ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА


RU (11) 2006062 (13) C1

(51) 5 G05F1/56 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5013532/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.07.08 
(45) Опубликовано: 1994.01.15 
(71) Заявитель(и): Скачко Валериан Николаевич 
(72) Автор(ы): Скачко Валериан Николаевич 
(73) Патентообладатель(и): Скачко Валериан Николаевич 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА 

Использование: в стабилизаторах постоянного напряжения, наиболее предпочтительно - в автономных объектах, работающих от батарей (аккумуляторов), претерпевающих глубокий разряд или провал напряжения при больших перегрузках. Сущность изобретения: стабилизатор содержит блок управления, в состав которого входят компаратор, логический элемент 2И, RS-триггер, генератор, транзисторы, источник опорного напряжения и диод, регулирующий транзистор, транзисторы, LCD-фильтр, резистивный делитель, резисторы, диод, конденсатор, блок для формирования корректирующего импульса управления, состоящий из транзистора, резисторов, конденсатора, узла для выделения переднего фронта импульса, YK-триггера и исполнительного элемента. Из общей длительности паузы блока управления выделяется ее естественная (нерегулируемая) часть и на длительность выделенной части паузы регулирующий транзистор открывается принудительно от блока для формирования корректирующего импульса управления. Такое управление регулирующим транзистором позволяет осуществлять стабилизацию выходного напряжения при пониженном входном напряжении. 4 з. п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехническим средствам стабилизации параметров электрической энергии, в основном для питания устройств вычислительной техники, работающих от батарей (аккумуляторов) на автономных объектах.

Наибольший эффект может быть получен в условиях глубокого разряда батарей или провалов их напряжения, специфичных для таких объектов в некоторых режимах работы, например в автомобилях при запуске двигателя.

Удовлетворение требования к миниатюаризации аппаратуры, особенное для автономных объектов, в значительной мере зависит от весогабаритных показателей источника питания аппаратуры, в которых для решения задачи применения микросхем становится необходимым.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, работающий в режиме широтно-импульсной модуляции, содержащий регулирующий транзистор, LCD-фильтр и блок управления, основу которого составляет микросхема К142ЕП1. Эта микросхема содержит дифференциальный усилитель (транзисторы), формирователь пилообразного напряжения (диоды), работающий с внешней емкостью от внешнего генератора прямоугольного напряжения, широтно-импульсный модулятор, согласующие транзисторы и источник опорного напряжения. Выход широтно-импульсного модулятора связан с базой первого согласующего транзистора, эмиттер второго согласующего транзистора подключен к общему проводу схемы, а коллекторы обоих согласующих транзисторов через промежуточный транзистор связан с базой регулирующего транзистора. Дифференциальный усилитель сравнивает выходное напряжение с опорным, а широтно-импульсный модулятор вырабатывает импульсы, скважность которых пропорциональна разности между входным и выходным напряжениями стабилизатора при определенном токе нагрузки [1] .

Недостатком стабилизатора является то, что он способен работать лишь при входных напряжениях 10-40 В, что определяется схемотехникой источника опорного напряжения, подключаемого к первичной сети непосредственно. Работать от более низких напряжений первичной сети чем 10 В стабилизатор принципиально не может. Тем не менее в технике электропитания радиоэлектронной аппаратуре часто возникает потребность в получении сравнительно низких напряжений (наиболее часто 5 В) при уровнях входного напряжения, максимально близко приближающихся к требуемым выходным. К недостаткам микросхемы К142ЕП1 относится также большое количество внешних навесных элементов и необходимость подключения к ней внешнего источника напряжения модуляции, к тому же изолированного.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является импульсный стабилизатор постоянного напряжения понижающего типа, содержащий блок управления, состоящий из компаратора, логического элемента 2И, RS-триггера, источника опорного напряжения, выходом соединенного с неинвертирующим входом компаратора, выход которого подключен к первому входу логического элемента 2И, а выход - к S-входу RS-триггера, из генератора, формирующего на первом выходе отрицательные тактовые импульсы, а на втором выходе - пилообразное напряжение, причем первый выход генератора подключен к второму входу логического элемента 2И и инверсному R-вход RS= триггера, соединенные последовательно между входным и выходным выводами регулирующий транзистор и LCD-фильтр, первый конденсатор, включенный между вторым выходом генератора и общей шиной, и первый резистивный делитель, включенный между выходным выводом и общей шиной, выходом соединенный с инвертирующим входом компаратора [2] .

