SU1585788A1 - Continuous voltage stabilizer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может найти применение в источниках электропитани  электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем упрощени  и полного запирани  регулирующего элемента при перегрузках. Стабилизатор содержит включенные в силовую шину регулирующий элемент 1 и датчик тока 2, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилител  12 защиты. При перегрузке сигналом с датчика тока 2 стабилизатор переходит в режим стабилизации тока. Выходное напр жение начинает уменьшатьс  и через первый делитель 7 напр жени  разностью выходного и опорного напр жений зар жаетс  конденсатор 17 и открываетс  второй диод 15, подключа  зар женный конденсатор 17 к инвертирующему входу операционного усилител  12 защиты, который опрокидываетс  и своим сигналом выключает регулирующий элемент 1. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in power supplies of electrical and electronic equipment. The purpose of the invention is to increase the reliability and enhance the functionality by simplifying and completely locking the regulating element during overloads. The stabilizer contains included in the power bus regulating element 1 and the current sensor 2, the output of which is connected to the inverting input of the operational amplifier 12 protection. When overloaded with a signal from the current sensor 2, the stabilizer switches to the current stabilization mode. The output voltage begins to decrease, and through the first voltage divider 7, the difference between the output and reference voltages charges the capacitor 17 and opens the second diode 15, connecting the charged capacitor 17 to the inverting input of the protection operational amplifier 12, which overturns and turns off regulating element 1 with its signal .1 il.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппара- $ туры.The invention relates to electrical engineering and can be used in power sources of electrical and electronic equipment.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем упрощения и полного запирания регулирующего элемента jq при перегрузке.The purpose of the invention is improving reliability and expanding functionality by simplifying and completely locking the regulating element jq during overload.

На чертеже изображена схема стабилизатора.The drawing shows a diagram of a stabilizer.

Непрерывный стабилизатор напряжения содержит последовательно включенные в силовую шину регулирующий элемент 1 на транзисторах и датчик 2 тока, два источника опорного напряжения на первом 3 и второй 4 стабилитронах, включенные последовательно и 20 общим выводом соединенные с выходным силовым выводом, Управляющий вход регулирующего элемента 1 подключен через первый 5 резистор к выходу дифференциального усилителя 6 постоянно- ; го тока, входы которого соединены соответственно с выходным силовым выводом и первым выходом первого делителя 7 напряжения на резисторах 8-10, подключенного через первый стабилитрон 3 к выходным выводам. Управляющий вход регулирующего элемента 1 через первый диод 11 подключен к выходу операционного усилителя 12, неинвертирующий вход которого подключен к выходу второго резистивного делителя 13, включенного параллельно стабилитрону 3 первого источника опорного напряжения. Инвертирующий выход операционного усилителя 12 подключен соответственно через второй резистор 14 к точке соединения регулирующего элемента 1 и датчика 2 тока, и через последовательно соединенные второй диод 15 и третий резистор 16 - к второму выходу первого делителя 7 напряжения, а конденсатор 17 подключен к точке соединения второго диода 15 с третьим резистором 16 и через второй стабилитрон 4 к выходному силовому выводу.A continuous voltage stabilizer contains a regulating element 1 on transistors and a current sensor 2 connected in series to the power bus, two voltage reference sources on the first 3 and second 4 zener diodes, connected in series and 20 by a common output connected to the output power output, the control input of the regulatory element 1 is connected through the first 5 resistor to the output of the differential amplifier 6 is constant; th current, the inputs of which are connected respectively to the output power terminal and the first output of the first voltage divider 7 through resistors 8-10, connected through the first zener diode 3 to the output terminals. The control input of the regulatory element 1 through the first diode 11 is connected to the output of the operational amplifier 12, the non-inverting input of which is connected to the output of the second resistive divider 13, connected in parallel to the zener diode 3 of the first reference voltage source. The inverting output of the operational amplifier 12 is connected respectively through the second resistor 14 to the connection point of the regulating element 1 and the current sensor 2, and through the second diode 15 and the third resistor 16 connected in series to the second output of the first voltage divider 7, and the capacitor 17 is connected to the connection point of the second diode 15 with a third resistor 16 and through a second zener diode 4 to the output power output.

Кроме этого, возможно также подключение конденсатора 17 к общему выходному выводу, а вывода третьего резистора. 16 к выходу дополнительного делителя 18 напряжения на резисторах 19 и 20, включенного параллельно первому 7 делителю напряжения.In addition, it is also possible to connect a capacitor 17 to a common output terminal, and the output of the third resistor. 16 to the output of the additional voltage divider 18 through the resistors 19 and 20, connected in parallel with the first 7 voltage divider.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.The voltage stabilizer operates as follows.

