Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания маломощных устройств от источников питания с ограниченным ресурсом. Цель изобретения - предотвращение недопустимого возрастания выходного напряжения стабилизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора. Цель достигается введением в состав стабилизатора дополнительной цепи управления, состоящей из последовательно соединенных порогового элемента 14 и сумматора 13, Эта цепь обеспечивает выключение регулирующего элемента 1 при превышении выходным напряжением стабилизатора своего номинального уровня независимо от наличия сигнала от задающего генератора (ЗГ) 5, При отсутствии сигнала от ЗГ 5 выходное напряжение стабилизатора возрастает до величины напряжения срабатывания порогового элемента 14, При этом на управляющий вход коммутатора 6 с сумматора 13 поступает сигнал, с помощью которого к выходным выводам подключается блок обратной связи 3, выходной сигнал которого, поданный на вход блока управления 4, выключает рагулируюпщй элемент 1, 2 ил. с (Л

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

BNg tlÊ, Г1., 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АSTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1113785 (21) 4058113124 07 (22) 17.04.86 (46) 07.01.88, Бюл. Р 1 (71) Новосибирский электротехнический институт связи им. Н.Д.Псурцева (72) Г.И.Криволапов, А,А,Макаров, Г,А.Чернецкий и Н.В.111убный (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 . 1113785, кл, G 05 F 1/56, 1583. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания маломощных устройств от источников питания с ограниченным ресурсом, Цель изобретения— предотвращение недопустимого возрастания выходного напряжения стабилизатора при отсутствии выходного сигнала

ÄÄSUÄÄ 1365063 А 2 задающего генератора, Цель достигаечся введением в состав стабилизатора дополнительной цепи управления, состоящей из последовательно соединенных порогового элемента 14 и сумматора 13. Эта цепь обеспечивает выключение регулирующего элемента 1 при превышении выходным напряжением стабилизатора своего номинального уровня независимо от наличия сигнала от задающего генератора (ЗГ) 5 ° При отсутствии сигнала от ЗГ 5 выходное напряжение стабилизатора возрастает до величины напряжения срабатывания порогового элемента 14 ° При этом на управляющий вход коммутатора 6 с сумматора 13 поступает сигнал, с помощью которого к выходным выводам подключается блок обратной связи 3 выходной сигнал которого, поданный на вход блока управления 4, выключает регулирующий элемент 1 ° 2 ил.

1365063

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано для питания автономных устройств стабилизированным напряжением от источников питания с ограниченным ресурсом и является усовершенствованием устройства по авт, св. 51 - 1113785 °

Целью изобретения является предотвращение недопустимого возрастания выходного напряжения стабилизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора.

На фиг.5 приведена блок-схема иь . пульсного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг ° 2 - пример реализации стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирунтщий элемент 1, сглаживающий фильтр 2, блок 3 обратной связи, блок 4 управления, задающий генератор 5, коммутатор 6 ° Блок 4 управления состоит из D-триггера 7 и блока 8 задержки, а блок 3 обратной связи - иэ блока

9 сравнения и источника 50 опорного напряжения, причем блок 9 сравнения выполнен на усилителе 11 и ключевом элементе 12 (фиг,1). Дополнительная цепь управления состоит из последовательно соединенных сумматора 53 и порогового элемента 14, выполненного, например, на стабилитроне с напряжением стабилизации, превышающим номинальное выходное напряжение стабилизатора. Причем вход порогового элемента 14 подключен к выходным выводам стабилизатора, а выход - к первому входу сумматора 13, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора 5.

Такое конструктивное выполнение при отсутствии выходного сигнала задающего генератора 5 и, следовательно, повышении выходного напряжения стабилизатора до величины напряжения срабатывания порогового элемента 14, превышающего номинальное значение выходного напряжения, обеспечивает формирование и подачу на управляющий вход коммутатора 6 сигнала, осуществляющего подключение к выходным выводам блока 3 обратной связи, выходным сигналом которого, поданым на вход блока 4 управления, осуществляется выключение регулирующего элемента 1 °

Выключение регулирующего элемента осуществляется D-триггером 7 в блоке

4 управления по дополнительно введенному асинхронному входу установки независимо от наличия сигнала от задающего генератора 5 °

