Импульсный стабилизатор напряжения

(511 4 С ры, Целью ширение ф за счет и й и надежносч титут ного упр тигается применения опре включения допо яти за счетлгоритмаранзисто ленного а тельных т во ССС 1983 СССРритм об ой логи тот алг ощью но рая обес выходног Это прои ивает апр оди АТОР НАПРЯконтуровтора, Б яда д езульта рвале з агрузки сем инт и ше тока ту -вый датдатчик усилит с а ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(57) Изобрным источн етение относится к вто икам пиатния радиоаппа Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей засчет повышения быстродействия, надежности и обеспечения дистанционногоуправления включением,На чертеже приведена структурнаясхема стабилизатора,Стабилизатор соцержит регулирующий транзистор 1, Т,С 11-фильтр, содержащий дроссель 2, конденсатор З.идиод 4, суммирующий усилитель 5 расогласования по напряжению, широтноимпульсный модулятор (ИИМ) 6, генер тор 7 пилообразного напряжения, резистор 8, дополнительные транзисторы 8015 О 8262 изобретения является расункциональных возможностей овышения быстродейсгвия, и и обеспечения дистапционнления включением, Цель досров при запуске,спечивается с поеской схемы, котобыстрое нарастаниения при включении,счет разделенияросселя и конденса-е ток дросселя напуска остается меньополнительныи диод 1 2, пер( 13 тока дросселя, второй 1 ч тока нагрузки, , ирующииель 15 сигнала рассогласованиятоков дросселя и нагрузки, релейныеэлементы 16,17, логические элементыНЕ 18 - 20, логические элементы И 2123, логические элементы ИЗП 1 24 - 26,логический элемент ИЛИ-НГ 27 и формирователь 28 импульсов,Регулирующий транзистор 1 включенмежду входной клеммой и первым выводомдросселю 2, который через диод 4 подключен к общей шине и через дополнительный диод 12 к первому выводу конденсатора 3 и нагрузке, Второй выводконценсатора подключен к об цей шине,Суммирующий усилитель 5 входами слединен с выходной клеммой н источником3 1508опорного напряжения, Выход суммирующего усилителя 5 подключен к первомувходу ШИМ 6, второй вход которогосоединен с выходом генератора. 7 пилообразного напряжения, Последовательно включенные резистор 8 и первый дополнительный транзистор 9 включенымежду входной и выходной клеммами,Второй дополнительный транзистор 10включен между общей точкой дросселя2 и дополнительного диода 12 и общей шиной, Третий дополнительныйтранзистор 11 включен параллельнодросселю 2, Первый датчик 13 токавключен в цепь дросселя и подсоеди-.,нен к одному входу усилителя 15 рассогласования по току, второй датчик14 тока включен в цепь нагрузки иподсоединен к другому входу усилителя 15 рассогласования;по току, выходкоторого подключен к входам первого 16 и второго 1 7 релейных элементов, выход релейного элемента 16через логический элемент НЕ 18 подклю 25чен к первому входу логического элемента ИЛИ-НЕ 27, первому входу первого логического элемента И 21 и первому входу второго логического элемента И 22, выход релейного элемента 3017 подключен к второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ 27, второму входу второго логического элемента И 22и через второй логический элементНЕ 1 9 - к второму входу первого логи ческого элемента И,21, выход ШИМ 6подключен к первому входу третьегологического элемента И 23, третьемувходу логического элемента ИЛИ-НЕ 27и третьему входу первого логического 40элемента И,.21, дополнительный входстабилизатора подключен к четвертому входу первого логического элементаИ 21, третьему входу второго логического элемента И 22, через третий 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 падключен к первому входу третьего логи-, 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 элеВмента ИЛИ 25 подключен к второму входу третьего логического элемен 262 4та И 23, выход третьего логическогоэлемента ИЛИ 26 подключен к управляю-.