При нормальном режиме работы и токе нагрузки, меньшем тока срабатывания защиты, напряжение на датчике 2 тока, т.е. на инвертирующем входе операционного усилителя 9, меньше, чем опорное напряжение на его неинвертирущщем входе, устанавливаемое при помощи второго резисторного делителя 10 напряжения. Второй резисторный делитель 10, подключенный к выводам первого, стабилитрона 3, служит в качестве дополнительного источника опорного напряжения защиты.Under normal operation and a load current less than the trip current, the voltage at the current sensor 2, i.e. at the inverting input of the operational amplifier 9, less than the reference voltage at its non-inverting input, set using the second resistor voltage divider 10. The second resistor divider 10, connected to the terminals of the first, zener diode 3, serves as an additional source of reference protection voltage.

Сопротивления резисторов 8-10 первого резисторного делителя 7 напряжения или сопротивления резисторов 19 и 20 третьего резисторного делителя 18 напряжения выбираются такой величины, что напряжение на аноде второго диода 15 ниже, чем напряжение на его катоде, поэтому второй диод 15 закрыт и не влияет на состояние операционного усилителя 12. Вследствие этого операционный усилитель 12 находится в первом устойчивом состоянии, при котором на его выходе присутствует полоид жительное напряжение относительно силового выходного вывода. Поэтому первый диод 11 закрыт и узел защиты не влияет на работу стабилизатора. Конденсатор 17 временной задержки при нормальном режиме работы не влияет на работу стабилизатора напряжения.The resistances of resistors 8-10 of the first resistor voltage divider 7 or the resistors 19 and 20 of the third resistor voltage divider 18 are selected such that the voltage at the anode of the second diode 15 is lower than the voltage at its cathode, so the second diode 15 is closed and does not affect the state operational amplifier 12. As a result, operational amplifier 12 is in a first stable state in which a positive voltage relative to the power output terminal is present at its output. Therefore, the first diode 11 is closed and the protection unit does not affect the operation of the stabilizer. The time delay capacitor 17 during normal operation does not affect the operation of the voltage stabilizer.

При перегрузке по току или коротком замыкании напряжение на датчике 2 тока увеличивается, напряжение на д0 выходе операционного усилителя 12 снижается и становится отрицательным относительно силового выходного вывода стабилизатора, первый диод 16 открывается. Вследствие этого регули45 рующий элемент 1 начинает подзакрываться, выходное напряжение и ток нагрузки стабилизатора уменьшаются, напряжение на датчике 2 тока·становится равным опорному напряжению, поступающему со среднего вывода второго резисторного делителя 13 напряжения, и стабилизатор переходит в режим стабилизации тока, а его выходное напряжение продолжает уменьшаться.When overcurrent or short circuit, the voltage on the current sensor 2 increases, the voltage on d0 output of the operational amplifier 12 decreases and becomes negative relative to the power output terminal of the stabilizer, the first diode 16 opens. As a result of this, the regulating element 1 starts to close up, the output voltage and the load current of the stabilizer decrease, the voltage on the current sensor 2 · becomes equal to the reference voltage coming from the middle terminal of the second resistor voltage divider 13, and the stabilizer enters the current stabilization mode, and its output voltage continues to decrease.

При уменьшении выходного напряжения стабилизатора напряжение на втором выводе цепочки, состоящей из второго диода 15 и третьего резистора 16, относительно силового выходногоWith a decrease in the output voltage of the stabilizer, the voltage at the second output of the chain, consisting of the second diode 15 and the third resistor 16, relative to the power output

1585788 ’ вывода повышается, конденсатор 17 временной задержки начинает подзаряжаться и напряжение на аноде второго диода 15 повышается. Диод 15 открывается .и напряжение на инвертирующем^ входе операционного усилителя 12 повышается, тогда как напряжение на его неинвертирующем входе остается постоянным, и операционный усилитель 12 через время, определяемое конденсатором 17 временной задержки, переходит во второе устойчивое состояние, при котором напряжение на его выходе имеет минимальное отрицательное значение. Вследствие этого регулирующий элемент 1 закрывается и схема опрокидывается. В этом режиме напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 12 выше, чем напряжение на его неинвертирующем входе, операционный усилитель находится во втором устойчивом состоянии, при котором напряжение на его выходе минимально, т.е. имеет отрицательное значение относительно силового выходного вывода, регулирующий элемент 1 полностью закрыт, напряжение и ток нагрузки стабилизатора равны нулю.1585788 ’output increases, the time delay capacitor 17 begins to recharge and the voltage at the anode of the second diode 15 increases. The diode 15 opens. And the voltage at the inverting input of the operational amplifier 12 rises, while the voltage at its non-inverting input remains constant, and the operational amplifier 12 after a time determined by the time delay capacitor 17 goes into a second stable state, at which the voltage at its output has a minimum negative value. As a result, the control element 1 is closed and the circuit tilts. In this mode, the voltage at the inverting input of the operational amplifier 12 is higher than the voltage at its non-inverting input, the operational amplifier is in the second stable state, at which the voltage at its output is minimal, i.e. has a negative value relative to the power output terminal, the control element 1 is completely closed, the voltage and load current of the stabilizer are equal to zero.

