SU1508262A1 - Импульсный стабилизатор напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вторичным источникам питани  радиоаппаратуры. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет повышени  быстродействи , надежности и обеспечени  дистанционного управлени  включением. Цель достигаетс  за счет применени  определенного алгоритма включени  дополнительных транзисторов при запуске. Этот алгоритм обеспечиваетс  с помощью новой логической схемы, котора  обеспечивает быстрое нарастание выходного напр жени  при включении. Это происходит за счет разделени  контуров зар да дроссел  и конденсатора. В результате ток дроссел  на всем интервале запуска остаетс  меньше тока нагрузки. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротех- ншсе и может быть использовано в качестве вторичных источников электропитани  радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет повьш1ени  быстродействи , надежности и обеспечени  дистанционного управлени  включением.

На чертеже приведена структурна  схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, LCD-фильтр, содержащий дроссель 2, конденсатор 3,и диод 4, суммиру ощий усилитель 5 рассогласовани  по напр жению, широтно- импульсный модул тор (ФМ) 6, генератор 7 пилообразного напр жени , резистор 8, дополнительные транзисторы

9-11, дополнительный диод 12, первый датчик 13 тока дроссел , второй датчик 14 тока нагрузки, су мирующий усилитель 15 сигнала рассогласовани  токов дроссел  и нагрузки, релейные элементы 16,17, логические элементы НЕ 18 - 20, логические элементы И 21 - 23, логические элементы ИЛИ 24 - 26, логический элемент Р 1ЛИ-НЕ 27 и формирователь 2В импульсов.

Регулирующий транзистор 1 включен между входной клеммой и первым выводом дросселю 2, который через диод 4 подключен к общей шине и через дополнительный диод 12 к первому выводу конденсатора 3 и-нагрузке. Второй вывод конденсатора подключен к обгцем шине. Суммирующий усилитель 3 входами соединен с выходной клеммой i; тсточником

tisi

00 IsS О 1чЭ

КУ

Опорного напр жени . Выход суммирующего усилител  5 подключен к первому входу иЛ-М 6, второй вход которого соединен с выходом генератора; 7 пилообразного напр жени . Последовательно включенные резистор 8 и первый дополнительный транзистор 9 включены между входной и выходной клеммами, Второй дополнительный транзисто р 10 включен между общей точкой дроссел  2 и дополнительного диода 2 и общей шиной,Третий дополнительный транзистор 11 включен параллельно дросселю 2. Первый датчда: 13 тока включен в цепь дроссел  и подсоеди-: нен к одному входу усилител  15 рас.- согласовани  по току, второй датчик 14 тока включен в цепь нагрузки и подсоединен к другому входу усилите- л  15 рассогласовани , но току, выход которого подключен к входам первого 16 и второго 17 релейных элементов , выход релейного элемента 16 через логический элемент НЕ 18 подклю чен к первому входу логического элемента ИЛИ-НЕ 27, первому входу первого логического элемента И 21 и первому входу второго логического эгле- мента И 22, выход релейного элемента 17 подключен к второму входу логического элемента ИЛ1-1-НЕ. 27, второму входу второго логического элемента И 22 и через второй логический элемент

та И 23, выход третьего логического элемента ИЛИ 26 подключен к управл ю щему входу регулирующего транзистора 1, выход третьего логического элемента И 23 подключен к управл ющему входу первого дополнительного транзистора 9, выход первого логического элемента ИЛИ 24 подключен к управл ющему входу второго дополнительного- транзистора 10, выход логического элемента ИЛИ-НЕ 27 подключен к управл ющему входу третьего дополнительного транзистора 11,

Импульсный стабилизатор напр жени работает следующим образом,

В исходном состо нии должно быть подано напр жение питани  стабилизатора и питание ШИМ 6, генератора 7 пилообразного напр жени , суммирз о- щих усилителей 5, 15, релейных элементов 16, 17, логических элементов и опорное ршпр жение. Все транзисторы наход тс  в закрытом состо нии, так как на их управл ющих входах - нулевые напр жени . Токи дроссел  и нагрузки равны :нулю, поэтому на выходе релейных элементов 16 и 17 - также нулевые напр жени . Релейные элементы 16 и 17 обладают небольшой зоной нечувствительности, и на их выходе по вл етс  единичное напр жение , когда разность токов нагрузки и дроссел  превышает по абсолютной ве

