая электрическая схема устройства. нием на инвертирующем входе, генератор Устройство содержит источник питания "5 импульсов 11 и умножитель напряжения 12 1, подключенные ему параллельно микро- не работают. Вследствие этого напряжение мощный источник опорного напряжения 2 и на накопительном конденсаторе 28 и затводелитель напря>кения, состоящий из рези- ре полевого транзистора 15 тоже будет равсторов 3 и 4. но нулю. Поэтому электронный ключ Прямой вход триггера Шмитта, состоя- 20 окажется открытым, т.е. сопротивление кащего из микромощного программируемого нала транзистора 15 будет минимальным. В операционного усилителя 5, резистора 6, результате ток со стока транзистора 15 бузадающего (программирующего) ток по- дет идти в цепь нагрузки, требления этого операционного усилителя, При разряде источника питания 1 нарезистора 7 положительной обратной свя- 25 пряжение на инвертирующем входе уменьзи, подключен к выходуисточника опорного шается пропорционально, а на . напряжения 2, к первому выводу резистора неинвертирующем оно стабилизирована 6 и к первому выводу резистора 7. Инверс- микромощным источником опорного напряный входоперационногоусилителя подклю- жения 2. Поэтому в некоторый момент, когчен к средней точке делителя напряжения, 30 да напряжение источника питания 1 станет образованного резисторами 3 и 4 и также к меньше установленного, триггер Шмитта аноду диода 8, отрицательный вывод пита- переключается; на его выходе появится нания микромощного операционного усилите- . пряжение, Но его величина не будет равна ля 5 соединен с отрицательным выводом напряжению источника питания 1, так как источника питания 1, положительный вывод 35 при появлении напряжения на выходе опепитания — к общей шине питания 9. Выход рационного усилителя 5 и загорании светооперационного усилителя 5 соединен вто- диода 10 диод 8 откроется. Последнее рым выводом резистора 7, с катодом свето- означает включение цепи отрицательной диода 10 и с отрицательными выводами. обратнойсвязи,образованнойэтимдиодом питания генератора импульсов 11 и умно>ки- 40 8 и светодиодом 10. Диод 8 замыкает цепь теля напряжения 12. обратной связи и фиксирует (стабилизирует) Светодиод 10 соединен своим анодом с на выходе минимальное значение напряжекатодом диода 8 и с первым выводом токо- ния, которое необходимо для надежных и ограничивающего резистора 13, второй вы- устойчивых возбуждения и работы генеравод которого соединен с общей шиной 45 тора прямоугольных импульсов 11. Точное питания 9; значение величины выходного напряжения Выход генератора импульсов 11 под- устанавливается подбором резистора 13, ключен к входу умножителя напряжения 12. который одновременно является токоограПоложительные выводы питания генерато-. ничивающим для. светодиода 10, Всегда ра импульсов 11 и умножителя напряжения 50 можно подобрать такой номинал резистора 12 соединены с общей шиной питания 9. 13, при котором минимально возможное Выход умножителя напряжения 12 под- фиксированное выходное напряжение опеключен к первому выводу накопительного рационного усилителя 5обеспечило бы возконденсатора 14 и к входу электронного буждение генератора импульсов 11 и ключа, состоящего из мощного и-канально- 55 „удовлетворительное свечение светодиода гог1олевоготранзистора15срп-переходом 10. После того, как выходное напряжение идиода16, причем к затворуполевоготран- стабилизировалось (зафиксировалось зистора 15, являющегося входом электрон- на минимально необходимом значеного ключа, подсоединен анод диода 16. нии), одновременно с зажиганием светодиИсток транзистора 15 соединен с катодом ода 10 начинают работу генератор 1798710 прямоугольных импульсов 11 и умножитель напряжения 12, так как их отрицательные выводы питания подключены непосредственно к выходу операционного усилителя 5, Импульсы, имеющие прямоугольную форму и стабилизированную амплитуду, с выхода генератора 11 поступают на вход умножителя напряжения 12, Последний начинает заряжать накопительный конденсатор 14 до отрицательного значения напряжения, величина которого больше или по крайней ме ре равна напряжению отсечки полевого 10 транзистора 15, образующего вместе с диодом 16 электронный ключ. Эта величина обеспечивается соответствующим выбором коэффициента умножения умножителя напряжения 12, После заряда накопительного конденсатора 14 транзистор 15 закрывается и разряд источника питания 1 через на15 грузку прекращается. Величина 20 запирающего отрицательного напряжения на конденсаторе 14 и, следовательно, на затворе полевого транзистора 15 электронного ключа не подвержена колебаниям напряжения источника питания, так как умножитель напряжения 12 и генератор 11 питаются стабилизированным (фиксирован н ым) нап ряжением непосредственно с выхода триггера Шмитта (с выхода операционного усилителя 5). Эта величина запираю30 щего напряжения может быть любой в зависимости от выбранного коэффициента умножения умножителя напряжения 12, что позволяет использовать в ключе полевые После того, как триггер Шмитта переключится и на его выходе появится стабилизированное напря>кение, опорное значение напряжения на его прямом входе увеличит- 40 ся (его величина определяется номиналом резистора 7 положительной обратной связи, этот резистор 7 задает второе значение порогового напряжения, которое выше первого). Но так как одновременно включается цепь отрицательной обратной связи, образованной диодом 8 и загоревшимся светодиодом 10, то операционный усилитель 5 стремится уравнять входное напряжение на 50 своем инвертирующем входе с опорным значением напряжения на его прямом входе, т.