Резервированный стабилизатор постоянного тока

Авторы патента:

G05F1/56 - с использованием в качестве оконечных управляющих устройств полупроводниковых приборов, соединенных последовательно с нагрузкой

Владельцы патента RU 2522889:

Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в космических аппаратах для ограничения тока в системе электропитания привода раскрытия панелей солнечных батарей при раскрытии привода до упора. Техническим результатом является повышение надежности стабилизатора постоянного тока. Для этого предложен резервированный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент (РЭ), включенный последовательно с датчиком тока и нагрузкой, при этом РЭ выполнен на четырех n-канальных МДП-транзисторах, соединенных параллельно-последовательно, отрицательный вывод РЭ через датчик тока подключен к общей шине питания, а положительный - через нагрузку к плюсовой шине питания; введены четыре одинаковые схемы управления (СУ) МДП-транзисторами РЭ; выход каждой СУ подключен к затвору отдельного МДП-транзистора РЭ; отрицательный вывод питания каждой СУ подключен к общей шине питания, а положительный - к плюсовой шине питания; измерительный вход каждой СУ подключен к точке соединения РЭ с датчиком тока; каждая СУ содержит: входной неинвертирующий усилитель, вход которого соединен с измерительным входом СУ, а выход - с инвертирующим входом выходного усилителя (ВУ), выход которого соединен с выходом СУ; источник опорного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом ВУ; формирователь импульса по подаче питания, выход которого соединен с инвертирующим входом ВУ.

1 ил.

Известен стабилизатор тока, содержащий источник опорного напряжения, первый и второй транзисторы одного типа проводимости, эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго резисторов, а коллекторы подключены к выходным клеммами, третий и четвертый транзисторы такого типа проводимости, как первый и второй, пятый и шестой транзисторы противоположного типа проводимости, третий резистор, при этом эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены и подключены к первому полюсу источника опорного напряжения, коллекторы - вторым выводам соответственно первого и второго резисторов, базы соединены соответственно с базами пятого и шестого транзисторов, эмиттеры которых объединены и через третий резистор подключены к второму полюсу источника опорного напряжения, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго транзисторов (SU 1460715).

Однако это устройство недостаточно надежно, так как при отказе перехода база-коллектор любого транзистора устройство выходит из строя, кроме того, стабилизируемый ток не может превышать допустимый базовый ток транзистора 2 (1); устройство требует гальванически развязанный вторичный источник питания 7, что увеличивает его габариты и уменьшает надежность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизатор постоянного тока, содержащий включенные в потенциальную шину относительно общей шины последовательно соединенные транзисторный регулирующий элемент и датчик тока нагрузки, дифференциальный усилитель постоянного тока, инвертирующий вход которого подключен к датчику тока, неинвертирующий вход соединен с положительным выводом источника опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента, при этом отрицательный вывод источника опорного напряжения соединен с потенциальным выходным выводом стабилизатора, вспомогательный источник опорного напряжения, отрицательный вывод которого подключен к потенциальному выходному выводу стабилизатора, резисторный делитель напряжения, включенный между положительным выводом вспомогательного источника опорного напряжения и общей шиной, транзистор защиты, коллектор которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, эмиттер соединен с выходом регулирующего элемента, а базовая цепь подключена к среднему выводу резисторного делителя напряжения, и емкостная цепь задержки, подключенная к базовой цепи транзистора защиты (SU 1385126), который выбран в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются (см. чертеж к изобретению SU 1385126): большое падение напряжения на датчике тока 2, равное опорному напряжению источника 4, что приводит к уменьшению напряжения на нагрузке и выделению излишней мощности на датчике тока; недостаточно высокая надежность, обусловленная двумя факторами: во-первых - наличием дополнительного вторичного источника питания с гальванической развязкой от U_BX, которые, как правило, имеют схему управления, ключевые элементы, трансформатор, выпрямительные диоды, сглаживающие LC-фильтры, т.е. содержат много элементов, что уменьшает надежность; во-вторых - при отказе на обрыв регулирующего элемента 1 нагрузка остается без питания, а при отказе регулирующего элемента типа «короткое замыкание» на нагрузку подается повышенный ток и она может быть выведена из строя; для возврата схемы в исходное состояние после перегрузки необходимо на короткое время выключить, а затем повторно включить стабилизатор, т.е. нужно дополнительное устройство или оператор.