19 - к второму входу первого логи-- личине пороговый уровень, исключаюческого элемента И,21, выход ШИМ 6 подключен к первому входу третьего логического элемента И 23, третьему входу логического элемента ИЛИ-НЕ 27 и третьему входу первого логического 40 элемента И/.2 , дополнительный вход стабилизатора подключен к четвертому входу первого логического элемента И 21, третьему входу второго логического элемента И, 22, через третий д логический элемент НЕ 20 - к первому входу первого логического элемента ИЛИ 24 и через формирователь 28 импульсов - к первому входу второго логического элемента ИЛИ 25, выход первого логического эЛемента И 21 подключен к первому входу третьего логи-г ческого элемента ИЛИ 26, выход второго логического элемента И 22 подключен к вторым входам первого - 55 третьего логических элементов ИЛИ 24 26, выход второго логического элемента ИЛИ 25 подключен к второму входу третьего логического злеменщий их срабатывание от шумовых воздействий . За счет наличи  опорного напр жени  на одном из входов ШИМ 6 модул тор находитс  в режиме насыщени  и на его выходе единичное напр  жение.

При подаче единичного напр жени  формирователь 28 формирует импульс, который через логический элемент ЮШ 25 и логический элемент И 23 пос тупает на управл ющий вход дополнительного транзистора 9 и открывает его выходное напр жение, соответственно ток нагрузки начинают возрастать о Как только этот ток превысит зону нечувствительности релейного элемента 17, на выходе последнего ус танавливаетс  единичное напр жение, в то врем  как на выходе релейного элемента 16 сохран етс  нулевое напр жение, соответственно на выходе логического элемента НЕ 18 - единичное напр жение, В результате на всех трех входах логического элемента И 2

щий их срабатывание от шумовых воздействий . За счет наличи  опорного напр жени  на одном из входов ШИМ 6 модул тор находитс  в режиме насыщеi ни  и на его выходе единичное напр жение .

При подаче единичного напр жени  формирователь 28 формирует импульс, который через логический элемент ЮШ 25 и логический элемент И 23 поступает на управл ющий вход дополнительного транзистора 9 и открывает его выходное напр жение, соответственно ток нагрузки начинают возрастать о Как только этот ток превысит зону нечувствительности релейного элемента 17, на выходе последнего устанавливаетс  единичное напр жение, в то врем  как на выходе релейного элемента 16 сохран етс  нулевое напр жение , соответственно на выходе логического элемента НЕ 18 - единичное напр жение, В результате на всех трех входах логического элемента И 22

5-I

устанавливаютс  единичные напр жени , на выходе также устанавливаетс  единичное напр жение,, которое через логический элемент ИЛИ 26 открывает регулирующий транзистор 1 и через логический элемент ИЛИ 24 дополнительный транзистор 10, В результате об- разуютс  два независимых контура - зар да конденсатора 3 через резистор 8 и дополнительный транзистор 9 и зар да дроссел  2 через регулирующий транзистор 1 и дополнительньй . транзистор 10. Посто нна  времени зар да конденсатора выбираетс  мень- ше посто нной времени зар да дроссел , чтобы- на всем интервале запуска ток нагрузки превьшал ток дроссел . Одновременно единичное напр жение с выхода логического элемента И 22 че- рез логический элемент ИЛИ 25 и логический элемент И 23 поступает на управл ющий вход дополнительного транзистора 9, блокиру  выход формировател  28, Таким образом, длитель- ность импульса формировател  28 должна обеспечить нарастание, тока нагрузки сверх зоны чувствительности и срабатьгоание логического элемента И. 22, Поскольку, посто нна  времени зар да конденсатора 3 выбираетс  меньшей посто нной времени зар да дроссел  2,то ток нагрузки (и соответственно выходное напр жение) раньше достигают номинального значени , чем .ток дроссел , ими 6 переходит в линейньй режим работы и через дополнительньй транзистор 9 осуществл ют стабилизацию выходного напр жени ,, в то врем  как транзисторы 1 и 10 остаютс  в открытом состо нии и зар д дроссел  продолжаетс ,

По окончании зар да дроссел  2, которое определ етс  равенством то- ков дроссел  .и нагрузки, открьгоает- с  дополнительный диод 12 и на выходе релейного элемента 17 устанавливаетс  нулевое напр жение. На выходе ло гютескогЪ элемента И 22 также устанавливаетс  нулевое напр жение, которое приводит к закрыванию дополнительных транзисторов 9 и 10, На выходе логических элементов НЕ 18 и 19 - единичные напр жени , поэтому сигнал с выхода 11ШМ 6 через лог1-1ческий элемент И 21 и логический элемент ИЛИ 26 поступает на вход регулирующего транзистора ,,который берет на себ  функцию стабилизации выходного напр жени .