В микросхеме А78S40 выходной транзистор находится в составном включении (схема Дарлингтона) с раздельно выведенными коллекторами транзисторов. Допустимо использование и одного транзистора из пары, если тока одного (первого) достаточно для внешнего от микросхемы устройства.

В понижающем стабилизаторе постоянного напряжения коллекторы обоих выходных транзисторов соединены между собой и подключены вместе с выводом питания микросхемы к входу, а между эмиттером второго выходного транзистора и выходом устройства включен дроссель, который вместе с кондесатором и внутренним диодом микросхемы образуют LCD-фильтр.

Схема 2И выполняет функцию конъюнкции напряжения генератора и компаратора и управляет RS-триггером по S-входу, в то время как R-вход этого триггера обслуживается непосредственно с выхода генератора. Силовой ключ открывается всякий раз после установки триггера в единичное состояние от выходного сигнала логического элемента 2И. Закрывается силовой ключ по окончании импульса генератора, когда происходит релаксация генератора, занимающая 1/8 часть периода работы широтно-импульсного модулятора - его естественная пауза.

Отсюда происходит недостаток микросхемы А78S40 (КР1156ЕУ1), заключающийся в том, что стабилизация срывается при понижении напряжения первичной сети до величины Uпр, равной сумме выходного напряжения и остаточного напряжения, которое может достигать 2,8 В. Столь значительная величина остаточного напряжения объясняется, во-первых, включением выходных транзисторов по схеме Дарлингтона, что было вызвано необходимостью сопряжения управляющего входа силового ключа с триггером, а, во-вторых, наличием естественной паузы модулятора, а значит и ключа.

Из-за этого недостатка происходят сбои в работе питаемой аппаратуры, если напряжение первичной сети претерпевает провал, входящий в зону остаточного напряжения. С другой стороны, если напряжение первичной сети, плавно снижаясь, (разряд батареи) доходит до названной зоны, выходное напряжение становится нестабилизированным и также падает. Аппаратура преждевременно теряет работоспособность.

Цель изобретения - снижение нижнего предела входного напряжения.

Это достигается вследствие того, что в импульсный стабилизатор постоянного напряжения понижающего типа, содержащий блок управления, состоящий из компаратора, логического элемента 2И, RS-триггера, источника опорного напряжения, выходом связанного с неинвертирующим входом компаратора, выход которого подключен первому входу логического элемента 2И, а выход - к S-входу RS-триггера, из генератора, формирующего на первом выходе отрицательные тактовые импульсы, а на втором выходе - пилообразное напряжение, причем первый выход генератора подключен к второму входу логического элемента 2И и к инверсному R-входу RS-триггера, соединенные последовательно между входным и выходным выводами регулирующий транзистор и LCD-фильтр, первый конденсатор, включенный между вторым выходом генератора и общей шиной, и первый резистивный делитель, включенный между выходным выводом и общей шиной, выходом соединенный с инвертирующим входом компаратора, введены первый и второй транзисторы, соответственно p-n-p и n-p-n типа проводимости, первый диод, первый, второй, третий, четвертый, пятый резисторы и блок для формирования корректирующего импульса управления, включающий в себя третий транзистор, имеющий тип проводимости n-p-n, второй конденсатор, шестой, седьмой и восьмой резисторы, узел для выделения переднего фронта импульса, IK-триггер и исполнительный элемент, а блок управления снабжен четвертым и пятым транзисторами n-p-n типа проводимости и вторым диодом, причем в качестве регулирующего транзистора использован транзистор p-n-p типа проводимости, эмиттер которого, соединенный с эмиттером первого транзистора, подключен к входу выводу положительной полярности, а коллектор первого транзистора соединен с базой регулирующего транзистора, между базой второго транзистора и коллектором первого транзистора включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, общая точка которых подключена к первому выходу блока управления, между эмиттером первого транзистора и коллектором второго транзистора включены последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общая точка которых подключена к базе первого транзистора, эмиттер второго транзистора через второй диод подключен к общей шине, а база соединена с первым выходом блока для формирования корректирующего импульса управления, второй выход которого через пятый резистор подключен к базе регулирующего транзистора, а через первый диод - к первому выходу блока управления, второй выход блока управления, в качестве которого использован коллектор пятого транзистора, подключен к первому входу блока для формирования корректирующего импульса управления, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора, а в блоке для формирования корректирующего импульса управления в качестве первого входа использован вход узла для выделения переднего фронта импульса, который через шестой резистор подключен к цепи питания блока для формирования корректирующего импульса управления, в качестве второго входа которого использован первый вывод второго конденсатора, второй вывод которого соединен с базой третьего транзистора, эмиттер этого транзистора и К-вход IK-триггера подключены к общей шине, а коллектор - к входу синхронизации IK-триггера и через седьмой резистор к цепи питания блока для формирования корректирующего импульса управления, к которой через восьмой резистор подключен также база третьего транзистора и с которой соединен I-вход IK-триггера, выход узла для выделения переднего фронта импульса подключен к R-входу IK-триггера, к выходу которого подключен вход исполнительного элемента, первый и второй выходы которого использованы в качестве соответственно первого и второго выходов блока для формирования корректирующего импульса управления, при этом исполнительный элемент выполнен обеспечивающим соответственно на первом и втором выходах сигналов Y1= , Y2= или Y1= X2, Y2= X2, где Х1 и Х2 - сигналы соответственно на прямом и инверсном выходах IK-триггера, кроме того базы четвертого и пятого транзисторов подключен соответственно к выходу RS-триггера и эмиттеру четвертого транзистора, а эмиттер пятого транзистора соединен с общей шиной.