Для возврата схемы в исходное состояние необходимо после устранения неисправности на короткое время выключить, а затем повторно включить стабилизатор.To return the circuit to its original state, after troubleshooting, briefly turn off and then turn on the stabilizer again.

При кратковременных перегрузках стабилизатора по току, например, при его включении на нелинейную нагрузку (в частности на цепь накала), сопротивление которой увеличивается при прогреве, стабилизатор переходит в режим стабилизации тока и.если время действия перегрузки меньше времени заряда конденсатора 17, схема не опрокидывается и после окончания перегрузки переходит в нормальный режим работы или возвращается в исходное состояние, т.е. в режим стабилизации напряжения.For short-term current stabilizer overloads, for example, when it is switched on to a non-linear load (in particular, the filament circuit), the resistance of which increases during heating, the stabilizer switches to current stabilization mode and if the overload action time is less than the charge time of the capacitor 17, the circuit does not capsize and after the end of the overload, it goes into normal operation or returns to its original state, i.e. into voltage stabilization mode.

Таким образом, при кратковременных перегрузках по току стабилизатор переходит в ражим стабилизации тока и ограничивает ток нагрузки на заданном уровне, а при длительной перегрузке по току или коротком замыкании происходит полное запирание регулирующего элемента, выходное напряжение и ток нагрузки стабилизатора становится равными нулю.Thus, during short-term overcurrents, the stabilizer enters the current stabilization mode and limits the load current at a given level, and during prolonged current overload or short circuit, the control element is completely locked, the output voltage and stabilizer load current become zero.

Указанный алгоритм работы расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать стабилизатор также для питания нелинейной нагрузки, например цепей накала, сопротивление которых значительно изменяется. в процессеработы. При запуске аппаратуры, когда сопротивление цепи накала мало, стабилизатор рабо-. тает в режиме стабилизации тока, а после прогрева цепи накала и увеличения ее сопротивления стабилизатор переходит в режим стабилизации напряжения. Емкость конденсатора временной задержки выбирается -Такой величины, чтобы цепь накала успела выйти на режим до опрокидывания стабилизатора.The specified operation algorithm expands the functionality of the device and allows you to use the stabilizer also to power a non-linear load, such as glow circuits, the resistance of which varies significantly. in progress. When starting the equipment, when the resistance of the glow circuit is small, the stabilizer is working. It melts in the current stabilization mode, and after heating the glow circuit and increasing its resistance, the stabilizer switches to voltage stabilization mode. The capacitance of the time delay capacitor is selected -Such a value so that the filament circuit has time to enter the mode before the stabilizer tilts.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Непрерывный стабилизатор напряжения , содержащий последовательно включенные в силовую шину регулирующий элемент и датчик тока, два источника опорного напряжения на первом и втором стабилитронах, соединенные последовательно и общим выводом подключенные к силовому выводу, управляющий вход регулирующего элемента через первый резистор соединен с выходом дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого подключены соответственно к выходному выводу и первому выходу первого резистивного делителя напряжения, подключенного через первый источник опорного напряжения к выходным выводам, операционный усилитель защиты выходом через первый диод подключен к управляющему входу регулирующего элемента, инвертирующий вход операционного усилителя через второй резистор подключен к точке соединения регулирующего элемента и датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей путем упрощенияA continuous voltage regulator containing a regulating element and a current sensor connected in series to the power bus, two voltage reference sources on the first and second zener diodes, connected in series and common output connected to the power output, the control input of the regulating element through the first resistor connected to the output of the differential DC amplifier , the inputs of which are connected respectively to the output terminal and the first output of the first resistive voltage divider connected Without the first reference voltage source to the output terminals, the operational protection amplifier with the output through the first diode is connected to the control input of the control element, the inverting input of the operational amplifier through the second resistor is connected to the connection point of the control element and the current sensor, characterized in that, in order to increase reliability and enhanced functionality by simplifying 1 - . и полного запирания регулирующего элемента при перегрузках, в него введены второй диод, третий резистор, конденсатор и второй резистивный делитель напряжения, причем неинвертирующий вход операционного усилителя защиты подключен к выходу второго резистивного делителя напряжения, включенного параллельно первому источнику опорного напряжения, а инвер тирующий вход через последовательно соединенные второй диод и третий резистор подключен к второму выходу первого резистивного делителя напря жения, кроме этого, конденсатор включен между точкой соединения второго диода с третьим резистором и выводом второго источника опорного напряжения1 - . and complete locking of the regulating element during overloads, a second diode, a third resistor, a capacitor and a second resistive voltage divider are introduced into it, the non-inverting input of the operational protection amplifier connected to the output of the second resistive voltage divider connected in parallel to the first reference voltage source, and the inverting input through the second diode and the third resistor are connected in series to the second output of the first resistive voltage divider, in addition, a capacitor is connected between the connection point of the second diode with the third resistor and the output of the second reference voltage source