Целью изобретения является повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в резервированном стабилизаторе постоянного тока регулирующий элемент (РЭ) 1, включенный последовательно с датчиком тока и нагрузкой, выполнен на четырех n-канальных МДП-транзисторах, соединенных параллельно-последовательно, отрицательный вывод РЭ 1 через датчик тока 2 подключен к общей шине питания, а положительный - через нагрузку 3 к плюсовой шине питания; введены четыре одинаковые схемы управления (СУ) 4-7 МДП-транзисторами РЭ 1; выход каждой СУ подключен к затвору отдельного МДП-транзистора РЭ 1; отрицательный вывод питания каждой СУ подключен к общей шине питания, а положительный - к плюсовой шине питания; измерительный вход каждой СУ подключен к точке соединения РЭ 1 с датчиком тока 2; каждая СУ содержит: входной неинвертирующий усилитель 8, вход которого соединен с измерительным входом СУ, а выход - с инвертирующим входом выходного усилителя (ВУ) 9, выход которого соединен с выходом СУ; источник опорного напряжения (ИОН) 10, выход которого соединен с неинвертирующим входом ВУ 9; формирователь импульса по подаче питания (ФИ) 11, выход которого соединен с инвертирующим входом ВУ 9.

На рисунке изображена функциональная схема резервированного стабилизатора постоянного тока.

Резервированный стабилизатор постоянного тока содержит: РЭ 1, выполненный на четырех n-канальных МДП-транзисторах, соединенных параллельно-последовательно, отрицательный вывод РЭ через датчик тока 2 подключен к общей шине питания, а положительный - через нагрузку 3 к плюсовой шине питания; четыре одинаковые схемы управления (СУ) 4-7 МДП-транзисторами РЭ 1; выход каждой СУ подключен к затвору отдельного МДП-транзистора РЭ 1; отрицательный вывод питания каждой СУ подключен к общей шине питания, а положительный - к плюсовой шине питания; измерительный вход каждой СУ подключен к точке соединения РЭ 1 с датчиком тока 2; каждая СУ содержит: входной неинвертирующий усилитель, вход которого соединен с измерительным входом СУ, а выход - с инвертирующим входом выходного усилителя (ВУ) 9, выход которого соединен с выходом СУ; источник опорного напряжения 10, выход которого соединен с неивертирующим входом ВУ 9; формирователь импульса по подаче питания 11, выход которого соединен с инвертирующим входом ВУ 9.

Устройство работает следующим образом: при подаче питания формирователь 11 выдает короткий импульс низкого уровня на инвертирующий вход ВУ 9 и на выходах всех СУ появляется напряжение высокого уровня и РЭ 1 полностью открывается, обеспечивая нагрузке 3 (электропроводу) необходимый пусковой ток.

При токе нагрузки меньше, чем ток стабилизации (ограничения):

$I_{C T} = \frac{U_{О П}}{R 2 * K 8} (1)$

где I_CT -ток стабилизации устройства;

U_ОП - напряжение источника опорного напряжения;

R2 - сопротивление датчика тока;

К8 - коэффициент усиления усилителя 8.