626

При скачкообразном увеличении тока нагрузки переходньй процесс протекает таким же образом, как и при запуске стабилизатора. Разность токов нагрузки и дроссел  приводит к по влению единичного, сигнала на выходе релейного элемента 17, который устанавливает единичньй сигнал на выходе логического элемента И 22, Это в свою очередь приводит к открыт -по регулирующего транзнстора 1, дополнительных транзисторов 9 и JO, причем на транзистор 9 поступает сигнал с выхода ШИМ 6, Этот транзистор осуществл ет стабилизацию выходного напр жени , пока ток дроссел  2 не сравн етс  с током нагрузки, как при запуске стабилизатора,

При скачкообразном уменьшении тока нагрузки срабатьшает релейный элемент 16 и на его выходе устанавливаетс  единичное напр жение. Па выходе релейного элемента 17 - нулевое напр жение, В результате на первых двух входах логического элемента ИЛИ-ПЕ устанавливаютс  нулевые напр жени , на выходе - логически инвертированный сигнал ШИМ, который поступает на управл ющий вход дополнительного транзистора 11, Так как на выходе логических эле ентов И 21 и 22 - нулевые напр жени , то транзисторы 1 9 и 10 закрыты. Дроссель 2 отдает избыточную энергию нагрузке, причем ШИМ 6 осуществл ет при этом стабилизацию выходного напр жени . При выравнивании токов дроссел  и нагрузки на выходе обоих релейных .элементов устанавливаютс  нулевые напр жени , транзистор 11 закрываетс  и передает функцию стабилизации выходного напр жени  регулир тощему транзистору 1,

Дл  отключени  стабилизатора достаточно установить нулевое напр жение на дополнительном входе V,, что приводит к установлению нулевых напржений на выходе логических элементов 21 и 22 и- закрьшанию всех транзисторов . Дополнительный вход может быть использован также в качестве элемента схемы защиты.

Таким образом, в данном стабилизаторе уменьшено (по сравнен1во с прото типом) врем  запуска за- счет разделени  цепей зар да конденсатора и дроссел . Кроме того, в предлагаемом

10

стабилизаторе при запуске ток дроссел  не превышает тока нагрузки (в прототипе ток дроссел  при запуске может в 1,5,,.2 раза превышать ток нагрузки)J что повышает надежность устройства. Введенный дополнительный вход можно использовагь дл  ди- стандионного управлени  или в качестве элемента защиты, Б то же врем  стабилизатор сохран ет, как и прото- Ti-rn, высркую динамическую стабильность во всех переходных режимах. Это позвол ет использовать стабилизатор в устройствах, требующих высокого

быстродействи , надежности и динамичес - кой стабильности, как, например, в устройствах вычислительной.техншси.

Claims (1)

1. Формула изобретени  20

   Импульсный стабилизатор напр жени , содержащий регулирующий транзистор, включенный между входным выводом и первым вьшодом дроссел  фильтра, за- 25 мыкающий диод, подсоединенный между первым выводом дроссел  фильтра и общей шиной, первый датчик тока, включенный в депь дроссел , конденрелейные элементы подключенные к выходу усилител  рассогласовани  по току , первый логический элемент НЕ, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональнь1х возможностей за счет повьшгени  быстродействи , надежности и обеспечени  дистанционного управлени  включением, введены второй и третий логические элементы НЕ, четырехвходовый и трех- входовый догические элементы И, три логических элемента ИЛИ, трехвходо- вый логический элемент ИЛИ-НЕ, формирователь 1-мпульсов и дополнительный вход, третий дополнительный транзистор подсоединены параллельно х:.. дросселю фильтра, выход первого релейного элемента через второй логический элемент НЕ подключен к первому входу четырехвходового логического элемента И, первому входу логического элемента ИЛИ-НЕ и первому входу трехвходового логического элемента И, вькод второго релейного элемента подключен к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ, второму входу трехвходового логического элемента И и через третий логический элемент

