RU2611021C2 - Стабилизатор постоянного напряжения - Google Patents
Стабилизатор постоянного напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611021C2 RU2611021C2 RU2015119954A RU2015119954A RU2611021C2 RU 2611021 C2 RU2611021 C2 RU 2611021C2 RU 2015119954 A RU2015119954 A RU 2015119954A RU 2015119954 A RU2015119954 A RU 2015119954A RU 2611021 C2 RU2611021 C2 RU 2611021C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- voltage
- input
- source
- driver
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
- G05F1/573—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overcurrent detector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к стабилизированным источникам вторичного питания и может быть использовано для питания различных радиотехнических устройств. Технический результат - повышение надежности введением схемы защиты от коротких замыканий выходов или в момент подключения источника входного напряжения; повышение качества стабилизации посредством применения термостабильного источника опорного напряжения; снижение потерь мощности уменьшением выходного тока драйвера и расширение диапазона входных напряжений при помощи вольтдобавки в схеме управления между затвором и стоком регулирующего МДП-транзистора. В стабилизаторе постоянного напряжения, подключаемом к источнику входного напряжения постоянного тока, содержащем регулирующий транзистор, LDC-фильтр, дополнительный источник питания, триггер Шмитта, драйвер, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитесь и делитель выходного напряжения, согласно изобретению введен дополнительный транзистор, обеспечивающий блокировку подачи сигналов управления на регулирующий транзистор, что обеспечивает его защиту от высоких уровней токов, которые возникают при коротком замыкании выходов или в начальный момент времени. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к стабилизированным источникам вторичного питания и может быть использовано для питания различных радиотехнических устройств.
Известен импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, выходной LDC-фильтр, дополнительный источник питания, где повышение надежности и уменьшение массогабаритных показателей достигается за счет уменьшения числа элементов схемы, введения генератора коротких отрицательных импульсов и дополнительных транзисторов в цепь управления [1].
Устройство, реализующее известный способ, содержит (фиг. 1) регулирующий МДП-транзистор (1), LDC-фильтр (2), дополнительный источник питания (3) с отрицательным напряжением относительно положительного входного вывода, генератор коротких отрицательных импульсов (4), RC-цепь (5), р-n-р-транзистор (6), конденсатор (7), триггер Шмитта (8), драйвер (9), источник опорного напряжения (10), дифференциальный усилитель (11), делитель выходного напряжения (12).
Недостатками известного устройства являются большие потери на дополнительных транзисторах, установленных в цепи управления регулирующего элемента (МДП-транзистор), низкая надежность в режимах короткого замыкания со стороны выходов или в начальный момент времени при подаче входного напряжения, плохая термостабильность источника опорного напряжения, узкий диапазон входных напряжений и большой ток внутреннего потребления.
Целью изобретения является повышение надежности введением схемы защиты от коротких замыканий выходов или в момент подключения источника входного напряжения; повышение качества стабилизации посредством применения термостабильного источника опорного напряжения; снижение потерь мощности уменьшением выходного тока драйвера и расширение диапазона входных напряжений при помощи вольтдобавки в схеме управления между затвором и стоком регулирующего МДП-транзистора.
Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, подключаемом к источнику входного напряжения постоянного тока, содержащем регулирующий транзистор, LDC-фильтр, дополнительный источник питания, триггер Шмитта, драйвер, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель и делитель выходного напряжения, согласно изобретению новым является то, что введен дополнительный транзистор, обеспечивающий блокировку подачи сигналов управления на регулирующий транзистор, что обеспечивает его защиту от высоких уровней токов, которые возникают при коротком замыкании выходов или в начальный момент времени при подаче входного напряжения, когда выходные фильтрующие емкости не заряжены. Для надежного отпирания регулирующего МДП-транзистора при низких уровнях входного напряжения предусмотрена схема затворной вольтдобавки драйвера в виде конденсаторов и диодов. Необходимость введения вольтдобавки обусловлена пороговым напряжением n-канального регулирующего транзистора, которое больше двух вольт, и падением напряжения в канале от протекания тока. Для обеспечения затворной вольтдобавки исключено соединение вывода питания драйвера со стоком регулирующего транзистора.