Выходные напряжения всех СУ будут иметь высокий уровень, т.к. напряжение на инвертирующем входе ВУ 9 будет меньше опорного напряжения; при уменьшении сопротивления нагрузки ток через нее не может превысить значения I_CT (см. (1)) из-за уменьшения выходных напряжений всех СУ, т.к. напряжение на выходе усилителя 8 начинает на мизерную величину превышать опорное напряжение, и выходное напряжение ВУ 9 уменьшается и МДП-транзисторы в РЭ 1 из ключевого режима переходят в активный режим, т.е. начинают стабилизировать напряжение U₂ на датчике тока 2, равное:

$U_{2} = I_{C T} * R 2 = \frac{U_{О П}}{K 8} (2)$

В предложенном устройстве устранено большое падение напряжение на датчике тока 2, которое можно сделать сколь угодно малым, увеличивая К8, см. выражение (2). Надежность устройства повышена за счет исключения гальванически развязанного вторичного источника питания и применения резервирования, в том числе и датчика тока, который выполнен по схеме параллельного соединения нескольких резисторов(количество резисторов зависит от заданной точности тока стабилизации) и, таким образом, отказ любого элемента не приводит к нарушению функционирования устройства.

Было изготовлено 20 устройств, все они отличались хорошей повторяемостью, высокой точностью стабилизации тока. Устройства собраны на элементах: 2П767 В2, 544УД7РЗ, 1230ЕР1Т, С2-33, С2-29 В.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Резервированный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент (РЭ), включенный последовательно с датчиком тока и нагрузкой, отличающийся тем, что РЭ выполнен на четырех n-канальных МДП-транзисторах, соединенных параллельно-последовательно, отрицательный вывод РЭ через датчик тока подключен к общей шине питания, а положительный - через нагрузку к плюсовой шине питания; введены четыре одинаковые схемы управления (СУ) МДП-транзисторами РЭ; выход каждой СУ подключен к затвору отдельного МДП-транзистора РЭ; отрицательный вывод питания каждой СУ подключен к общей шине питания, а положительный - к плюсовой шине питания; измерительный вход каждой СУ подключен к точке соединения РЭ с датчиком тока; каждая СУ содержит: входной неинвертирующий усилитель, вход которого соединен с измерительным входом СУ, а выход - с инвертирующим входом выходного усилителя (ВУ), выход которого соединен с выходом СУ; источник опорного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом ВУ; формирователь импульса по подаче питания, выход которого соединен с инвертирующим входом ВУ.

Похожие патенты:

Емкостный источник питания // 2520258

Изобретение относится к емкостному источнику питания, кроме того, к электронному устройству, оснащенному емкостным источником питания. Технический результат заключается в снижении потерь на рассеяние тепла.

Источник опорного напряжения // 2518974

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны.

Возбуждение светодиода // 2516435

Изобретение относится к устройству для возбуждения светодиода, к прибору, содержащему устройство, и к способу для возбуждения светодиода. Технический результат заключается в осуществлении устройства для возбуждения светодиода с повышенной эффективностью.

Источник опорного напряжения // 2514930

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики.

Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки // 2510764

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания. Устройство содержит источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своим выходом к первому управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, стабилизатор постоянного тока, подсоединенный своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к положительному выходу источника постоянного напряжения и своим первым выходом к одному из выводов нагрузки, подсоединенной другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения, и содержит схему управления, подсоединенную своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к второму выходу стабилизатора постоянного тока, своим первым выходом к второму (отрицательному) выводу источника постоянного напряжения и своим вторым выходом к второму управляющему входу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение.

Способ управления импульсным стабилизатором напряжения // 2509337

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для управления импульсными стабилизаторами постоянного напряжения повышающего типа с широтно-импульсной модуляцией, имеющими малые длительность переходных процессов и статическую ошибку стабилизации выходного напряжения при дискретной обработке информационных сигналов.

Импульсный регулятор постоянного напряжения // 2505913

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для питания автономных инверторов, станций катодной защиты, установок микродугового оксидирования и для питания других различных электротехнологических установок.

Система регулирования тока и способ для регулирования тока // 2491605

Изобретение относится к системе регулирования тока, которая содержит по меньшей мере одну продольную ветвь с линейным продольным регулятором для формирования сигнала регулирующего воздействия, причем продольный регулятор соединен с полупроводниковым исполнительным элементом, который подключен к питающему напряжению, соотнесенному с массой, и к которому на выходной стороне приложено выходное напряжение, соотнесенное с массой.

