RU2105346C1

RU2105346C1 - Converter of wire radio communication to stabilizing low-power direct current power supply

Info

Publication number: RU2105346C1
Application number: RU96117454A
Authority: RU
Inventors: С.В. Левинзон; А.Я. Слинько
Original assignee: Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: electric engineering, in particular, power supply for industrial and home electronic devices. SUBSTANCE: device has rectifier with filter with introduced pulse voltage stabilizer using Schmidt flip-flop which is supplied by parametric stabilizer. Primary power supply is connected to wire radio line. Output of flip-flop is connected to gate of field-effect transistor which is connected to common source circuit. Source circuit has resistive voltage divider which lower arm serves as load which is connected in parallel to ion diode. Load voltage is stabilized due to hysteresis loop in Schmidt flip-flop. Another ion diode is introduced for power supply when voltage in primary power supply drops. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания специальных и бытовых маломощных электронных устройств (часы, микрокалькуляторы, простейшие ПЭВМ и др.). Известны микромощные источники питания постоянного тока [1], содержащие импульсный преобразователь напряжения со схемой сравнения, включающую аналоговую ИМС 142ЕН1, модулятор длительности на трех триггерах и RC-генератором с выходной мощностью до 3 Вт. Недостатком известного устройства является его сложность, относительно низкая надежность и значительная стоимость. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to power special and household low-power electronic devices (watches, microcalculators, simple PCs, etc.). Known micropower DC power supplies [1], containing a pulsed voltage converter with a comparison circuit including an analog IC 142EN1, a duration modulator on three triggers and an RC generator with an output power of up to 3 watts. A disadvantage of the known device is its complexity, relatively low reliability and considerable cost.

Известно также маломощное устройство на микроэлектронном стабилизаторе напряжения [2], содержащее последовательно включенный стабилизатор с минимальным выходным напряжением 3 В, с минимальной мощностью 450 мВт. Also known is a low-power device on a microelectronic voltage stabilizer [2], containing a series-connected stabilizer with a minimum output voltage of 3 V, with a minimum power of 450 mW.

Кроме того, для низковольтных и маломощных источников используются специальные источники - эквивалент гальванического элемента [3], содержащий источник входного напряжения, выпрямитель, интегральный стабилизатор с выходным напряжением 1,25-1,5 В. In addition, special sources are used for low-voltage and low-power sources - the equivalent of a galvanic cell [3], containing an input voltage source, a rectifier, an integral stabilizer with an output voltage of 1.25-1.5 V.

Наиболее низким по технической сущности к предлагаемом у устройству является преобразователь, использующий энергию радиоизлучения [4], содержащий систему, выпрямитель со сглаживающим фильтром; энергия радиоколебаний, являющихся одной из форм перемещенного тока, поступает на нагрузку. The lowest technical essence of the proposed device is a converter that uses the energy of radio emission [4], containing a system, a rectifier with a smoothing filter; the energy of radio oscillations, which are one of the forms of the displaced current, is supplied to the load.

Недостатком такого устройства является то, что выходное напряжение не стабилизировано, изменяется в широких пределах в зависимости от уровня радиосигнала, зависит от состояния атмосферы. The disadvantage of this device is that the output voltage is not stabilized, varies widely depending on the level of the radio signal, depending on the state of the atmosphere.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем стабилизации выходного напряжения и использования в качестве входной более надежной радиотрансляционной сети. The aim of the invention is to expand the functionality by stabilizing the output voltage and using as a input more reliable broadcast network.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первичную сеть и выпрямитель с фильтром, включен импульсный стабилизатор напряжения на триггере Шмидта, питающийся от параметрического стабилизатора, выход упомянутом триггера подключен к затвору полевого транзистора, включенного по схеме с общим источником, в цепи источника которого установлен резистивный делитель, нижнее плечо которого является нагрузкой, средняя точка делителя подключена ко входу триггера Шмидта, сток подключен к положительному полюсу выпрямителя, между средней точкой делителя и общей точкой установлен ионистор, а входная сеть выполнена в виде радиовещательной сети. This goal is achieved by the fact that the device containing the primary network and the rectifier with the filter includes a switching voltage regulator on a Schmidt trigger, powered by a parametric stabilizer, the output of the mentioned trigger is connected to the gate of a field-effect transistor connected according to a circuit with a common source, in the source circuit of which a resistive divider is installed, the lower arm of which is the load, the midpoint of the divider is connected to the Schmidt trigger input, the drain is connected to the positive pole of the rectifier, between the middle point of the divider and the common point is an ionistor, and the input network is made in the form of a broadcasting network.