Точность стабилизации выходного напряжения зависит от совокупности погрешностей источника опорного напряжения, делителя выходного напряжения, резисторов в цепи обратной связи и напряжения смещения усилителя обратной связи. Для уменьшения динамической температурной нестабильности в источник опорного напряжения введено токовое зеркало, которое устанавливает и поддерживает ток стабилитрона.
Для расширения рабочего диапазона входных напряжений максимальный коэффициент заполнения импульсов управления должен быть не менее 0.95, что обеспечивает интервал для заряда конденсаторов вольтдобавки. Компараторы напряжения с внешними резисторами в генераторе пилообразного напряжения задают амплитудные границы пилы.
На фиг. 2 представлена функциональная схема описываемого стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор состоит из блока 13 защиты по току силового МДП-транзистора 1, содержащего биполярный р-n-р-транзистор 14, датчика тока 15, резисторного делителя напряжения 16, 17, логического элемента "ИЛИ" 18. При превышении предельного значения тока напряжением на базе транзистор 14 открывается, на резисторном делителе 16, 17 образуется напряжение, которое блокирует подачу управляющих сигналов на затвор МДП-транзистора 1. В драйвере 9 предусмотрена схема вольтдобавки для надежного отпирания МДП-транзистора 1 при низких входных напряжениях в виде умножителя напряжения, выполненного на диодах 19, 20 и конденсаторах 21, 22. Генератор пилообразного напряжения 23 содержит компараторы напряжения 24, 25, которые задают амплитуду пилообразного напряжения посредством делителя напряжения на резисторах 26, 27 и 28. Временные характеристики задаются элементами: резистор 29 - время нарастания, резистор 30 - время спада пилообразного напряжения; конденсатор 31 - период пилообразного напряжения. Полевой транзистор 32 должен иметь достаточный ток и крутизну передаточной характеристики для обеспечения максимального значения коэффициента заполнения импульсов управления, тогда соотношение резисторов 29 и 30 задает максимальное значение коэффициента заполнения импульсов. Источник опорного напряжения 10 содержит токовое зеркало, выполненное на элементах 33, 34, 35 и стабилитрон 36. Величина тока ICT регулируется резистором 35 (R) и рассчитывается согласно выражению:
где UПОР - пороговое напряжение МДП-транзистора 33.
Принцип работы схемы состоит в следующем: напряжение обратной связи, снимаемое с нижнего плеча делителя выходного напряжения 12, поступает на базу транзистора 37 дифференциального усилителя 11, на базу второго транзистора 38 подается опорное напряжение. С выхода усилителя 11 сигнал ошибки поступает на инверсный вход компаратора напряжения 39, на другой вход которого подается пилообразное напряжение. С выхода компаратора 39 широтно-модулированный сигнал передается на схему "И" 40, на другой вход которой поступает короткий запускающий импульс с выхода RS-триггера 41, который выполняет такую же функцию, как триггер Шмитта 8 на фиг. 1. По логической схеме "ИЛИ" 18 объединены широтно-модулированный сигнал и сигнал ограничения тока для защиты со стороны нагрузки. Дополнительный источник питания 3 является параметрическим стабилизатором напряжения и обеспечивает питание элементов схемы стабилизатора постоянного напряжения.
Проверка функционирования импульсного стабилизатора постоянного напряжения (фиг. 2) проведена посредством моделирования в среде OrCAD [2] по разработанной математической модели, представленной на фиг. 3, и натурных испытаний в рамках выполнения ОКР по техническому заданию ФГУП «НЗПП с ОКБ». Результаты исследований показали, что ток потребления во всем рабочем диапазоне не превышает 18 мА, а в ждущем режиме - не более 4,5 мА, максимальный ток утечки ключей составляет 150 мкА, частота преобразования составляет 280 кГц. По результатам проведенных испытаний интенсивность отказов составляет λ=0,8⋅10-8. Следовательно, наработка до отказа составит не менее 170000 ч, что говорит о высокой надежности устройства.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2450315, G05F 1/56. Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, П.В Михеев, Е.П. Кузуб, 2012.