В стабилизаторе блок 9 сравнения

В выполнен на одном усилителе 1! с релейной характеристикой, Первый вход усилителя 51 подключен к выходу источника 10 опорного напряжения, выполненного на стабилитроне 15 и ре1р зисторе 16 Второй вход — к средней точке делителя выходного напряжения на резисторах 17 и 18, Питание усилителя 51, источника 50 опорного напряжения и делителя на резисторах 17

1 . и 58 осуществляется выходным напряжением стабилизатора через коммутатор 6. Управляющий вход коммутатора соединен с выходом сумматора 13, реализованного, например, на тран20 зисторе 59 и резисторах 20 и 21 °

Первый вход сумматора (резистор 20) соединен с первым входом блока 4 управления и выходом задающего генератора 5 ° Второй вход сумматора 13 под2В ключен к выходу порогового элемента

l4, (резистор 21) вход которого соединен с выходными выводами стабилизатора, Регулирующий элемент 1, выполненЗ0 ный на транзисторах 22-24 и резисторах 25-27, включен последовательно между входными выводами стабилизато« ра и сглаживающим фильтром, состоящим из диода 28, дросселя 29 и конз денсатора 30, Управляющий вход элемента 1 соединяется с выходом триггера 7, выход которого служит выходом блока 4 ° Тактовый вход D-триггера .7 через элемент 8 задержки, выполненный

40 на резисторе 31 и конденсаторе 32, соединен с первым входом блока 4 управления, подключенного к выходу задающего генератора 5. Информационный вход и вход установки триггера 7 со45 единены с вторым входом блока 4 управления и подключены к выходу блока обратной связи, Импульсный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим

50 образом.

Задающий генератор 5 вырабатывает импульсы прямоугольной формы, заданной частоты и скважности. Коммутатор

6 подключает на время длительности

56 каждого импульса второй вход блока 9 сравнения, цепи питания блока 9 сравнения, источника 10 опорного напряжения к выходным выводам стабилизатора, Если выходное напряжение меньше

1365063

55 номинального, то на выходе блока 9 сравнения появится сигнал, по которому импульс, поступающий от задающего генератора 5 через блок 8 задержки, переключит триггер 7 в состояние, открывающее регулирующий элемент 1. На вход сглаживающего фильтра 2 подается напряжение от источника питания, Выходное напряжение начинает увеличиваться. Если выходное напряжение стабилизатора достигнет номинального уровня, то время действия очередного импульса задающего генератора 5 на выходе блока 9 сравнения формирует сигнал, переключающий триггер 7 в состояние, закрывающее регулирующий элемент 1, С приходом следующего импульса от генератора 5 весь цикл работы стабилизатора повторится, Если при открытом состоянии регулирующего элемента 1 по любой из причин пропадет выходной сигнал задающего генератора 5, то становится невозможным включение коммутатора 6, осуществляю щего подачу выходного напряжения стабилизатора на блок 9 сравнения, источник 10 опорного напряжения и, следовательно, не может быть осуществ лено формирование управляющего сигнала, закрывающего регулирующий элемент 1 °

Выходное напряжение стабилизатора, достигнув номинального уровня, превьппает его и продолжает нарастать до величины, равной напряжению срабать вания порогового элемента 14 ° Его выходной сигнал подается на второй вход сумматора 13, выходным сигналом которого включается коммутатор 6 ° На выходе блока 9 сравнения формируется сигнал, устанавливающий (асинхронно) триггер 7 в состояние, закрывающее регулирующий элемент 1. Прекращается рост выходного напряжения, Выходное напряжение стабилизатора из-эа потребления энергии нагрузкой снижается.

Сначала отключается пороговый элемент

14, прекращается формирование его выходного сигнала, следовательно, блок

9 сравнения и источник !О опорного напряжения отключаются коммутатором

6 от выхода стабилизатора, Выходное напряжение стабилизатора продолжает падать, Если к тому моменту времени, когда напряжение на выходе стабилизатора станет меньше номинального, вьгходные сигналы задающего генератора

5 появятся вновь, то работа стабилиза5

35 тора восстановится по приведенной схеме. В противном случае выходное напряжение продолжает уменьшаться.