В частном случае связь неинвертирующего входа компаратора с выходом источника опорного напряжения может быть выполнен непосредственно.

Узел для выделения переднего фронта импульса выполнен на логическом элементе 2И-НЕ, инверторе и интегрирующей RC-цепи, причем первый вход логического элемента 2И-НЕ использован в качестве входа узла для выделения переднего фронта импульса и через последовательно соединенные инвертор и интегрирующего RC-цепь подключен к второму входу логического элемента 2И-НЕ, выход которого использован в качестве выхода узла для выделения переднего фронта импульса.

Исполнительный элемент выполнен на первом и втором буферных элементах с открытыми коллекторами, выходы которых использованы в качестве соответственно первого и второго выходов исполнительного элемента, а входы объединены и использованы в качестве входа исполнительного элемента.

С дополнительной целью расширения диапазона по току нагрузки и входному напряжению в импульсный стабилизатор введены второй резистивный делитель, включенный между входным выводом и общей шиной, девятый и десятый резисторы, блок управления снабжен операционным усилителем, блок для формирования корректирующего импульса управления - третьим входом, а исполнительный элемент - дополнительным входом и исполнительный элемент выполнен входы которых использованы в качестве входа исполнительного элемента, причем инвертирующий выход операционного усилителя подключен к выходу второго резистивного делителя, а неинвертирующий вход через девятый и десятый резисторы соответственно - к выходу источника опорного напряжения и выходу операционного усилителя, подключенного также к третьему входу блока для формирования корректирующего импульса управления, соединенному с дополнительным входом исполнительного элемента, в качестве которого использованы объединенные вторые входы буферных элементов 2И-НЕ.

Сущность изобретения заключается в том, что из общей длительности паузы блока управления выделяется ее естественная (нерегулируемая) часть и на длительность выделенной части паузы регулирующий ключевой транзистор открывается принудительно от вводимого блока для формирования корректирующего импульса управления. Главная задача состоит в том, чтобы распознать в начальной части сигнала блока управления, характерным для паузы, момент окончания нерегулируемой части, которая переходит в регулируемую без каких-либо признаков в указанном сигнале. Выработан принцип управления внешним регулирующим ключевым транзистором, позволяющий переключать управление этим транзистором с названного блока на стандартный блок управления (в микросхемном исполнении) и наоборот. С первого выхода блока управления (коллектор четвертого транзистора) ведется управление регулирующим транзистором по известной ветви, а с второго (коллектор пятого транзистора) - через блок для формирования корректирующего импульса управления, который для выполнения своей функции анализирует также пилообразное напряжение на втором выходе генератора - регулирующий транзистор управляется на время релаксации генератора. Обработка сигналов, поступающих на входы блока для формирования корректирующего импульса управления, выполняется с помощью цифровых элементов.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого стабилизатора, в котором соединение выхода источника опорного напряжения с неинвертирующим входом компаратора блока управления показано непосредственно; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения соответственно узла для выделения переднего фронта импульса и исполнительного элемента; на фиг. 4 - импульсный стабилизатор, способный работать в расширенном диапазоне тока нагрузки и входного напряжения (его исполнительный элемент здесь выполнен на двух двухвходовых буферных элементах 2И-НЕ).

