Стабилизатор постоянного тока

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания светотехнической, сварочной, радиотехнической аппаратуры. Устройство содержит управляемый ключ 1, один из силовых выводов которого подсоединен через цепь нагрузки 2 и линейный дроссель 3 к первому входному выводу, а второй - через датчик тока 5 - к второму входному выводу. Сигнал с датчика тока 5 поступает на вход блока управления 9, разрешая либо запрещая прохождение команды на отпирание регулирующего ключа 1. Формирование блоком управления импульса на переключение ключа разрешается только по приходу сигналов с двух компараторов 6 и 7, реагирующих на разную степень скорости нарастания тока нагрузки, что исключает ложное срабатывание схемы. В установившемся режиме при отпирании ключа 1 ток дросселя 3 линейно возрастает от нуля до максимума, а при выключении спадает до нуля, замыкаясь через нагрузку и обратный диод 13. Введение обратной связи по напряжению дросселя, узла защиты от ложных срабатываний схемы, а также включение датчика тока непосредственно в силовую цепь управляемого ключа позволило повысить точность регулирования выходного тока и упростить процесс настройки схемы, что является техническим результатом полезной модели. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания светотехнической, сварочной, радиотехнической аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, в цепь одного из силовых электродов которого включена последовательная цепь из нагрузки и линейного дросселя, зашунтированная обратным диодом. В цепь второго силового электрода транзистора включен датчик тока, соединенный с блоком управления (http//www supertex.com Supertex inc. HV9961, 2010.). В установившемся режиме нарастание тока через нагрузку начинается с момента включения транзистора до момента его выключения, при этом спад тока заканчивается через фиксированное время по сигналу блока управления. Ток через дроссель имеет пилообразный характер с постоянной составляющей, что предопределяет большие габариты дросселя.

Наиболее близким к полезной модели является стабилизатор постоянного тока, содержащий полевой транзистор, в цепь истока которого включена последовательная цепь из датчика тока, нагрузки и линейного дросселя, зашунтированная обратным диодом. Датчик тока соединен через цепь обратной связи с блоком управления транзистором (http//www silan.com.cn. Silan Microelectronics SD6900 2012 г.). Для реализации измерительного процесса датчика тока, включенного в цепь питания блока управления, необходимо введение блока реверса полярности его сигнала, что усложняет устройство. С целью обеспечения заданной устойчивости и надежности работы устройства (для исключения ложного срабатывания схемы) в схему введен конденсатор. Однако такой технический прием снижает точность измерения датчика тока на высоких частотах, что отрицательно влияет на точность регулирования выходного сигнала. Кроме того, жесткая привязка блока управления к входу дросселя усложняет процесс настройки схемы.

Техническим результатом, которого достичь при реализации полезной модели, является повышение точности регулирования выходного тока при одновременном упрощении процесса настройки схемы.

Технический результат достигается тем, что в стабилизаторе постоянного тока, содержащем управляемый ключ, один из силовых выводов которого подсоединен через цепь нагрузки и линейный дроссель к первому входному выводу, предназначенному для подключения источника постоянного напряжения, а второй силовой вывод управляемого ключа подключен к второму входному выводу через датчик тока, соединенный с первыми входами двух компараторов, один из которых - высокоскоростной, вторые входы этих компараторов присоединены к соответствующим источникам опорного напряжения, а выходы - соответственно ко входам узла реализации функции конъюнкции сигналов, выходом подключенного к первому входу блока управления, выход которого связан с цепью управления управляемого ключа, при этом второй вход блока управления подключен к выходу третьего компаратора, входы которого присоединены соответственно к средним точкам резистивных делителей напряжения, включенных между вторым входным выводом и выводами линейного дросселя, зашунтированного совместно с цепью нагрузки обратным диодом.

На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора тока.

Устройство содержит управляемый ключ 1, один из силовых выводов которого подсоединен через цепь нагрузки 2 и линейный дроссель 3 к первому входному выводу, предназначенному для подключения источника постоянного напряжения. Для обеспечения непрерывности тока нагрузка может быть зашунтирована конденсатором 4. В цепь второго силового вывода управляемого ключа 1 включен датчик тока 5, соединенный с первыми входами первого и второго компараторов 6 и 7. Вторые входы этих компараторов присоединены к соответствующим источникам опорного напряжения, а выходы - к входам узла реализации функции конъюнкции сигналов 8, выполненного, например, в виде схемы совпадения «И». Выход узла 8 подключен к первому входу блока управления 9, выход которого связан с цепью управления управляемого ключа 1. Второй вход блока управления 9 подключен к выходу третьего компаратора 10, входы которого присоединены соответственно к средним точкам резистивных делителей напряжения 11, 12. Дроссель 3 совместно с цепью нагрузки зашунтирован обратным диодом 13, включенным в направлении обратном полярности источника постоянного напряжения.