Кроме того, для сохранения работоспособности нагрузки в перерывах радиовещания параллельно сглаживающему фильтру через резистор включен другой ионистор. In addition, to maintain the performance of the load during broadcasting interruptions, another ionistor is switched on in parallel with the smoothing filter through the resistor.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием новых блоков (например, импульсного стабилизатора на триггере Шмидта, выходного каскада на полевом транзисторе) с их связями с остальными узлами и элементами схемы. Таким образом, заявленное устройство является новым, т.к. неизвестно из уровня техники. Сравнение заявленного устройства с другими техническими решениями показывает, что при введении новых узлов с указанными связями с остальными элементами появляются новые свойства, такие как наличие стабилизированного напряжения. Кроме того, расширяются функциональные возможности, заключающиеся в возможности питания устройств в перерывах радиовещания. Это позволяет сделать вывод о том, что техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. он явным образом не следует из уровня техники. A comparative analysis with the prototype shows that the claimed device is distinguished by the presence of new units (for example, a pulse stabilizer on a Schmidt trigger, an output stage on a field effect transistor) with their connections to other nodes and circuit elements. Thus, the claimed device is new, because unknown from the prior art. Comparison of the claimed device with other technical solutions shows that with the introduction of new nodes with the indicated connections with other elements, new properties appear, such as the presence of stabilized voltage. In addition, functionality is expanding, consisting in the ability to power devices during broadcasting interruptions. This allows us to conclude that the technical solution has an inventive step, because it does not explicitly follow from the prior art.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Устройство содержит выпрямитель на диоде 1, сглаживающий фильтр на конденсаторе 2, параметрический стабилизатор на стабилитроне 3 (или стабисторах) с ограничительным (балластным) резистором 4, импульсный стабилизатор напряжения на триггере Шмидта 5, выход которого подключен к затвору полевого транзистора 6, сток которого подключен к положительному полюсу выпрямителя (т.е. точке соединения элементов 1 и 2), исток через резистивный делитель 7, 8 (причем 8 - нагрузка) подключен к общей точке, средняя точка делителя подключена ко входу триггера Шмидта 5,а параллельно нагрузке установлен ионистор 9, параллельно конденсатору 2 через ограничительный элемент 10 установлен другой ионистор 11. The drawing shows a schematic diagram of a device. The device contains a rectifier on diode 1, a smoothing filter on the capacitor 2, a parametric stabilizer on the zener diode 3 (or stabilizers) with a limiting (ballast) resistor 4, a pulse voltage regulator on a Schmidt trigger 5, the output of which is connected to the gate of the field-effect transistor 6, the drain of which is connected to the positive pole of the rectifier (i.e., the connection point of elements 1 and 2), the source through the resistive divider 7, 8 (where 8 is the load) is connected to a common point, the midpoint of the divider is connected to the input of the Schmid trigger and 5, and parallel to the load set ionistor 9, in parallel with capacitor 2 via the restriction member 10 is mounted another ionistor 11.