   сатор фильтра, включенный между выход-30 НЕ - к второму входу четырехвходового

   логического элемента И, выход широтно-импульсного моду.л тора подключен также к третьему входу четырехвходового лог ического элемента И и третьему входу логического элемента ИЛИ-НЕ, дополнительный вход подключен к четвертому входу четырехвходового логического элемента И,третьему входу трехвходового логического элемента И, через первый логический НЕ - к первому входу первого логического элемента ИЛИ и че- рез формирователь иьтульсов - к. первому входу второго логического элемента ИЛИ, выход четырехвходового логического элемента,И подключен к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, выход трехвходового логического элемента И подкл очен к второму входу первого логического элемента ИЛИ, второму, входу второго ла- гического элемента ИЛИ и второму входу третьего логического элемента ИЛИ, выход второго логического элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элемента И, выход первого логического элемента ИЛИ подключен к управл ющему входу первого логическог го элемента ШШ, к управл ющему вхоным выводом и общей шиной, дополнительный диод, включенный между вторым выводом дроссел  и выходным выводом, второй датчик тока, включенный в цепь нагрузки, yci-шитель рассогласо- вани  по напр жению, одним входом подключенный к выходному выводу, а другим входом подклоченный к источнику опорного напр жени , широтно-импульс- ный модул тор, одним входом подклю- ченный к выходу усилител  рассогласо- ,вани  по напр жению, а другим входом подсоединенный к выходу генератора пилообразного напр жени , первый дополнительный транзистор, включенный последовательно с резистором между входным и выходным выводами и управл ющим входом подсоединенный к выходу первого логического -элемента И, первый вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модул тора, второй , дополнительный транзистор, включенный между общей точкой дроссел  с дополнительным диодом и общей шиной, третий дополнительный транзистор,. усилитель рассогласовани  по току, подключенный одним входом к первому датчику тока, вторым входом - к второму датчику тока, первый и второй

   0

   0

   5

   релейные элементы подключенные к выходу усилител  рассогласовани  по току , первый логический элемент НЕ, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональнь1х возможностей за счет повьшгени  быстродействи , надежности и обеспечени  дистанционного управлени  включением, введены второй и третий логические элементы НЕ, четырехвходовый и трех- входовый догические элементы И, три логических элемента ИЛИ, трехвходо- вый логический элемент ИЛИ-НЕ, формирователь 1-мпульсов и дополнительный вход, третий дополнительный транзистор подсоединены параллельно х:.. дросселю фильтра, выход первого релейного элемента через второй логический элемент НЕ подключен к первому входу четырехвходового логического элемента И, первому входу логического элемента ИЛИ-НЕ и первому входу трехвходового логического элемента И, вькод второго релейного элемента подключен к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ, второму входу трехвходового логического элемента И и через третий логический элемент

   НЕ - к второму входу четырехвходового

   логического элемента И, выход широтно-импульсного моду.л тора подключен также к третьему входу четырехвходового лог ического элемента И и третьему входу логического элемента ИЛИ-НЕ дополнительный вход подключен к четвертому входу четырехвходового логического элемента И,третьему входу трехвходового логического элемента И, через первый логический НЕ - к первому входу первого логического элемента ИЛИ и че- рез формирователь иьтульсов - к. первому входу второго логического элемента ИЛИ, выход четырехвходового логического элемента,И подключен к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, выход трехвходового логического элемента И подкл очен к второму входу первого логического элемента ИЛИ, второму, входу второго ла- гического элемента ИЛИ и второму входу третьего логического элемента ИЛИ, выход второго логического элемента ИЛИ подключен к второму входу первого элемента И, выход первого логического элемента ИЛИ подключен к управл ющему входу первого логическог го элемента ШШ, к управл ющему входу второго дополнительного транзистора , выход логического элемента ИЛИ- НЕ подключен к управл ющему входу третьего дополнительного транзистора, j.

   выход третьего логического элемента ИЛИ подключен к управл ющему входу регулирующего транзистора.