Управляемый ключ может быть выполнен в виде транзисторов, реле и т.д.

Компараторы 6 и 7 выполнены с разной скоростью срабатывания, один из которых имеет высокую скорость срабатывания, а другой - медленную. Из-за того, что компаратор 6 реагирует на медленно-нарастающий сигнал с датчика тока 5, а компаратор 7 - на быстро-нарастающий сигнал, их источники опорного сигнала разнятся по величине

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства и в установившемся режиме работы на первый вход компаратора 10 поступает сигнал, который передается на блок управления 9, формирующий в свою очередь команду на отпирание ключа 1. При отпирании ключа 1 ток дросселя 3 линейно возрастает, протекая по цепи: положительный (первый) входной вывод - дроссель 3 - нагрузка 2 - ключ 1 - датчик тока 5 - отрицательный (второй) входной вывод.

В начальный момент отпирания ключа 1 может формироваться короткий импульс тока, обусловленный переходными процессами в ключе (транзисторе) 1. Для предотвращения ложных срабатываний схемы введен токовый детектор, включающий в себя компьютеры 6, 7 и узел реализации функции конъюнкции сигналов 8, выполненный в виде схемы «И». Во время короткого импульса тока узел 7 срабатывает, но на выходе узла 8 сигнал не формируется, т.к. сигнала с компаратора 6 нет. После окончания короткого по времени переходного процесса линейно нарастающий ток нагрузки приводит к срабатыванию компаратора 6. При дальнейшем нарастании тока до заданной величины срабатывает компаратор 7 и на выходе узла 8 появляется сигнал, который подается на блок управления 9, формирующий команду на запирание ключа 1.

При выключении ключа 1 на дросселе 3 формируется напряжение обратной полярности, в результате чего ток дросселя 3 замыкается через нагрузку и обратный диод 13. В данном режиме потенциал на входе компаратора 10, связанном с выводом дросселя 3 и нагрузкой, больше потенциала на его другом входе и компаратор 10 выдает сигнал на поддержание ключа 1 в запертом состоянии.

С помощью делителей напряжения можно регулировать точность настройки момента переключения схемы, повысив тем самым точность регулирования выходного тока.

При спаде тока дросселя 3 до нуля компаратор 10 выдает сигнал на отпирание ключа 1 и цикл формирования тока в нагрузке повторяется.

Таким образом, введение обратной связи по напряжению дросселя (с помощью резистивных делителей напряжения, соединенных с компаратором, управляющим работой управляемого ключа), узла защиты от ложных срабатываний схемы (в виде токового детектора), а также включение датчика тока непосредственно в силовую цепь управляющего ключа позволило повысить точность регулирования выходного тока и упростить процесс настройки схемы.

Высокая точность регулирования при относительной простоте настройки схемы позволяет рекомендовать полезную модель при проектировании вторичных источников питания для различного вида нагрузок, например, светодиодных матриц, сварочной аппаратуры.

Стабилизатор постоянного тока, содержащий управляемый ключ, один из силовых выводов которого подсоединен через цепь нагрузки и линейный дроссель к первому входному выводу, предназначенному для подключения источника постоянного напряжения, а второй силовой вывод управляемого ключа подключен к второму входному выводу через датчик тока, соединенный с первыми входами двух компараторов, один из которых - высокоскоростной, при этом вторые входы этих компараторов присоединены к соответствующим источникам опорного напряжения, а выходы - соответственно ко входам узла реализации функции конъюнкции сигналов, выходом подключенного к первому входу блока управления, выход которого связан с цепью управления управляемого ключа, при этом второй вход блока управления подключен к выходу третьего компаратора, входы которого присоединены соответственно к средним точкам резистивных делителей напряжения, включенных между вторым входным выводом и выводами линейного дросселя, зашунтированного совместно с цепью нагрузки обратным диодом.

РИСУНКИ