Оно уменьшается до тех пор, пока вьгходной сигнал триггера 7 не будет восприниматься регулирующим элементом (фиг,2) сигналом включения. Напряжение на выходе стабилизатора начнет снова возрастать, Вновь сработает пороговый элемент 14 и вновь произойдет отключение регулирующего элемен та 1и тд, При построении схемы импульсного стабилизатора постоянного напряжения с дополнительной цепью управления сле. дует иметь ввиду следующие обстоятельства, Блок 9 сравнения может быть выполнен на основе компаратора напряжения, например КР594САЗ, К521СА2, К554СЗ и т, д, Источником опорного напряжения может быть любой стабилитрон ° Тип стабилитрона выбирается исходя из величины напряжения тока стабилизации и максимальной частоты работы, Для реализации блока 4 управления можно испольэовать D-триггер К561ТМ2 и 564ТМ2.

Тип применяемого триггера выбирается из условий малого потребления мощности от источника питания, В качестве коммутатора 6 могут быть использованы транзисторные ключи, логические элементы серий К561, 564, мультиплексоры серий К561, 564, К590.

При выборе схемы коммутатора необходимо исходить из требуемого быстродействия, нагрузочной способности и минимума потребляемой мощности, Сумматор 13 может быть реализован на транзисторах; резисторах, диодах, цифровых и аналоговых микросхемах, При выборе элементной базы необходимо исходить из требуемой чувствительности, быстродействия и минимума потребляемой мощности.

В качестве порогового элемента 14 можно использовать стабилитрон с напряжением стабилизации, превьппающим номинальное напряжение стабилизатора, Тип стабилитрона выбирается из условий предельно допустимого превышения выходным напряжением стабилизатора своего номинального значения, уровня сигнала на входе сумматора 13, обеспечения минимума потребления в! 3650 первую очередь в режиме, когда напряжение на выходе стабилизатора «е превышает номинального °

Для реализации элемента 8 задержки

L) можно использовать различные BDC-интегрирующие цепочки или осуществлять необходимую задержку в задающем генераторе 5.

Причем питание задающего генерато- 10 ра 5 может осуществляться как с выхода стабилизатора, так и от автономного источника, В предлагаемом импульсном стабилизаторе постоянного напряжения исключена возможность недопустимого возрастания выходного напряжения при пропадании сигнала задающего генератора, так как при повышении уровня входного напряжения стабилизатора до порога срабатывания введенного порогового элемента !4 создается дополнительная цепь управления, состоящая из последовательно соединенных порогового элемента 14 и сумматора 13, причем 25 вход порогового элемента подключен к выходным выводам стабилизатора ° Выход сумматора 13 соединен с управляющим входом коммутатора 6, Поэтому при повышении выходного напряжения ста- З0 билиэатора до величины порога срабатывания порогового элемента 14 в сум» маторе 13 формируется сигнал, по которому через коммутатор 6 подается питание на блок 3 обратной связи,Происходит срабатывание блока обратной связи, выходным сигналом которого по дополнительно введенному входу установки D-триггер 7 блока 4 управления асинхронно переводится в состояние, 4П закрывающее управляющий элемент 1, препятствуя дальнейшему увеличению выходного напряжения стабилизатора, Возможно и другое построение стабилизатора с дополнительной цепью

63 в управления, вход которой (вход поро гового элемента 14) подключен к вьг-. ходным выводам, а выход (выход сумма» тора 13) - к второму входу блока 4 управления ° При этом второй вход сумматора подключен к выходу блока 3 обратной связи, Дополнительная цепь управления формирует сигнал, который в обход блока 3 обратной связи подается непосредственно на второй вход блока управления °

Работа такого стабилизатора аналогична работе описанного стабилизатора;

Наиболее выгодно применять предла гаемый импульсный стабилизатор на пряжения для питания маломощных уст» ройств с автономным, например, батарейным питанием, Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоян ного напряжения по авт, св,У!113785, отличающийся тем, что, с целью предотвращения недопустимого возрастания выходного напряжения ста билизатора при отсутствии выходного сигнала задающего генератора, в него введена дополнительная цепь управления, состоящая из последовательно соединенных порогового элемента с порогом срабатывания, превышающим номинальное выходное напряжение стабилизатора, и сумматора, второй вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к управляю щему входу коммутатора, вход порого вого элемента соединен с выходными выводами стабилизатора, кроме того, информационный вход и вход установ-. ки D-триггера подключены к второму входу блока управления.

f 365063

Составитель А,Волкова

Техред М.Дидык Корректор М.Шароши

Редактор Л,Гратилло

Заказ 66!О/41 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д, 4/5 производственно-полиграфическое предприятие, г, умгород, ул, Проектная, 4