Импульсный стабилизатор постоянного напряжения с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение быстродействия защиты. При размыкании ключевого элемента 2, напряжение, возникающее на цепи 10 за счет самоиндукции дросселя 9, разряжает конденсатор 3 через резистор 8 и диод 6. При замыкании ключевого элемента 2 на дросселе 9 возникает входное напряжение, убывающее по мере роста тока дросселя 9. Проинтегрированное напряжение на конденсаторе 3, заряжающегося через диод 7 и резистор 4, прямо пропорционально току нагрузки стабилизатора. При перегрузке по току напряжение на конденсаторе 3 превышает заданный уровень порогового блока 11 и он включает исполнительный элемент 12, устраняющий перегрузку. 1 ил.

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР (21) 4191998/24-07 (22) 04 . 02. 8? (46) 07.04.89. Бюл. М- 13 (72) И.В.Фомин, В.М.Шевцов и Ю.И.Сарычев (53) 621 ° 316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1056166, кл. G 05 F 1/573, 1982 °

Авторское свидетельство СССР

N - 426231) кл G 05 F 1/569, 1972е (54) ИИЛУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель — повышение быстродействия защиты. При размыкании ключевого элемента 2 напряжение, возникающее на цепи 10 за счет самонндукции дрос селя 9, разряжает конденсатор 3 через резистор 8 и диод 6. При замыкании ключевого элемента 2 на дросселе 9 возникает входное напряжение, убываю" щее по мере роста тока дросселя 9, Проинтегрироваиное напряжение на конденсаторе 3, заряжающемся через диод

7 и резистор 4, прямо пропорционально току нагрузки стабилизатора. При перегрузке по току напряжение на конденсаторе 3 превышает заданный уровень порогового блока 11 и он включает исполнительный элемент 12, устраняющий перегрузку. 1 ил.

1471184

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания устройств радиотехники, автоматики и

5 вычислительной техники.

Цель изобретения — повышение быстродействия защиты.

На чертеже представлена схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит интегратор

1 со сбросом при выключении ключево- го элемента 2, состоящий из конденсатора 3 и резистора 4, образующих интегрирующую цепь, а также диодов

5 - 7 и резистора 8, образующих цепь сброса интегратора. Вход интегратора

1 подключен к дополнительному дросселю стабилизатора 9, шунтированному

RD-цепочкой 10, а выход через пороговый элемент 11 соединен с входом исполнительного элемента 12. Силовая цепь импульсного стабилизатора образована ключевым элементом 2, подключенным через дополнительный линейный дроссель 9 к входу LC-фильтра 13

Вход LC-фильтра 1.3 шунтирован комму-. тирующим диодом 14.

Ю

Стабилизатор, работает следующим образом.

При выключении регулирующего элемента 2 ток дросселя .ЬС-фильтра l3 замыкается на нагрузку стабилизатора через коммутирующий диод 14. Ток дополнительного дросселя 9 замыкается через RD-цепочку 10, на ней возникает 35 напряжение, которое вызывает RD-сброс напряжения конденсатора 3 до нуля током, протекающим через резистор )8 и диод 6. После разряда конденсатора

3 до нуля открывается диод 5 и закры- 40 вается диод 6, часть тока дросселя 9 замыкается через резистор 8 и диод 5.

Диод 7 препятствует протеканию тока через резистор 4 и интегрированию напряжейия, возникающего на дросселе 45.

9 при выключении ключевого элемента 2.

Величина сопротивления резистора

8 выбирается такой, чтобы обеспечить сброс напряжения на конденсаторе 3 50 до нуля за время . спада тока в дросселе 9 после выключения ключевого элемента 2.

При открывании- ключевого элемента

2 все входное напряжение U» прикла- 55 дывается к дросселю 9 и ток через него начинает нарастать от нуля до тока нагрузки I„ стабилизатора. Korда ток дросселя 9 достигает тока нагрузки, начинается процесс рассасывания избыточных носителей в базе диода 14 током дросселя 9 и его величина достигает значения

1ф 1н (1) где ж - увеличение. тока дросселя 9 за время выключения дио-. да 14; — ток через дроссель 9 к мо3 менту выключения диода 14 °

Наличие дросселя 9 позволяет существенно ограничить величину сквозного тока через ключевой элемент 2, вызванного конечным временем выключения диода 14, и тем самым снизить потери на выключение ключевого эле" мента 2.

При открывании ключевого элемента 2 начинается заряц конденсатора 3 током, протекающим через резистор 4 и диод 7. Процесс заряда конденсатора 3 продолжается в течение времени от момента включения- ключевого элемента 2 до момента выключения диода 14, При этом к дросселю 9 приложено входное .напряжение U „ стабилизатора. К моменту выключения диода

14 напряжение U< на конденсаторе 3 достигает величины

КС

1 о (2) где U — мгновенное значение напря4 жения на дросселе 9;

R . — величина сопротивления резистора 4;

С вЂ” емкость конденсатора 3.

После выключения диода 14 избыток тока hi дросселя 9 замкнется через

RD-цепочку 10 и ток дросселя станет равным току нагрузки I а напряжение на нем будет близко к нулю, так как индуктивность дросселя 9 на несколько порядков меньше индуктивности дросселя LC ильтра.

Следовательно, максимальное значение напряжения на выходе интегратора

l т.е. на конденсаторе 3, будет в момент выключения диода 14 и определяется выражением (2),, Для U„ имеем

di

U (3)

dt где i — мгновенное значение тока

Ь дросселя 9;

L - индуктивность дросселя 9.

1471184

Формула изобр етения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий ключевой элемент, последовательно

Составитель А.Баженов

Редактор А.Шандор Техред Л.Олийнык

Корректор М.Самборская

Заказ 1608/50 Тираж 788

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

Подставив (3) и (2), получим

l И 1

1. Дхь Ь . Lie.

U = -- — — ° dt-- — ) di = — - (4)

RC dt RC ) " RC о о где it — мгновенное значение тока 5 дросселя 9.

Из (4) следует, что амплитуда напряжения на выходе интегратора 1 прямо пропорциональна амплитуде тока через дополнительный дроссель 9, а, следовательно, и через ключевой элемент 2, и может быть использована в качестве сигнала о перегрузке по току, Если напряжение на выходе интегратора 1 в результате перегрузки до" стигнет порога срабатывания порогового элемента 11, на его выходе появится сигнал, который поступит на вход исполнительного элемента 12, и он устранит перегрузку.

Таким образом, время срабатывания устройства защиты менее одного периода коммутации ключевого элемента 2; включенный в силовую шину, LC-фильтр, выходами подключенный к выходным выводам, интегратор, включающий в себя конденсатор и первый резистор, выходом подключенный к -входу порогового элемента, выход которого подключен к входу исполнительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, в него введен дополнительный дроссель, включенный между выходом ключевого элемента и входом LGDфильтра, а в интегратор введены три диода и второй резистор, причем к первому входу интегратора, подключенному к выходу ключевого элемента, подключен первый вывод конденсатора и катод первого диода, анод которого подключен к аноду второго диода и через второй резистор подключен к второму входу интегратора, подключенному к входу LC-фильтра, а также к катоду третьего диода, анод которого подключен через первый резистор к катоду второго диода и второму выводу конденсатора, дополнительный дроссель зашунтирован введенной RD-.öåïüþ, состоящей из последовательно соединенных третьего резистора и четвертого диода.