Ключевой стабилизатор напряжения с повышением выходного напряжения

Ключевой стабилизатор напряжения с повышением выходного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоаппаратуры и средств связи. Целью изобретения является повышение надежности и расширение области использования за счет снижения пусковых токов, обеспечения устойчивого и ллавного включения в широком диапазоне входных и выходных напряжений. Устройство выполнено по схеме с параллельным регулирующим элементом 3, умножителем 6 напряжения, подключенным к коммутирующему диоду 4. Управление регулирующим элементом 3 производится при помощи мультивибратора 19, на управляющие входы которого подаются сигналы с выхода дифференциального усилителя 13. На период включения стабилизатора мультивибратор 19 при помощи ключевых каскадов 17, 18 отключается от дифференциального усилителя 13, что обеспечивает устойчивое и плавное включение стабилизатора, исключает токовые перегрузки его элементов. 3 ил. i (Л С

„„SU „1654802

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

ВО Я 2 — — Е2 Ы2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4639 783/07 (22) 19.01.89 (46) 07.06.91, Бюл. - 21 (72) С.Н. Поляков (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Ромаш Э.M., М.: Радио и связь, 1981, с. 134, рис . 7-18.

Обмен опытом в радиопромышленности, M.: НИИЭИР, вып.7, 1976, с. 71. (54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

С ПОВЫШЕНИЕМ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоаппаратуры и средств связи. Целью изобретения является повышение надежности и расширение области использования за счет снижения пусковых токов, обеспечения устойчивого и плавного включения в широком диапазоне входных и выходных напряжений. Устройство выполнено по схеме с параллельным регулирующим элементом 3, умножитепем

6 напряжения, подключенным к коммутирующему диоду 4. Управление регулирующим элементом 3 производится при помощи мультивибратора 19, на управляющие входы которого подаются сигналы с выхода дифференциального усилителя

f3, На период включения стабилизатора мультивибратор 19 при помощи ключевых каскадов 17, 18 отключается от дифференциального усилителя 13, что обеспечивает устойчивое и плавное включение стабилизатора, исключает токовые перегрузки его элементов.

3 ил.

1654802

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах электропитания радиоаппаратуры, средств связи.

Цел ь из обр ет ения — повышение надежности и расширение области применения за счет снижения пусковых токов, обеспечения устойчивого и плавного включения в широком диапазоне изменения входных и выходных напряжений.

На фиг.1 представлена структурная схема ключевого стабилизатора напряжения (КСН); на фиг .2 — один из вариантов выполнения КСН; на фиг .3 процесс вхождения устройства в рабочий режим.

Стабилизатор (фиг. 1) содержит входной фильтр 1, накопитальный дрос- 20 сель 2, регулирующий элемент 3, коммутирующий диод 4, фильтрующий конденсатор 5, умножитель 6 напряжения, подключенный к коммутирующему диоду 4, первый токоограничивающий резистор 7, 25 коммутирующий каскад 8, подключенный выходом к управляющему входу регулирующего элемента 3, второй токоограничивающий резистор 9, подключенный между выходом узла 10 и управляющим входом коммутирующего каскада 8, инвертор 11, подключенный между выходом узла 10 и входом времязадающей цели 12, дифференциальный усилитель

13, составленный из транзисторного каскада. 14, источника 15 опорного

35 напряжения и делителя 1б выходного напряжения, первый ключевой каскад 17, подключенный между общей шиной и источником 15 опорного напряжения, второй ключевой каскад 18, подключенный между общей шиной и делителем 16 выходного напряжения, управляемый мультивибратор 19, входы которого подключены к транзисторному каскаду 14 дифференциального усилителя

13, выходной фильтр 20, включенный между выходом умножителя 6 напряжения и выходным выводом, вспомогательный источник 21 питания и гасящий ре50 зистор 22.

Работа стабилизатора пояснена временными диаграммами на фиг.3 ° При поступлении на вход фильтра 1 входного напряжения U (фиг.За) вспомогательный источник 21 формирует напряжение, поступающее для питания узла 10 задержки и инвертора 11. При этом от момента подачи входного напряжения до момента t» нарастания напряжения на элементах узла 10 задержки до порогового значения в интервале времени С вЂ” t пропорциональном постоянной времени узла 10 задержки, на его выходе формируется напряжение логической единицы, поступающее через второй токоограничительный резистор 9 на вход коммутирующего каскада 8, открывая его. Таким образом, регулирующий элемент 3 в это время (to — t1) будет закрыт, напряжение U на коллекторе регулирующего элемента 3 равняется U „. Закрывание регулирующего элемента 3 с момента поступления напряжения вызвано необходимостью предотвращения его открывания на время, обусловленное временем вхождения мультивибратора 19 в нормальный автоколебатальный режим в момент запуска (фиг.Зб), тем самым исключаются токовые перегрузки входных элементов, а также устройств первичного питания.

Инвертор 11 с момента времени формирует на его выходе напряжение логического нуля, следовательно, на входы ключевых каскадов 17 и 18 напряжение не подается, в результате каскады 17 и 18 будут закрыты, обесточивая тем самым управляющие цепи мультивибратора 19, т,е. на время запуска дифференциальный усилитель

13 отключается ow мультивибратора 19 по управляющим связям, генерирование мультивибратора 19 происходит на низкой частоте с периодом колеба ния Тд с большой скважностью. Напряжение По,мна коллекторе левого плеча мультивибратора показано на фиг.Зб.