щему входу регулирующего транзистора1, выход третьего логического элемента И 2 З подключен к управляющемувходу первого дополнительного транзистора 9, выход первого логическогоэлемента ИЛИ 24 подключен к управляющему входу второго дополнительноготранзистора 10, выход логическогоэлемента ИЛИ-НЕ 27 подключен к управляющему входу третьего дополнительного транзистора 11,Импульсный стабилизатор напряженияработает следующим образом,В исходном состоянии должно бытьподано напряжение питания стабилизатора и питание ШИ 1 6, генератора 7пилообразного напряжения, суммирующих усилителей 5, 15, релейных элементов 16, 17, логических элементови опорное напряжение,. Все транзисторы находятся в закрытом состоянии,так как на их управляющих входах -нулевые напряжения, Токи дросселя инагрузки равны нулю, поэтому на выходе релейных элементов 16 и 17также нулевые напряжения, Релейныеэлементы 16 и 17 обладают небольшойзоной нечувствительности, и на ихвыходе появляется единичное напряжение, когда разность токов нагрузки идросселя превышает по абсолютной величине пороговый уровень, исключающий их срабатывание от шумовых воздействий, За счет наличия опорногонапряжения на одном из входов ШИМ 6модулятор находится в режиме насыще-ния и на его выходе единичное напряжение,При подаче единичного напряженияформирователь 28 формирует импульс,который через логический элементИЛИ 25 и логический элемент И 23 поступает на управляющий вход дополнительного транзистора 9 и открываетего выходное напряжение, соответственно ток нагрузки начинают возрастать, Как только этот ток превыситзону нечувствительности релейногоэлемента 17, на выходе последнего устанавливается единичное напряжение,в то время как на выходе релейногоэлемента 16 сохраняется нулевое напряжение, соответственно на выходе логического элемента НЕ 18 - единичноенапряжение, В результате на всехтрех входах логического элемента И 22устанавливаются единичные напряжения, на выходе также устанавливается единичное напряжение которое через логический элемент ИЛИ 26 открывает регулирующий транзистор 1 и через логический элемент ИЛИ 2 ч дополнительный транзистор 10, В результате образуютсядва независимых контура - заряда конденсатора 3 через резистор 10 8 и дополнительный транзистор 9и заряда дросселя 2 через регулирующий транзистор 1 и дополнительный транзистор 10, 11 остоянная времени заряда конденсатора выбирается мень ше постоянной времени заряца дросселя, чтобы на всем интервале запуска ток нагрузки превышал ток дросселя, Одновременно единичное напряжение с выхода логического элемента И 22 че рез логический элемент ИЛИ 25 и логический элемент И 23 поступает на управляющий вход дополнительного транзистора 9, блокируя выход формирователя 28, Таким образом, длительность импульса формирователя 28 цолжна обеспечить нарастание, тока нагрузки сверх зоны чувствительности и срабатывание логического элемента И. 22, Поскольку, постоянная времени 30 заряда конденсатора 3 выбирается меньшей постоянной времени заряда дросселя 2, то ток нагрузки (и соответственно выходное напряжение) раньше достигают номинального значения, чем ток дросселя, ШИМ 6 переходит в линейный режим работы и через дополнительный транзистор 9 осуществляют стабилизацию выходного напряжения, в то время как транзисторы 1 и 10 остаются в 40 открьтом состоянии и заряд дросселя продолжается.По окончании заряда дросселя 2, которое определяется равенством то, ков дросселя .и нагрузки, открывает ся дополнительный диод 12 и на выходе релейного элемента 17 устанавливается нулевое напряжение, На выходе логического элемента И 22 также устанавливается нулевое напряжение, которое 50 приводит к закрыванию дополнительных транзисторов 9 и 10. На выходе логических элементов НЕ 18 и 19 - единичные напряжения, поэтому сигнал с выхода ШИ 1 6 через логический элемент 55 И 21 и логический элемент ИЛИ 26 поступает на вход регулирующего транзистора 1 который берет на себя функцию стабилизации выходного напряжения,При скачкообразном увеличении тока нагрузки переходный процесс протекает таким же образом, как и при запуске стабилизатора, Разность токовнагрузки и дросселя приводит к появлению единичного. сигнала на выходерелейного элемента 17, который устанавливает единичный сигнал на выходе логического элемента И 22. Этов свою очередь приводит к открытиюрегулирующего транзистора 1, дополнительных транзисторов 9 и 10, причем на транзистор 9 поступает сигналс выхода ШИМ 6. Этот транзистор осуществляет стабилизацию выходногонапряжения, пока ток дросселя 2 несравняется с током нагрузки, как призапуске стабилизатора,При скачкообразном уменьшении тока нагрузки срабатывает релейныйэлемент 16 и на его выходе устанавливается единичное напряжение, Навыходе релейного элемента 17 - нулевое напряжение В результате на первых двух входах логического элементаИЛИ-НЕ устанавливаются нулевые напряжения, на выходе - логически инвер -тированный сигнал ПБ 1 М, который поступает на управляющий вход дополнительного транзистора 11. Так как на выходе логических элементов 11 21 и 22нулевые напряжения, то транзисторы 1,9 и 10 закрыты. Дроссель 2 отдаетизбыточную энергию нагрузке, причемШИМ 6 осуществляет при этом стабилизацию выходного напряжения, При выравнивании токов дросселя и нагрузкина выходе обоих релейных .