Ключевой стабилизатор постоянного напряжения

 

Использование: во вторичных источниках электропитания. Сущность изобретения: стабилизатор содержит регулирующий транзистор (1), LCD-фильтр (2, 3, 4). узел Ш.. 16 1 управления (5), логический элемент ИЛИ (6), компараторы (7,11), источники опорного напряжения (8, 9, 10) делитель выходного напряжения на резисторах (12, 13), полупроводниковый ключ (14), конденсатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)с G 05 F 1/56, 1/569

ГОсудАРстВеннОе пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ыл.

//гих.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4945548/07 (22) 14.06.91 (46) 15.05,93. Бюл. М 18 (71) Научно-исследовательский институт электротехники (72) Г,Л.Галактионов и Л.Г,Галактионов (56) Авторское свидетельство СССР

N 13722301, кл. G 05 F 1/56, 1 986. (54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование; во вторичных источниках электропитания, Сущность изобретения: стабилизатор содержит регулирующий транзистор (1), LCD-фильтр (2, 3, 4), узел. Ы 1815628 А1 управления (5), логический элемент ИЛИ (6), компараторы (7, 11), источники опорного напряжения (8, 9, 10) делитель выходного напряжения на резисторах (12, 13), полупроводниковый ключ (14), конденсатор (15), предохранитель (16), тиристор (17), инвертор (18), RC-интегратор (19), стабилитрон (20), резистор (21), дополнительные ключи (22, 23). Введенные в стабилизатор предохранитель 16, стабилитрон 20, резистор 21 и ключи 22, 23 позволяют обеспечить защиту радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжения, возникшего при пробое регулирующего транзистора 1. 1 ил.

18156?8

Изобретение относится к эл ектротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания, Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности системы источник электропитания — радиоэлектронная нагрузка путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения, На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого ключевого стабилизатора постоянного напряжения.

Ключевой . стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, который через дроссель 2 соединен с выходным выводом, конденсатор 3 включен между выходным выводом и общей шиной, Диод 4 включен между точкой соединения эмиттера регулирующего транзистора 1 и дросселя 2 и общей шиной. Схема соединений между собой дросселя 2, конденсатор а 3 и диода 4 представляет собой LCDфильтр. Выход узла 5 управления подключен на первый вход элемента ИЛИ 6, второй . вход которого соединен с выходом компаратора 7 нижнего уровня, а выход — с базой регулирующего транзистора 1. Источник 8 опорного напряжения включен между неинвертирующим входом узла 5 управления и общей шиной. Первый. дополнительный источник 9 опорного напряжения включен между неинвертирующим входом компаратора 7 нижнего уровня и общей шиной. Второй дополнительный источник 10 опорного напряжения включен между инвертирующим входом компаратора 11 верхнего уровня и общей шиной. Первый и второй резисторы 12 и 13 делителя выходного напряжения соединены между собой последовательно, вторые выводы которых включены между выходным выводом и общей шиной, а точка соединения — к инвертирующему входу узла 5 управления, первый ключ 14 включен параллельно резистору 13, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 11 верхнего уровня. Конденсатор 15, подключен параллельно резистору

12. Инвертирующий вход компаратора 7 нижнего уровня и неинвертирующий вход компаратора 11 верхнего уровня. одновременно подключены к выходному выводу, к которому подсоединен один из выводов первого ключа 14. Ключевой стабилизатор содержит также предохранитель 16, тиристор 17, инвертор 18, RC-интегратор 19, стабилитрон 20, третий резистор 21, первый 22 и второй 23 дополнительные ключи, управляющие входы которых второго 22 — непосредственно, в третьего 23 через инвертор 18 подключены к выходу компаратора 11 верхнего уровня. Первый вывод второго ключа

22 подключен к выходному выводу,.а второй — через последовательно соединенные стабилитрон 20 и резистор 21 к общей шине, к которой одновременно подключены емкост,)ной выводRC-.èíòåãðàòîðà 19. Первый вы вод тиристора 17 и через третий ключ 23 одновременно управляющий вывод тиристора 17 и выход. RC-интегратора 19, рези"0 стивный вывод которого соединен с точкой соединения стабилитрона 20 и резистора

21, второй вывод тиристора 17 одновременно подключен к коллектору регулирующего транзистора 1 и через предохранитель 16 к

15 входному выводу.

Стабилизатор работает следующим образом.

Компараторы верхнего 11 и нижнего 7 порогов срабатывания соответствующим

20 выбором опорных напряжений источников

9 и 10 опорного напряжения настроены соответственно нэ верхнюю и нижнюю границы зоны допустимого разброса выходного напряжения.