Импульсный стабилизатор состоит (из блока 1 управления, в который входят компаратор 2, логический элемент 2И 3, первый вход которого подключен к выходу компаратора, RS-триггер 4, к S-входу которого подключен выход логического элемента 2И 3, генератор 5, первым выходом подключенный к второму входу логического элемента 2И и к R-входу RS-триггера, транзисторы 6 и 7, база транзистора 6 подключена к выходу триггера 4, а база транзистора 7 - к эмиттеру транзистора 6, коллекторы транзисторов 6 и 7 использованы в качестве первого и второго выходов блока 1 управления, а также источник 8 опорного напряжения, выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора 2, и диод 9, из регулирующего транзистора 10 (p-n-p), транзистора 11 (p-n-p) и транзистора 12 (n-p-n), LCD-фильтра 13, включающего в себя дроссель 14, конденсатор 15 и диод 16, из первого резистивного делителя 17, первого 18, второго 19, третьего 20, четвертого 21, пятого 22 резисторов, из диода 23, из конденсатора 24 и из блока 25 для формирования корректирующего импульса управления, содержащего транзистор 26, шестой 27, седьмой 28, восьмой 29 резисторы, конденсатор 30, узел 31 для выделения переднего фронта импульса, IK-триггер 32 и исполнительный элемент 33.

Между входом и выходом импульсного стабилизатора последовательно включены транзистор 10 и LCD-фильтр 13, причем эмиттеры транзисторов 10 и 11 подключены к входному выводу положительной полярности. Между выходом стабилизатора и инвертирующим входом компаратора 2 включен резистивный делитель 17. Цепь базового тока транзистора 12 исходит от базы транзистора 10 (см. фиг. 1). Ввиду этого соединенные последовательно между собой резисторы 18 и 19 включены между базой транзистора 12 и базой 10. Согласно такому решению базовый ток транзистора 12 одновременно является частью базового тока транзистора 10, что позволяет попутно повысить КПД. Общая точка резисторов 18 и 19 подключена к первому выходу блока 1 управления, между эмиттером транзистора 11 и коллектором транзистора 12 последовательно включены резисторы 20 и 21, общая точка которых подключена к базе транзистора 11. Эмиттер транзистора 12 через диод 9 подключен к общей шине, с которой соединены эмиттер транзистора 7 и общий провод блока 25 для формирования корректирующего импульса управления, первый и второй входы этого блока соединены соответственно с вторым выходом блока 1 управления и с вторым выходом генератора 5, к которому подключен также конденсатор 24. База транзистора 12 подключена к первому выходу блока 25, а база транзистора 10 через резистор 22 подключена к второму выходу блока 25 для формирования корректирующего импульса управления, к которому также через диод 23 подключен первый выход блока 1 управления. В блоке 25 между первым входом и цепью питания включен резистор 27 и этот вход через узел 31 для выделения переднего фронта импульса подключен к R-входу 32, второй вход блока через конденсатор 30 подключен к базе транзистора 26. К коллектору и к базе этого транзистора от цепи питания элементов блока 25 (микросхем) включены резисторы 28 и 29. Коллектор транзистора 26 соединен с входом синхронизации IK-триггера 32, эмиттер, этого транзистора и К-вход IK-триггера подключены к общей шине. Вход IK-триггера 32 связан с источником единичного уровня, а выход триггера (прямой или инверсный в зависимости от того, каким уровнем активируется исполнительный элемент 33) - к входу элемента 33.

Узел 31 для выделения переднего фронта (см. фиг. 2) состоит из инвертора 34, интегрирующей RC-цепи 35 и логического элемента 2И-НЕ 36, выход которого является выходом узла. Вход узла подключен к одному из входов логического элемента 36 и через последовательно соединенные инвертор 34 и интегрирующую цепь 35 - к другому. Исполнительный элемент 33 выполнен на первом 37 и втором 38 буферных элемента, входы которых объединены и использованы в качестве исполнительного элемента, а выходы - в качестве первого и второго выходов исполнительного элемента.