Устройство работает следующим образом. При наличии напряжения радиовещательной сети (на территории России и большинства стран СНГ 15 или 30 В ±10-15% с частотой звукового канала 20 Гц ^oC 16 кГц) выпрямленное напряжение поступает на параметрический стабилизатор 3, питающий триггер Шмидта (например, на КМОП-структуре 561ТЛ1, 564ТЛ1)5. Принцип работы триггера Шмидта как импульсного стабилизатора напряжения релейного типа основан на его гистерезисе: при изменении уровня напряжения на делителе 7, 8, включонным в цепь истока транзистора 6 (например, маломощный транзистор 2П302А), происходит скачкообразное изменение по цепи обратной связи входного сигнала (при использовании, например, триггера на ИМС 561ТЛ1 оба входа 1, 2 соединены между собой, инвертированный выход 3 подключен к затвору транзистора 6, а питание подано на выходы 7 и 14); точность поддержания выходного напряжения поддерживается в зависимости от величины гистерезиса конкретной ИМС. Для, например, электрических часов выходное напряжение составляет 1,5±0,1 В. В качестве выходного накопителя используется ионистор 9, ограничительное сопротивление для его разряда-резистор 7 делителя 7, 8 (для часов - 0,1 Ф).The device operates as follows. If there is a voltage of the broadcasting network (in Russia and most CIS countries 15 or 30 V ± 10-15% with a sound channel frequency of 20 Hz ^o C 16 kHz), the rectified voltage is supplied to parametric stabilizer 3, which supplies the Schmidt trigger (for example, to CMOS structure 561ТЛ1, 564ТЛ1) 5. The principle of operation of the Schmidt trigger as a pulse voltage stabilizer of a relay type is based on its hysteresis: when the voltage level on the divider 7, 8 is included in the source circuit of transistor 6 (for example, a low-power transistor 2P302A), an abrupt change in the input signal feedback circuit occurs (at using, for example, a trigger on the IC 561TL1, both inputs 1, 2 are interconnected, inverted output 3 is connected to the gate of transistor 6, and power is supplied to outputs 7 and 14); the accuracy of maintaining the output voltage is maintained depending on the hysteresis of a particular IC. For, for example, an electric clock, the output voltage is 1.5 ± 0.1 V. As an output drive, an ionistor 9 is used, the limiting resistance for its discharge is the resistor 7 of the divider 7, 8 (for hours - 0.1 F).

При длительном пропадании первичной сети (например, в России и странах СНГ с 2,00 до 5,45 утра трансляция прекращается) запас энергии осуществляется другим ионистором 11 (для часов, например, 1 Ф на 10 часов прекращения напряжения первичной сети) через ограничительный резистор 10. Так же может питаться и микрокалькулятор. If the primary network fails for a long time (for example, in Russia and the CIS countries from 2.00 a.m. to 5.45 a.m. the broadcast stops), the energy supply is carried out by another ionistor 11 (for hours, for example, 1 F for 10 hours of the primary network voltage interruption) through a limiting resistor 10. The microcalculator can also be powered.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает электропитанием электронные устройства с прекращением поступления энергии от первичной сети. При этом потребление от радиосети не превышает 4^oC5% (потребление преобразователя 15-20 мВт при мощности устройства ретрансляции 0,25-0,5 Вт), что не нарушает функционирования системы радиотрансляции.Thus, the proposed device provides power to electronic devices with the cessation of energy from the primary network. In this case, the consumption from the radio network does not exceed 4 ^o C5% (the converter consumption is 15-20 mW with a relay device power of 0.25-0.5 W), which does not interfere with the functioning of the radio transmission system.

Claims

1. The converter of the broadcasting network to a stabilizing low-power DC power supply containing a primary network and a rectifier with a smoothing filter, characterized in that a pulse voltage regulator on a Schmidt trigger is supplied to it, powered by a parametric stabilizer, the output of the above-mentioned trigger is connected to the gate of a field-effect transistor, included in the circuit with a common source, in the source circuit of which a resistive divider is installed, the lower arm of which is a load, the middle point of affairs The amplifier is connected to the Schmidt trigger input, the drain is connected to the positive pole of the rectifier, an ionistor is installed between the midpoint of the divider and the common point, and the input network is made in the form of a broadcasting network.

2. The Converter according to claim 1, characterized in that in parallel with the smoothing filter, another ionistor is connected through a limiting resistor.