элементовустанавливаются нулевые напряжения,транзистор 11 закрывается и передает функцию стабилизации выходногонапряжения регулирующему транзистору1,Для отключения стабилизатора достаточно установить нулевое напряжение на дополнительном входе 11 ь что приводит к установлению нулевых напряжений на выходе логических элементов 21 и 22 и закрыванию всех транзисторов, Дополнительный вход может быть использован также в качестве элемента схемы защиты,Таким образом, в данном стабилизаторе уменьшено (по сравнению с прото- типом) время запуска за. счет разделения цепей заряда конденсатора и дросселя, Кроме того, в предлагаемомстабилизаторе при запуске ток дросселя не превышает тока нагрузки 1 в прототипе ток дросселя при запуске может в 152 раза превышать ток нагрузки), что повышает надежность устройства, Ввеценный дополнительный вход можно использовать для дистанционного управления или в качестве элемента защиты. В то же время стабилизатор сохраняет, как и прототип, высокую динамическую стабильность во всех переходных режимах, Это позволяет использовать стабилизатор в устройствах, требующих высокого быстродействия, надежности и динамичес- кой стабильности, как, например, в устройствах вычислительной техники.формула изобретения 20Импульсный стабилизатор напряжения,содержащий регулирующий транзистор, включенный между входным выводом и первым выводом дросселя фильтра, за мыкающий диод, подсоединенный между первым выводом дросселя фильтра и общей шиной, первый датчик тока, включенный в цепь дросселя, конденсатор фильтра, включенный между выход 30 ным выводом и общей шиной, дополнительный диод, включенный между вторым выводом дросселя и выходным выводом, второй датчик тока включенный в цепь нагрузки, усилитель рассогласования по напряжению одним входом подключенный к выходному выводу, а другим входом подключенный к источнику опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор, одним входом подклю ченный к выходу усилителя рассогласования по напряжению, а другим входом подсоединенный к выходу генератора пилообразного напряжения, первый дополнительный транзистор, включенный последовательно с резистором между вхоцным и выходным выводами и управляющим входом подсоединенный к выходу первого логического .элемента И, первый вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, второй, дополнительный транзистор, включенный между общей точкой дросселя с дополнительным диодом и общей шиной, третий дополнительный тРанзистоР,. усилитель рассогласования по току, подключенный одним входом к первому датчику тока, вторым входом - к второму датчику тока, первый и второй репейные элементы, подключенные к выходу усилителя рассогласования по току, первый логический элемент НЕ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет повьш 1 ения быстродействия, надежности и обеспечения дистанционного управления включением, введены второй и третий логические элементы НК, четырехвходовый и трехвходовый логические элементы И, три логических элемента ИЛИ, трехвходовый логический элемент ИЛИ-НЕ, формирователь импульсов и дополнительный вход, третий дополнительный транзистор подсоединены параллельно .и 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, выход 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 модулятора подключен также к третьему входу четырехвходового логического 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 через формирователь импульсов - к первому входу второго логического элемента ИЛИ, выход четырехвходового логического элемента И подключен к первому входу третьего логического элемента ИЛИ, выход трехвходового ло" гического элемента И подключен к второму входу первого логического элемента ИЛИ, второму входу второго логического 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 управляющему входу первого логическо-, го элемента ИЛИ, к управляющему вхо10 15082 б 2 выход третьего логического элементаИЛИ подключен к управляющему входурегулирующего транзистора,Рап Составитель С.Черньипева Редактор О.Спесивых Техред М.Ходанич Корректор М.ШарошиЗаказ 5545/53 Тираж 788ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская на и ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ду второго дополнительного транзистора, выход логического элемента ИЛИНЕ подключен к управляющему входутретьего дополнительного транзистора,одписное открытияд. 4/5