Стабилизатор постоянного тока

 

Использование: во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры с повышенной надежностью. Сущность изобретения: стабилизатор содержит последовательный регулирующий элемент с датчиком тока в выходной цепи, усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения, первый делитель (выходнго) напряжения, второй делитель (опорного) напряжения, третий делитель напряжения . Подключение вывода третьего делителя к неинвертирующему входу усилителя , первого крайнего вывода к среднему выводу второго делителя, а второго крайнего вывода к среднему выводу первого делителя через развязывающий диод позволяет упростить устройство и тем самым повысить его надежность. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 05 F 1/569

ГОСУЦАРСТВЕННЬ!Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4772761/07 (22) 22.12,89 (46) 23.09,92. Бюл. ¹ 35 (71) Московский научно-исследовательский институт приборостроения (72) Ю.Н.Шуваев (56) Патент ФРГ

¹ 1513503, кл. G 05 F 1/569, 1976.

Патент Японии

¹ 48-12336, кл, G 05 F 1/56, 1973. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Использование; во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры с повышенной надежностью.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

Известен транзисторный стабилизатор постоянного тока, содержащий последовательно соединенные регулирующие элемент и датчик тока нагрузки, включенные в одну из силовых шин, усилитель постоянного тока и источник опорного напряжения, входы усилителя постоянного тока связаны с датчиком тока нагрузки и источником опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента.

Недостатком стабилизатора является низкая надежность из-за отсутствия устройства защиты от обрыва нагрузки или устройства, ограничивающего выходное напряжение стабилизатора в режиме холостого хода, так как при отключении или об,, SU,, 1764047A1

Сущность изобретения: стабилизатор содержит последовательный регулирующий элемент с датчиком тока в выходной цепи, усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения, первый делитель (выходнго) напряжения, второй делитель (опорного) напряжения, третий делитель напряжения. Подключение вывода третьего делителя к неинвертирующему входу усилителя, первого крайнего вывода к среднему выводу второго делителя, а второго крайнего вывода к среднему выводу первого делителя через развязывающих диод позволяет упростить устройство и тем самым повысить

его надежность. 1 ил. рыве нагрузки, т.е. при работе стабилизатора на холостом ходу, его выходное напряжение резко повышается, что может привести к пробою конденсаторов, установленных на выходе стабилизатора тока, и к выходу из строя других элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор постоянного тока, содержащий транзисторный регулирующий элемент и датчик тока нагрузки, включенные последовательно в одну из силовых шин, источник опорного напряжения и дифференциальный усилитель постоянного тока, один вход которого подключен к датчику тока нагрузки, другой вход связан с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента.

Недостатком этого стабилизатора тока также является низкая надежность вследствие отсутствия устройства защиты или устройства, ограничивающего выходное (Л

С.

1

1 ф

) о

О 4

1764047 напряжение стабилизатора в режиме холостого хода.

Целью изобретения является повышение надежности стабилизатора постоянного тока.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого стабилизатора постоянного тока.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, подключенный к входной шине 2 непосредственно, а к выходной шине 3— через датчик тока 4 нагрузки, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования

5, подключенный выходом к управляющему входу регулирующего элемента 1 через согласующий элемент 6, инвертирующим входом — к датчику тока 4 нагрузки, источник опорного напряжения 7, подключенный первым выводом к выходной шине 3, вторым выводом — к общей шине через первый делитель напряжения 8, состоящим из резисторов 9 и 10, второй делитель напряжения

11, подключенный параллельно источнику опорного напряжения 7, третия делитель напряжения 12, состоящий из резисторов

13 и 14 и подключенный средним выводом к неинвертирующему входу дифференциального усилителя сигнала рассогласования

5, первым крайним выводом — к среднему выводу второго делителя напряжения 11 непосредственно, а вторым крайним выводом — к среднему выводу первого делителя напряжения 8 через развязывающий диод 15, Стабилизатор постоянного тока может быть непрерывным или импульсным и содержит регулирующий элемент 1 непрерывного или импульсного действия.

Непрерывный регулирующий элемент содержит транзисторы, а в состав импульсного регулирующего элемента входят также дроссель, конденсатор и обратный диод.

В непрерывном стабилизаторе согласующий элемент 6 может отсутствовать или представляет собой просто резистор, а в импульсном стабилизаторе в состав согласующего устройства входят импульсный усилитель, широтно-импульсный модулятор, задающий генератор и другие элементы, необходимые для обеспечения импульсного регулирования.

Стабилизатор постоянного тока работает следующим образом.

При включении стабилизатора на неинвертирующий вход дифференциального усилителя сигнала рассогласования 5 подается напряжение опорного источника 7 и на выходе дифференциального усилителя сигнала рассогласования 5 появляется положительное напряжение, которое через согласующий элемент 6 подается на вход

55 регулирующего элемента 1. Регулирующий элемент 1 открывается, на выходную шину

2 стабилизатора поступает напряжение и через его нагрузку и датчик тока 4 нагрузки начинает протекать ток, Напряжение с датчика тока 4 нагрузки поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя сигнала рассогласования 5, обеспечивая отрицательную обратную связь по току нагрузки и его стабилизацию.