е. на выходе операционного усилителя установится такое выходное напряжение, часть которого с делителя напряжения, образованного загоревшимся светодиодом 10 и резистором 13, передается через диод 8 на инвертирующий вход и примерно сравняется с опорным значением напряжения на прямом входе. Точное значение выходного напряжения подбирается только резистои-канальные транзисторы с любым напря- 35 жением отсечки. ром 13 (так как прямое напряжение на загоревшемся светодиоде 10 мало изменяется при изменении протекающего через него тока и имеет определенное значение). В результате при переключении триггера Шмитта напряжение на его инвертирующем входе тоже возрастает, хотя до этого напряжение, создаваемое разряженным источником питания 1 в средней точке делителя напряжения, образованного резисторами 3 и 4, было меньше опорного. Этот делитель напряжения не может препятствовать такому возрастанию напряжения на инвертирующем входе ОУ, так как резисторы 3 и 4 выбираются порядка сотен килоОм или единиц мегаОм, и ток через них составляет единицы или доли микроампер. В результате делитель из резисторов 3 и 4 не препятствует работе введенной в устройство цепи отрицательной обратной связи. Когда транзистор 15 ключа закроется, напряжение на источнике питания 1 неизбежно начнет самопроизвольно нарастать. Особенно быстро оно увеличивается, если разряд источника питания 1 производился большим. током. Но триггер Шмитта переключится только тогда, когда напряжение, создаваемое источником питания 1 в делителе напряжения, состоящем из резисторов 3 и 4, достигнет второго значения порогового напряжения, которое выше первого и Которое устанавливается на обоих входах триггера Шмитта одинаковым, Как только напряжение. созданное делителем из резисторов 3 и 4 на инвертирующем входе операционного усилителя 5 триггера Шмитта, сравняется и затем превзойдет величину второго значения порогового напряжения, то сразу закроется диод 8, отключая цепь обратной связи, и триггер Шмитта переключится. Напряжение на выходе операционного усилителя 5 исчезает, гаснет светодиод 10, прекращают работать генератор импульсов 11 и умножитель напряжения 12; накопительный конденсатор 14 разряжается через обратное сопротивление диода 16.и транзистор 15 электронного ключа открывается. Этим самым предотвращается режим частого включения-выключения устройства, который может оказаться нежелательным для питаемой а п па ратуры. Таким образом, предлагаемое устройство путем исключения иэ негамикромощного стабилизатора напряжения обладает более простой схемой. Формула изобретения, Устройство для контроля разряда источников питания. постоянного тока, содержащее микромощный источник опорного напряжения, резистивный делитель напря1798710 Составитель А.Шихарев Тахред M.Mîðãåíòàë Корректор M,Têà÷. Редактор Заказ 769 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 женил, индикатор, выполненный на последовательно соединенных светодиоде и токоограничивающем реэистсре, триггер Шмитта, выполненный на микромощном программируемом операционном усилите- 5 ле с резистором в цепи положительной обратной связи и программирующим резистором; подключенным между программирующим входом операционного усилителя и его неинвертирующим входом, 10 который соединен с выходом микромощного источника опорного напряжения, инвертирующий вход микромощного программируемого операционного усилителя соединен с выходом резистивного дели- 15 теля напряжения, генератор прямоугольных импульсов, умножитель напря>кения, накопительный конденсатор, электронный ключ, выполненный на мощном полевом транзисторе и диоде, подклю- 20 ченном между его затвором и истоком, первая входная клемма устройства для подключения контролируемого источника питания соецинена с общей шиной, к которой также подключены первые BblBopbl питания 25 резистивного делителя напряжения, микромощного источника опорного напряжения, умножителя напряжения, микромощного программируемого операционного усилителя, генератора прямоугольных импульсов, первый вывод накопительного конденсатора, первый вывод индикатора и исток полевого транзистора электронного ключа, вторая входная клемма устройства для подключения контролируемого источника питания соединена с вторыми выводами питания резистивного делителя напряжения, микромощного источника опорного напряжения и микромощного программируемого операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом индикатора, вторые выводы питания последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов и умножителя напря>кения объединены, выход умножителя напряжения соединен с вторым выводом накопительного конденсатора и затвором полевого транзистора электронного ключа. сток которого соединен с выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, введен диод, анод которого подключен к инвертирующему входу микромощного программируемого операционного усилителя триггера Шмитта, катод — к общим выводам анода светодиода и токоограничивающего резистора индикатора, выход триггера Шмитта соединен с вторым выводом питания генератора прямоугольных импульсов, 