2. Болотовский, Ю.И. OrCAD Моделирование. - М.: СОЛОН-Пресс, 2009. - 254 с.
Claims (3)
1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий МДП-транзистор, LDC-фильтр, дополнительный источник питания, триггер Шмитта, драйвер, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель и делитель выходного напряжения, отличающийся тем, что введен дополнительный p-n-р-транзистор, обеспечивающий блокировку подачи сигналов управления на регулирующий элемент, база которого подключена к стоку регулирующего транзистора и через резисторный датчик тока к плюсовому зажиму источника входного напряжения, причем эмиттер - к плюсу источника входного напряжения и резисторному датчику тока, коллектор дополнительного транзистора соединен с землей через резисторный делитель напряжения, средняя точка которого подключена к входу схемы "ИЛИ".
2. Стабилизатор постоянного напряжения по п. 1, отличающийся тем, что применен источник опорного напряжения с токовым зеркалом, истоки транзисторов которого подключены к плюсу дополнительного источника питания, в цепи стока одного из транзисторов установлен стабилитрон, анод которого заземлен, а катод подключен к базе транзистора дифференциального усилителя, к стоку другого транзистора токового зеркала присоединен заземленный резистор, а сам сток подключен к объединенным затворам транзисторов, что позволяет устанавливать и поддерживать ток стабилитрона.
3. Стабилизатор постоянного напряжения по любому из п п. 1 или 2, отличающийся тем, что предусмотрена схема затворной вольтдобавки драйвера, исключающая соединение вывода питания драйвера со стоком регулирующего МДП-транзистора, в которую введены диод, анод которого подключен к плюсу источника входного напряжения, а катод - к аноду второго диода и конденсатору, другой конец конденсатора - к прямому входу Т-триггера, а катод второго диода - к заземленному конденсатору и к входу по питанию драйвера, что позволяет получить максимальное значение коэффициента заполнения импульсов управления не менее 0.95 и обеспечить достаточное время для заряда конденсатора вольтдобавки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119954A RU2611021C2 (ru) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Стабилизатор постоянного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119954A RU2611021C2 (ru) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Стабилизатор постоянного напряжения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015119954A RU2015119954A (ru) | 2016-12-20 |
RU2611021C2 true RU2611021C2 (ru) | 2017-02-17 |
Family
ID=57759151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015119954A RU2611021C2 (ru) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | Стабилизатор постоянного напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2611021C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183391U1 (ru) * | 2018-07-05 | 2018-09-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Источник опорного напряжения и тока |
WO2021055923A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Texas Instruments Incorporated | Pre-regulator for an ldo |
RU2755496C1 (ru) * | 2021-02-05 | 2021-09-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Импульсный стабилизатор напряжения |
US11361644B2 (en) | 2019-12-18 | 2022-06-14 | Texas Instruments Incorporated | Duty cycle tuning in self-resonant piezo buzzer |
US11402265B2 (en) | 2019-11-05 | 2022-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus for integrated offset voltage for photodiode current amplifier |
US11468756B2 (en) | 2020-04-02 | 2022-10-11 | Texas Instruments Incorporated | Integrated circuit for smoke detector having compatibility with multiple power supplies |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3443203A (en) * | 1965-09-30 | 1969-05-06 | Philips Corp | Voltage regulator including a switching preregulator |
GB2077964A (en) * | 1980-03-20 | 1981-12-23 | Bowler Peter Ltd | Voltage regulation |