Вторичный источник питания // 2490692

Изобретение относится к области преобразования электрической энергии. .

Источник опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны // 2488874

Источник опорного напряжения // 2523121

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН). Техническим результатом является снижение температурного коэффициента выходного напряжения. Устройство содержит первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к шине питания, третий резистор, подключенный одним выводом к общей шине, первый транзистор, подключенный истоком ко второму выводу первого резистора, второй транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, третий транзистор, подключенный коллектором к соединению затвора первого транзистора со вторым выводом второго резистора, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены с коллектором второго транзистора, второй вывод пятого резистора соединен с базами первого и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, второй вывод четвертого резистора и сток второго транзистора подключены к выходной клемме. 3 ил.

Компенсационный стабилизатор напряжения // 2523168

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора. Для этого предложен стабилизатор напряжения, содержащий первый и второй транзисторы, подключенные эмиттерами к общей шине, первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, третий транзистор, подключенный эмиттером ко второму выводу первого резистора, третий резистор, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором третьего транзисторов, четвертый транзистор, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером четвертого транзистора, база и коллектор второго транзистора подключены ко второму выводу четвертого резистора, пятый резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым - к точке соединения базы четвертого транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый и шестой транзисторы, подключенные эмиттерами к шине питания, а базами - к коллектору шестого транзистора, седьмой транзистор, подключенный коллектором к шине питания, восьмой транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и точкой соединения базы восьмого транзистора с коллекторами первого и пятого транзисторов, шестой резистор, включенный между базами второго и третьего транзисторов, коллектор восьмого транзистора подключен к коллектору шестого транзистора, база седьмого транзистора подключена к базе восьмого транзистора, эмиттер седьмого транзистора подключен к выходной клемме. 4 ил.

Мостовой автогенераторный преобразователь напряжения // 2540785

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к нерегулируемым преобразователям постоянного напряжения в переменное. Технический результат заключается в снижении потери мощности на транзисторах мостового автогенераторного преобразователя напряжения и повышение его надежности за счет того, что в мостовом автогенераторном преобразователе напряжения используется вторичная обмотка трансформатора для построения источника насыщения транзисторов. Технический результат достигается за счет мостового автогенераторного преобразователя напряжения с источником насыщения транзисторов, содержащего первый, второй, третий и четвертый транзисторы и их коллекторы, эмиттеры первого и второго транзисторов, резисторы, трансформатор, фильтрующий конденсатор и шину источника питания. 1 ил.

Источник опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещённой зоны // 2541915

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения, значение которого близко к удвоенной ширине запрещенной зоны используемого полупроводника. Устройство содержит пять транзисторов, три резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор подключен первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы подключены первыми выводами к выходной клемме, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого и базами четвертого и пятого транзисторов, второй вывод первого резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, база третьего транзистора соединяется с коллекторами второго и четвертого транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу первого резистора. 3 ил.

Электронный стабилизатор постоянного напряжения // 2542673

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах вторичного электропитания аппаратуры различного назначения, в частности к системам питания сеточных модуляторов для приборов СВЧ. Технический результат - повышение надежности стабилизатора. Электронный стабилизатор содержит включенный последовательно с нагрузкой балластный резистор и параллельно с нагрузкой включенные регулирующий элемент на двух последовательно соединенных транзисторах, делитель обратной связи и выравнивающий делитель напряжения, причем одно плечо делителя обратной связи выполнено из последовательно включенных стабилитронов и резистора, средний вывод делителя обратной связи подключен к входу одного транзистора, к входу второго транзистора подключен средний вывод выравнивающего делителя. 1 ил.