Когда выходное напряжение стабилизатора находится в зоне допустимого разброса, компараторы 7 и 11 находятся в первоначальном состоянии, которое характеризуется отсутствием выходного сигнала, 30 т.е. в исходном положении на выходах обоих компараторов имеются сигналы. соответствующие логическому "0". Логический "0" на выходе компзраторз 11 верхнего порога срабатывания является закрывающим для

35 ключей 14 и 22 и соответственно эти ключи закрыты, При этом на выходе инвертора 18 присутствует сигнал логической "1", кото.: рый является открывающим для ключа-23 и ключ 23 открыт и шуктирует выход RC40 интегратора 19. При логическом "0" на выходе компаратора 7 нижнего лорогз срабатывания .регулирование осуществляется сигналом с выхода узла 5 управления, причем в контур регулирования входят регулирующий

45 транзистор 1, элементы 2-4 LCD-фильтра, первый 13 и второй 12 резисторы делителя выходного напряжения, конденсатор

15, узел 5 управления, источник 8 опорного напряжения и элемент ИЛИ 6. Стабилиза50 тор работает традиционно.

Если выходное напряжение опустится ниже нижней границы эоны допустимого разброса. то срабатывает компзрзтор 7 нижнего порога срабатывания и на его вы55 ходе появляется сигнал логической "1". Этот сигнал поступает на вход элемента 6 и обеспечивает на его выходе сигнал логической

"1" при любом сигнале на его входе, обеспечивая отработку данного возмущения. Тзк как этот контур регулирования не содержит инерционных элементов, то быстродействие его велико.

В случае, если выходное напряжение превысит верхнюю границу зоны допустимого разброса, срабатывает компаратор 11 верхнего порога срабатывания и на его выходе появляется сигнал логической "1", который является открывающим для ключа 14, который открывается и шунтирует первый резистор 13 делителя выходного напряжения. Сигнал возмущения с выхода стабилизатора через открытый ключ 14 поступает непосредственно на вход узла 5 управления, тем самым повышается быстродействие стабилизатора, так как величина динамического сопротивления ключа 14 в открытом состоянии значительно меньше величины сопротивления первого резистора 13 делителя выходного напряжения.

Дальнейшая отработка такого возмущения происходит традиционно.

При пробое регулирующего транзистора 1 напряжение на выходе стабилизатора повышается и переходит предельно допустимое значение; Аналогично предыдущему случаю на выходе компаратора 11 устанавливается сигнал логической "1", а на инверторе 18 — логического "0", которые переводят ключи 14 и 22 s открытое состояние, а 23.— в закрытое. Через открытый ключ

22 стабилитрон 20 отпирается и через резистор 21 протекает ток, который создает на нем такое падение напряжения, которое, проходя через RC-интегратор 19, поступает на управляющий вывод тиристора 17 и отпи- рает последний, По цепи входной вывод— предохранитель 16 — открытый тиристор 17— общая шина протекаетток, который выжигает

: предохранитель и отключает первичную силовую цепь от стабилизатора, RC-интегратор необходим для исключения ложного срабатывания схемы защиты от воздействия импульсных помех.

Таким образом осуществляется защита нагрузки в случае возникновения перенапряжения на выходе предлагаемого устройства.

Формула. из обрете н и я

Ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный между входной клеммой и первым выводом дросселя LCDфильтра. делитель выходного напряжения, выполненный на первом и втором резисторах, причем первым вывод первого резистора соединен с выходной клеммой, вторым

15

35 управления, а выход подключен к управля40

50

30 выводом дросселя LCD-фильтра и плюсовым выводом конденсатора LCD-фильтра, а первый вывод второго резистора — с общей шиной, минусовым выводом конденсатора и анодом диода LCD-фильтра, катод которого подключен к первому выводу дросселя LCDфильтра, узел управления, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой делителя выходного напряжения, обраэованной соединением вторых выводов первого и второго резисторов, а неинвертирующий вход через источник опорного напряжения подключен к общей шине, конденсатор, подключенный параллельно второму резистору делителя выходного напряжения, полупроводниковый ключ, подключенный параллельно первому резистору делитель выходного напряжения, два компаратора и два дополнительных источника опорного напряжения, причем неинвертирующий вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора соединены с выходной клеммой, инвертирующий вход первого компаратора через первый дополнительный источник опорного напряжения, а неинвертирующий вход второго компаратора через второй дополнительный источник опорного напряжения соединены с общей шиной, выход первого компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового ключа, логический элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом второго компаратора и с выходом узла ющему входу регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения, в него введены предохранитель, тиристор, инвертор, RC-интегратор, стабилитрон, третий резистор, первый и второй дополнительные ключи, причем первый вывод первого дополнительного ключа соединен с выходной клеммой, а второй вывод через последовательно соединенные стабилитрон и третий. резистор — с общей шиной, второй дополнительный ключ, шунтирующий выход RC-интегратора включен между базой регулирующего транзистора и общей шиной. а управляющие входы первого дополнительного ключа непосредственно, а второго дополнительного ключа через инвертор подключен к выходу первого компаратора, при этом соединение регулирующего транзистора с входной клеммой выполнено через предохранитель, тиристор включен между общей точкой предохранителя с регулирующим транзистором и об1815628

Составитель Л,Галактионов

Техред М. Моргентал Корректор Н.Король

Редактор

Заказ 1636 .. 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 щей шиной, управляющий завод тиристора соединен с базой регулирующего транзистора, а вход RC-интегратора подключен к точке соединения стабилитрона с третьи резистором.