SU1067484A1 (ru) * | 1981-09-24 | 1984-01-15 | Предприятие П/Я М-5537 | Импульсный стабилизатор посто нного напр жени |
SU1130841A1 (ru) * | 1982-12-29 | 1984-12-23 | Предприятие П/Я А-1298 | Регулируемый стабилизированный источник посто нного напр жени |
SU1348799A1 (ru) * | 1985-10-05 | 1987-10-30 | Предприятие П/Я А-3593 | Двухпол рный источник питани с защитой |
SU1631533A1 (ru) * | 1989-02-16 | 1991-02-28 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Стабилизатор посто нного напр жени |
RU2450315C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Импульсный стабилизатор постоянного напряжения |
-
2015
- 2015-05-26 RU RU2015119954A patent/RU2611021C2/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3443203A (en) * | 1965-09-30 | 1969-05-06 | Philips Corp | Voltage regulator including a switching preregulator |
GB2077964A (en) * | 1980-03-20 | 1981-12-23 | Bowler Peter Ltd | Voltage regulation |
SU1067484A1 (ru) * | 1981-09-24 | 1984-01-15 | Предприятие П/Я М-5537 | Импульсный стабилизатор посто нного напр жени |
SU1130841A1 (ru) * | 1982-12-29 | 1984-12-23 | Предприятие П/Я А-1298 | Регулируемый стабилизированный источник посто нного напр жени |
SU1348799A1 (ru) * | 1985-10-05 | 1987-10-30 | Предприятие П/Я А-3593 | Двухпол рный источник питани с защитой |
SU1631533A1 (ru) * | 1989-02-16 | 1991-02-28 | Московский институт радиотехники, электроники и автоматики | Стабилизатор посто нного напр жени |
RU2450315C1 (ru) * | 2010-12-15 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Импульсный стабилизатор постоянного напряжения |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183391U1 (ru) * | 2018-07-05 | 2018-09-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Источник опорного напряжения и тока |
WO2021055923A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Texas Instruments Incorporated | Pre-regulator for an ldo |
US11402265B2 (en) | 2019-11-05 | 2022-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Apparatus for integrated offset voltage for photodiode current amplifier |
US11361644B2 (en) | 2019-12-18 | 2022-06-14 | Texas Instruments Incorporated | Duty cycle tuning in self-resonant piezo buzzer |
US11468756B2 (en) | 2020-04-02 | 2022-10-11 | Texas Instruments Incorporated | Integrated circuit for smoke detector having compatibility with multiple power supplies |
RU2755496C1 (ru) * | 2021-02-05 | 2021-09-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Импульсный стабилизатор напряжения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015119954A (ru) | 2016-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2611021C2 (ru) | Стабилизатор постоянного напряжения | |
US8604769B2 (en) | Switching power source device | |
KR100588334B1 (ko) | 슈도 슈미트 트리거 회로를 이용한 디시-디시 컨버터 및펄스 폭 변조방법 | |
US7675279B2 (en) | Switching regulator soft start circuitry using a D/A converter | |
US20090261797A1 (en) | Switching regulator | |
US9444342B2 (en) | Clocked pulse frequency modulation buck DC-to-DC converter | |
US10461634B2 (en) | Charge pump circuit for providing voltages to multiple switch circuits | |
US9083232B1 (en) | Input offset control | |
KR20100078882A (ko) | 슬로프 보상 회로 | |
CN109256945B (zh) | 用于提供最小on时间的pwm控制方案 | |
US8643355B2 (en) | Method for generating a signal and structure therefor | |
US11936351B2 (en) | Systems and methods for error amplification and processing | |
KR20170091039A (ko) | 전압 전류 변환 회로 및 이것을 구비한 스위칭 레귤레이터 | |
CN110794907A (zh) | 瞬态增强型ldo电路、cmos驱动器电源电路及激光器系统 | |
CN108475984B (zh) | Dc-dc转换器 | |
CN112099559B (zh) | 一种内部电源产生电路 | |
US20150270774A1 (en) | Power supply circuit | |
US20190109541A1 (en) | Switching regulator | |
US9772647B2 (en) | Powering of a charge with a floating node | |
CN102629826B (zh) | 开关调节器控制电路以及开关调节器 | |
KR101404568B1 (ko) | 전류 모드 제어의 펄스폭변조 변환 장치 | |
CN212367130U (zh) | 一种开关电源电路 | |
CN101452298A (zh) | 具有斜波补偿的电压调节器 | |
CN103954824A (zh) | 高压压差检测电路 | |
CN115328247B (zh) | 供电模块以及稳压电路 |