При обрыве или отключении нагрузки, т.е. при работе стабилизатора тока на холостом ходу, например при работе стабилизатоора на подключенный, но не подожженный лазер, выходное напряжение стабилизатора при отсутствии введенных элементов — третьего делителя напряжения

12 и развязывающего диода 15 — резко увеличивается, так как при отсутствии тока нагрузки регулирующий элемент 1 полностью открывается под действием цепи отрицательной обратной связи.

Вследствие этого стабилизатор тока без введенных элементов имеет низкую надежность, так как к его выходным цепям — выходному конденсатору и другим элементам — в режиме холостого хода прикладывается весьма высокое напряжение, равное входному напряжению стабилизатора при работе его первичного источника питания на холостом ходу. П ри наличии первого делителя йапряжения 8, третьего делителя напряжения 12 и развязывающего диода 15 осуществляется стабилизация выходного напряжения стабилизатора в режиме холостого хода. Причем велчиина выходного напряжения при этом устанавливается выбором сопротивлений резисторов 9 и 10 первого делителя напряжения 8 или сопротивления 14 третьего делителя напряжения

12. Для обеспечения плавной регулировки этого напряжения один из указанных резисторов может быть выполнен переменным.

Сопротивления резисторов 9, 10 и 14, т.е. коэффициенты передачи первого 8 и третьего 12 делителей напряжения, выбираются такими, что при работе стабилизатора в режиме стабилизации тока потенциал катода развязывающего диода 15 относительно выходной шины 3 стабилизатора выше потенциала его анода, развязывающий диод

15 закрыт и первый делитель напряжения 8 не влияет на работу стабилизатора.

При увеличении выходного напряжения стабилизатора за установленный предел при недопустимом увеличении сопротивления нагрузки или при ее отключении напряжение на первом делителе напряжения 8 увеличивается, потенциал общей точки резисторов 9 и 10 и катода развязывающего

1764047 диода 15 относительно выходной шины 3 понижается и диод 15 открыватся. В этом режиме напряжение на неинвертирующем входе дифференциального усилителя сигнала рассогласования 5 определяется напряжением опорного источника 7, выходным напряжением стабилизатора, а также соотношением сопротивлений резисторов 9, 10, 13 и 14.

При изменении выходного напряжения стабилизатора напряжение на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 5 изменяется, тогда как напряжение на его инвертирующем входе остается постоянным, причем при отсутствии тока нагрузки это напряжение относительно выходной шины 3 равно нулю, При изменении сигнала рассогласования на входах дифференциального усилителя 5 изменяется напряжение на его выходе и, следовательно, на выходе регулирующего элемента 1, Регулирующий элемент 1 изменяет свое состояние и возвращает выходное напряжение стабилизатора практически к первоначальной величине.

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе обеспечивается стабилизация его выходного напряжения при работе в режиме холостого хода при отключении или обрыве нагрузки, а также при увеличении сопротивления нагрузки эа установленный предел.

Существенным отличием предлагаемого стабилизатора от известных является введение третьего делителя напряжения и подключение его среднего вывода к неинвертирующему входу дифференциального усилителя сигнала рассогласования, а одного иэ крайних выводов — через развязывающий диод к среднему выводу другого делителя напряжения, включенного между положительным выводом источника опорного напряжения и общей шиной стабилизатора.

5 Это обеспечивает повышение надежности стабилизатора — увеличение времени наработки на отказ на 10-15 эа счет ограничения напряжения холостого хода, прикладываемого к выходным элементам

10 стабилизатора при отключении или обрыве нагрузки.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного тока, содер15 жащий регулирующий элемент, подключенный к входной шине непосредственно, к выходной шине — через датчик тока нагрузки, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования, подключенный выходом к

20 управляющему входу регулирующего элемента через согласующий элемент, инвертирующим входом — кдатчикутока нагрузки, источник опорного напряжения, подключенный первым выводом к выходной шине, 25 вторым выводом — к общей шине через первый делитель напряжения, второй делитель напряжения, подключенный параллельно источнику опорного напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

30 надежности, в него введен третий делитель напряжения, подключенный средним выводом к неинвертирующему входу дифференциального усилителя сигнала рассогласования, первым крайним выводом

35 — к среднему выводу второго делителя напряжения непосредственно, а вторым крайним выводом — к среднему выводу первого делителя напряжения через введенный раэвязывающий диод, 1764047

+ 17

-с

Составитель Ю,Щуваев

Техред М. Моргентал Корректор С,Юско

Редактор

Ф Заказ 3457 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, 1

1 (e)(