Следовательно, за интервал t o — t

Hp оизводится подготовка мультивибратора 19 к запуску регулирующего элемента 3 (фиг.Зв) . Импульсы, поступающие с мультивибратора t9 на каскад 8, не изменяют его состояния и состояние регулирующего элемента 3 (фиг.Зв) в указанном интервале времени.

Поэтому выходное напряжение Usb,„ñòàáèлизатора в данном интервале равно U а1 (фиг.Зг) . На диаграмме (фиг.Зд) показано изменение тока потребления Io.

Скачок пускового тока I â первый момент обусловлен зарядом входных конденсаторов, далее до t обусловлен только сопротивлением нагрузки и вы— ходным напряжением Пвык

16548

11ри достижении напряжения на входе узла 10 задержки порогового уровня в момент времени t, на его выходе Формируется напряжение логического нуля, которое не мешает прохождению импульсов мультивибратора 19 для запуска регулирующего элемента 3, на выходе инвертора 11 — напряжение логической единицы, которое заряжает конl0 денсатор RC-цепи 12, т. е. открывание каскадов 17 и 18 происходит с задержкой на интервал времени t, — t<.Òàким образом, мультивибратор 19 продолжает работать на той же низкой час15 тоте с периодом Т с большой скважи ностью до момента времени С (фиг.Зб) .

Соответственно, с момента времени до tZ pery Hpy H элемент 3 начинает переключаться с той же частотой (фиг.Зв), выходное напряжение увеличивается пропорционально частоте и скважности переключения (фиг.Зг).

Скачок пускового тока I<> „ в интерь с вале времени t < — t (Фиг.Зд) обус- 25 ловлен индуктивным сопротивлением

Х дросселя 2, включенного в это время параллельно питающей сети, и емкостным сопротивлением Х при дозаряде конденсаторов умножителя 6 и выходного фильтра 20. При достижении напряжения на конденсаторе КС-цепи

12 уровня, достаточного для открывания каскадов 17 и 18, источник 15 опорного напряжения и делитель 16 напряжения подключаются к общей шине через открытые ключевые каскады 17 и 18. С этого времени t мультивибраЯ тор 19 переходит в режим автоматического управления с установившейся час 40 тотой переключения, значительно превышающей частоту пускового режима (Т > ((Т„) . .Выходное напряжение с момента t. нарастает до расчетного установившегося значения Ueûó ст, 4 ток потребления плавно переходит в установившееся з нач ени е

Дальнейшая работа стабилизатора является обычной для установившегося режима стабилизаторов работы со схемой управления на мультивибраторе и дифференциальном усилителе.

Ключевой стабилизатор напряжения с повышением выходного напряжения может быть выполнен, как показано на фиг.2.

Введение отключения дифференциального усилителя от мультивибратора обеспечивает более устойчивое и плав

02

6 ное Включенъ! е стабилизатора исключa—ет токовые перегрузки входных силовых элементов и выходных элементов устройств первичного питания.

Ф ор мула и з обр ет ения

Ключевой стабилизатор напряжения с повышением выходного напряжения, содержащий включенные последовательно входной фильтр, накопительный дроссель и коммутирующий диод, причем вход входного фильтра соединен с входным выводом, регулирующий элемент, включенный между точкой соединения накопительного дросселя и коммутирующего диода и общей шиной, фильтрующий конденсатор, включенный между свободным выводом коммутирующего диода и общей шиной, первый токоограничительный резистор, подключенный одним выводом к точке соединения коммутирующего диода с фильтрующим конденсатором, а другим — к управляющему выводу регулирующего элемента, коммутирующий каскад, подключенный к управляющему входу регулирующего элемента, управляемый мультивибратор, подключенный выводами питания к выходу входного фильтра, двумя выводами управления — к выходным выводам дифференциального усилителя, а выходом— к управляющему входу коммутирующего каскада, умножитель напряжения, подключенный входными выводами к выводам коммутирующего диода, выходным. выводом через выходной фильтр — к выходному выводу, вспомогательный источник питания, подключенный выводами питания к выходу входного

Фильтра, при этом входы дифференциального усилителя подключены соответственно к выходам источника опорного напряжения и делителя выходного напряжения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повьппения надежности и расширения области использования путем снижения пусковых токов, обеспечения устойчивого и плавного включения в широком диапазоне изменения входных и выходных напряжений, в него введены узел задержки, инвертор, времязадающая цепь, первый и второй ключевые каскады, второй токоограничительный резистор и гасяший резистор, при этом вход узла задержки подключен к выходу вспомогательного;источ мка. питания, а через

1654802

ФЬг.д

Составитель Е. Финогенов

Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор А 06P àð

Заказ 1951 Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 второй токоограйичивающий резисторк управляющему входу коммутирующего каскада, вход инвертора подключен к выходу узла задержки, а выход через времвзадающую цепь - к управляющим входам первого и второго ключевых каскадов, причем силовые выводы первого ключевого каскада подкпючены к первому входному выводу источника опорного напряжения и общей шине, силовые выводы второго кпючевого кас- када подключены к первому входному выводу делителя выходного напряжения и общей шине, а гасящий резистор включен между выходным выводом умножителя напряжения и выводом питания диФФеренциального усилителя, к которому подключены вторые входные выводы источника опорного напряжения и делителя выходного напряжения.