В импульсном стабилизаторе с расширенным диапазоном по току нагрузки и по входному напряжению (см. фиг. 4) дополнительно имеется второй резистивный делитель 39, девятый 40 и десятый 41 резисторы, в блоке 1 управления использован операционный усилитель 42, а в блок 25 для формирования корректирующего импульса управления введен третий вход - он же второй вход исполнительного элемента 33. Резистивный делитель 39 включен между входным выводом и общей шиной, а выходом соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 42. К неинвертирующему входу этого усилителя через резистор 40 подключен выход источника опорного напряжения 5, а через резистор 41 - выход операционного усилителя 42, который подключен также к третьему входу блока 25. Буферные элементы 37 и 38 - двухвходовые, в данном конкретном примере выполнены они в виде логических элементов 2И-НЕ с открытыми коллекторами и повышенной нагрузочной способностью, одноименные входы которых соединены между собой и использованы в качестве соответственно первого и второго входов исполнительного элемента 33.

Работает импульсный стабилизатор следующим образом.

С подачей на него входного напряжения начинают функционировать в блоке 1 управления источник 8 опорного напряжения 8 и генератор 5, вырабатывающий на первом выходе отрицательные импульсы (исходный уровень - единичный), а на втором - пилообразное напряжение (нарастающей формы). Периоды релаксации генератора 5 приходятся на время существования импульсов первого выхода. От переднего фронта этих импульсов триггер 4 сбрасывается и транзистор 6 закрывается. При закрытом транзисторе 6 находятся в открытом состоянии транзисторы 12 и 11, а значит закрыт регулирующий ключевой транзистор 10, шунтируемый по переходу база-эмиттер промежутком коллектор-эмиттер транзистора 11. В начальный период работы до появления на выходе номинального значения напряжения на выходе компаратора 2 поддерживается единичный уровень напряжения и с окончанием импульса генератора 5 RS-триггер 4 перебрасывается от логической единицы, появляющейся на выходе логического элемента 2И 3. Открывается транзистор 6 и соответственно открывается транзистор 10, повторяющий состояние транзистора 6, имеющего обязательную паузу в работе (не меньшую времени релаксации генератора) независимо от соотношения заданного и фактического выходного напряжения. По мере приближения уровня выходного напряжения к номинальному пауза становится регулируемой, увеличиваясь относительно своей минимальной величины и скважность импульсов транзистора 10 таким образом становится по цепи обратной связи через резистивный делитель 17 в зависимость от входного напряжения и тока нагрузки. Однако при уменьшении входного напряжения транзистора 10 открывается на все большее время в течение периода. Чтобы не прекратилась стабилизация выходного напряжения, когда пауза регулирующего транзистора 10 должна стать меньшей времени релаксации генератора 5 или исчезнуть совсем, предпринята коррекция управления, т. е. автоматическое управление регулирующего транзистора на все время паузы блока управления - посредством блока для формирования корректирующего импульса управления. Регулирующий транзистор 10 на время действия этого блока открывается несмотря на то, что транзисторы 6 и 7 блока управления закрываются.

В блоке 25 для формирования корректирующего импульса управления осуществления осуществляется выделение границ паузы блока управления. В его начале узлом для выделения переднего фронта вырабатывается импульс длительностью, достаточной для сброса IK-триггера 32, но оканчивающийся раньше, чем начинается положительный импульс на коллекторе транзистора 26. С помощью этого транзистора распознается прекращение паузы блока управления путем анализа пилообразного напряжения с второго выхода генератора 5, выделяемого на конденсаторе 24 во время ниспадающей части пилообразного напряжения, подаваемого через конденсатор 30 на базу транзистора 26. Последний закрывается, а по окончании процесса релаксации генератора 5 вновь открывается и поддерживается в этом состоянии током через резистор 29, чему соответствует состояние логического нуля на коллекторе транзистора 26. IK-триггер 32 переключается в единичное состояние по синхронизирующему входу от заднего фронта импульса, снимаемого с коллектора транзистора 26, так как сигналы на I-входах и К-фиксированные, а именно: единичный и нулевой соответственно. На инверсном выходе IK-триггера получен импульс положительной полярности, на время действия которого в исполнительном элементе образуется проводимость от обоих выходов блока 25 на общую шину.

Шунтированием база-эмиттерного перехода (и последовательно включенного с ним диода 9) первым выходом исполнительного элемента обуславливается закрывание транзистора 12 и 11, а током через второй выход исполнительного элемента и резистор 22 включается транзистор 10. Паузы в работе транзистора 10 во время паузы блока управления таким образом нет. Регулирование скважности работы транзистора 10 начинается по окончании естественной паузы блока управления, если после нее (и в ее продолжение) последует регулируемая пауза, величина которой определяется обратной связью с выхода стабилизатора. Она по мере понижения входного напряжения, стремясь уменьшиться по длительности, исчезает совсем - транзистор 10 становится полностью открытым. Только теперь наступает предел стабилизации, превышающий номинальное выходное напряжение на величину падения напряжения на насыщенном регулируемом транзисторе 10 и дросселе LCD-фильтра 13 (обычно не более 0,3 В в сумме).