Блок питания бортсети автомобиля // 2551661

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для транспортных средств с комбинированными энергоустановками. Технический результат заключается в повышении энергетических показателей и расширении функциональных свойств устройства. Для этого заявленное устройство содержит источник питания собственных нужд, подключенный к бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батарее, полумостовой транзисторный преобразователь, токоограничивающий резистор, датчик тока, трансформаторно-выпрямительный каскад, входной фильтр, выходной фильтр, первый и второй усилители мощности для управления транзисторами полумостового транзисторного преобразователя, регулятор напряжения, компаратор, RS-триггер и триггер со счетным входом, первое и второе реле, датчик наличия напряжения на положительной входной клемме полумостового транзисторного преобразователя, первый и второй логические элементы 4ИЛИ-НЕ, в устройство также введены генератор прямоугольных импульсов, а источник питания содержит понижающий ШИМ-регулятор, образованный последовательно соединенными дросселем и полевым транзистором, и третий усилитель мощности, подключенный к затвору полевого транзистора, при этом второй выход регулятора напряжения через индикатор подключен к плюсовой клемме бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батареи. 1 ил.

Система управления нелинейной динамикой непосредственного понижающего преобразователя напряжения // 2552520

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цифровых системах управления преобразователями постоянного напряжения с функцией подавления опасных колебаний выходного напряжения, возникающих при определенном наборе параметров системы. Технический результат - обеспечение заданных нелинейных динамических свойств системы и заданных показателей быстродействия и точности стабилизации выходного напряжения при отказе от параметрического синтеза. В системе управления нелинейной динамикой к силовой части преобразователя подключена система управления, состоящая из основной подсистемы и вспомогательной подсистемы управления, аппроксиматоры на основе нейронных сетей. Сигнал управления преобразователем обеспечивает стабилизацию среднего значения выходного напряжения. В системе обеспечивается коррекция сигнала ошибки, тем самым обеспечивается стабилизация проектного динамического режима (1-цикла). 3 ил.

Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением // 2554566

Изобретение относится к выходному токовому каскаду. Технический результат заключается в создании выходного токового каскада с автоматическим активно-пассивным переключением. Для этого предложен выходной токовый каскад (100), имеющий вход (IN), выход (OUT) для подсоединения к входу устройства (200), в которое должен подаваться ток, регулирующую ступень (T1, T2, Z1), которая устанавливает выходной ток (Iout), и ступень (Uv; Uv, -Uv) подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока (Iout). Выходной токовый каскад (100) имеет первый транзистор (T1), который регулирует выходной ток по замкнутому циклу в пассивном режиме работы, и второй транзистор (T2; T2, Т3), который регулирует выходной ток (Iout) по замкнутому циклу в активном режиме работы, при этом первый транзистор (T1) и второй транзистор (T2; T2, Т3) управляются регулирующей ступенью (ОР1) по разомкнутому циклу, а в активном режиме работы ступенью подачи энергии (Uv; Uv, -Uv) управляют по разомкнутому циклу таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока (Iout). 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Стабилизатор // 2555324

Изобретение относится к радиотехнической и автомобильной промышленностям, в частности к стабилизаторам характеристик электрических цепей, и может быть использовано в устройствах стабилизации яркости источников света в электрооборудовании автомобильной техники. Технический результат направлен на повышение надежности и качества стабилизации яркости светодиода. Технический результат достигается тем, что стабилизатор дополнительно содержит последовательно соединенные резистор и светодиод, подсоединенные к выходу стабилизатора, а элемент делителя, соединенный между базой и отрицательным полюсом источника, выполнен в виде фоторезистора и расположен на пути светового потока светодиода. Предлагаемое изобретение повышает надежность и качество стабилизации яркости светодиода за счет изменений в широком диапазоне интенсивности свечения светодиода при малых изменениях напряжения питания и обладает более широкими функциональными возможностями. 1ил.

Стабилизированный источник питания // 2559800

Предлагаемое изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение потери мощности на силовом транзисторе и повышение надежности стабилизированного источника вторичного питания. Указанный результат достигается тем, что в качестве силового транзистора релейного стабилизатора применен МДП транзистор и использована обмотка преобразователя напряжения для отпирания силового транзистора. 1 ил.