Передний фронт импульса для переключения IK-триггера по установочному R-входу вырабатывается (см. фиг. 2) путем операции конъюнкции и инверсии элементов 2И-НЕ 36 сигнала с второго выхода блока управления, нагрузкой которого служит резистор 27, и сигнала с инвертора 34, задеpжанного интегрирующего RC-цепь 35. Длительность импульса, получаемого на выходе узла, определяется постоянной времени RC-цепи 35.

В исполнительном элементе 33 (см. фиг. 3) на двух буферных элемента при наличии корректирующего импульса с выхода IK-триггера 32 оба буферных элементах активируются (в них открываются выходные транзисторы, коллекторы которых - суть выходы буферных элементов), благодаря чему производится коррекция управления транзистором 10.

Эта коррекция, однако, становится излишней, если входное напряжение имеет максимальную (или близкую к ней) величину, а нагрузка снижается (вплоть до холостого хода). Время работы регулирующего транзистора 10 за период работы генератора в этом случае должно стать меньшим, чем время релаксации генератора и поэтому пауза блока управления должна быть воспроизведена транзистором 10 без коррекции управления им. Поэтому при широком диапазоне изменения входного напряжения и тока нагрузки коррекцию управления транзистором 10 становится целесообразным производить лишь при пониженном входном напряжении.

Измерителем входного напряжения является (см. фиг. 4) операционный усилитель 42, сравнивающий опорное напряжение с напряжением делителя 39. Резисторы 40 и 41 служат для придания измерителю триггерной характеристик (вследствие образующейся положительной обратной связи) и гистерезиса. Выше порога переключения операционного усилителя коррекция запрещается логическим нулем на выходе операционного усилителя 42, а ниже - разрешается логической единицей на этом выходе (цепь питания операционного усилителя 42 подключается к цепям питания цифровых микросхем), которая вместе с логической единицей на выходе IK-триггера 32 приводит в действие исполнительный элемент на время естественной (нерегулируемой) паузы блока 1 управления.

Таким образом, какие-либо ограничения на диапазон изменения входного напряжения и нагрузки снимаются.

Предлагаемый импульсный стабилизатор отличается от прототипа тем, что он способен продолжать работу при снижении входного напряжения до величины, практически равной выходному напряжению, так как пауза в проводящем состоянии регулирующего ключевого транзистора в конечном счете исчезает. Это качество не вступает в противоречие с требованием по динамическому диапазону изменения входного напряжения в верхней его части и тока нагрузки, так как стабилизатор перестраивается на два режима в зависимости от уровня входного напряжения. Вместе с тем реализация перестройки не вызывает затруднений, так как операционный усилитель имеется в составе микросхемы А78S40 (КР1156ЕУ1) и его рационально использовать в схеме измерителя напряжения. (56) 1. Микросхемы для бытовой аппаратуры. Справочник. М. : Радио и связь, 1989, с. 50.

2. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных интегральных схем. М. : Мир, 1985, с. 315, рис. 10.17а. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОНИЖАЮЩЕГО ТИПА, содержащий соединенные последовательно между входным и выходным выводами регулирующий транзистор и LCD-фильтр, первый резистивный делитель, включенный между выходным выводом и общей шиной, блок управления, включающий компаратор, логический элемент 2И, RS-триггер, источник опорного напряжения и генератор, формирующий на первом выходе отрицательные тактовые импульсы, на втором выходе - пилообразное напряжение, причем инвертирующий вход компаратора подключен к выходу первого резистивного делителя, неинвертирующий вход связан с выходом источника опорного напряжения, а выход компаратора соединен с первым входом логического элемента 2И, второй вход которого подключен к первому выходу генератора, соединенному с -входом RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу логического элемента 2И, и первый конденсатор, включенный между вторым выходом генератора и общей шиной, отличающийся тем, что, с целью снижения нижнего предела входного напряжения, в него введены первый и второй транзисторы соответственно p - n - p - и n - p - n-типа проводимости, с первого по пятый резисторы, первый диод и блок для формирования корректирующего импульса управления, включающий в себя третий транзистор n - p - n-типа проводимости, второй конденсатор, шестой, седьмой и восьмой резисторы, узел для выделения переднего фронта импульса, JK-триггер и исполнительный элемент, а блок управления снабжен четвертым и пятым транзисторами n - p - n-типа проводимости и вторым диодом, причем в качестве регулирующего транзистора использован транзистор p - n - p-типа проводимости, эмиттер которого, соединенный с эмиттером первого транзистора, подключен к входному выводу, а коллектор первого транзистора соединен с базой регулирующего транзистора, между базой второго транзистора и коллектором первого транзистора включены последовательно соединенные первый и второй резисторы, общая точка которых подключена к первому выходу блока управления, в качестве которого использован коллектор четвертого транзистора, между эмиттером первого транзистора и коллектором второго транзистора включены последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общая точка которых подключена к базе первого транзистора, эмиттер второго транзистора через второй диод подключен к общей шине, а база соединена с первым выходом блока для формирования корректирующего импульса управления, второй выход которого через пятый резистор подключен к базе регулирующего транзистора, а через первый диод - к первому выходу блока управления, второй выход блока управления, в качестве которого использован коллектор пятого транзистора, подключен к первому входу блока для формирования корректирующего импульса управления, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора, а в блоке для формирования корректирующего импульса управления в качестве первого входа использован вход узла для выделения переднего фронта импульса, который через шестой резистор подключен к цепи питания блока для формирования корректирующего импульса управления, в качестве второго входа которого использован первый вывод второго конденсатора, второй вывод которого соединен с базой третьего транзистора, эмиттер этого транзистора и K-вход JK-триггера подключены к общей шине, а коллектор - к входу синхронизации JK-триггера и через седьмой резистор - к цепи питания блока для формирования корректирующего импульса управления, к которой через восьмой резистор подключена также база третьего транзистора и с которой соединен J-вход JK-триггера, выход узла для выделения переднего фронта импульса подключен к -входу JK-триггера, к выходу которого подключен вход исполнительного элемента, первый и второй выходы которого использованы в качестве соответственно первого и второго выходов блока для формирования корректирующего импульса управления, при этом исполнительный элемент выполнен обеспечивающим соответственно на первом и втором выходах сигналов Y1 = , Y2 = или Y1 = X 2, Y2 = X2, где X1 и X2-сигналы соответственно на прямом и инверсном выходах JK-триггера, кроме того, базы четвертого и пятого транзисторов подключены соответственно к выходу RS-триггера и к эмиттеру четвертого транзистора, а эмиттер пятого транзистора соединен с общей шиной.

2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что связь неинвертирующего входа компаратора с выходом источника опорного напряжения выполнена непосредственно.

3. Стабилизатор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что узел для выделения переднего фронта импульса выполнен на логическом элементе 2И - НЕ, инверторе и интегрирующей RC-цепи, причем первый вход логического элемента 2И - НЕ использован в качестве входа узла для выделения переднего фронта импульса и через последовательно соединенные инвертор и интегрирующую RC-цепь подключен к второму входу логического элемента 2И - НЕ, выход которого использован в качестве выхода узла для выделения переднего фронта импульса.

4. Стабилизатор по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что исполнительный элемент выполнен на первом и втором буферных элементах с открытыми коллекторами, выходы которых использованы в качестве соответственно первого и второго выходов исполнительного элемента, а входы объединены и использованы в качестве входа исполнительного элемента.

5. Стабилизатор по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона по току нагрузки и входному напряжению, в него введены второй резистивный делитель, включенный между входным выводом и общей шиной, девятый и десятый резисторы, блок управления снабжен операционным усилителем, блок для формирования корректирующего импульса управления - третьим входом, а исполнительный элемент - дополнительным входом и исполнительный элемент выполнен на буферных элементах 2И - НЕ с открытыми коллекторами, первые входы которых использованы в качестве входа исполнительного элемента, причем инвертирующий вход операционного усилителя подключен к выходу второго резистивного делителя, а неинвертирующий вход через девятый и десятый резисторы соответственно - к выходам источника опорного напряжения и операционного усилителя, подключенного также к третьему входу блока для формирования корректирующего импульса управления, соединенному с дополнительным входом исполнительного элемента, в качестве которого использованы объединенные вторые входы буферных элементов 2И - НЕ.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru