SU1347136A1

SU1347136A1 - D.c.voltage stabilizing source

Info

Publication number: SU1347136A1
Application number: SU864077598A
Authority: SU
Inventors: Юрий Кузьмич Швецов; Глеб Владимирович Валькер
Original assignee: Предприятие П/Я В-2203
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1987-10-23

Abstract

Изобретение относитс к электро технике, в частности к источникам вторичного электропитани радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени - повьппение надежности работы. Силовой канал составл ют последовательно включенные сетевой выпр митель 1, регулируемый преобразователь 2 напр жени и выходной выпр митель 3. В канал управлени вход т задаюW че щий генератор 8, триггер 9, селекторы 10, II импульсов, усилитель 12 .сигнала обратной св зи, компаратор 13, пороговый узел 16 и генератор 28 пилообразного напр жени . Кроме того, в источнике имеютс датчик 44 нагрузочного тока, узел 4 защиты и согласующий усилитель 14. Благодар реализации блокировки согласующего усилител 14 и узла 4 защиты сигналами с соответствующих выходов генератора 28 пилообразного напр жени и порогового узла 16, а также воздействи последнего на врем задающее звено пуска генератора 28 исключаютс зависимость качества м гкого включени от соотнощени параметров конденса- , торов 42 и 32 и их разброса, а также дребезг порогового узла 16. Одно и то же врем задающее звено используетс в данном случае дл обеспечени м гкого включени и задержки начала контрол по нижнему уровню выходного напр жени узла защиты. 2з.п.ф-лы, ил, (Л QO 4 ОО О5The invention relates to electrical engineering, in particular, to sources of secondary power supply for electronic equipment. The purpose of the invention is to improve reliability. The power channel consists of a series-connected mains rectifier 1, an adjustable voltage converter 2 and an output rectifier 3. The control channel consists of a master oscillator 8, a trigger 9, selectors 10, II pulses, an amplifier 12. Feedback signal, a comparator 13, a threshold assembly 16, and a sawtooth voltage generator 28. In addition, a load current sensor 44, a protection node 4 and a matching amplifier 14 are present in the source. Thanks to the blocking of the matching amplifier 14 and the protection node 4 by signals from the corresponding outputs of the sawtooth generator 28 and the threshold node 16, as well as the latter the start-up link of the generator 28 eliminates the dependence of the quality of the soft start on the ratio of the parameters of the condensers, tori 42 and 32 and their spread, as well as the bounce of the threshold node 16. At the same time, the master link uses in this case, to provide soft start delayed incorporation and control the lower level of the output node voltage protection. 2z.p.f-ly, silt, (L QO 4 OO O5

Description

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл использовани при реализации вторргчного электропитани радиоэлектронной аппаратуры .The invention relates to electrical engineering and is intended for use in the implementation of secondary power supply of electronic equipment.

Цель изобретени - повышение надежности работы.The purpose of the invention is to increase the reliability of work.

На чертеже представлена функциональна схема предлагаемого стабилизирующего источника напр жени посто нного тока.The drawing shows a functional diagram of the proposed stabilizing DC voltage source.

Источник содержит сетевой выпр митель 1 (с фильтром), регулируемый преобразователь 2 напр жени , выходной выпр митель 3 (с фильтром), узел 4 защиты с сигнальными 5 и 6 и блокирующим 7 входами, задающий генератор 8, триггер 9, селекторы 10 и 11 импульсов, усилитель 12 сигнала обратной св зи, компаратор 13, согласующий усилитель 14, вспомогательный источник 15 напр жени посто нного тока, пороговый узел 16 со стабилитроном 17, резисторами 18-24 и транзисторами 25-27, генератор 28 пилообразного напр жени с врем задающим звеном пуска, состо щим из диода 29, резисторов 30 и 31 и конденсатора 32, стабилизатором тока, состо щим из первого транзистора 33 и резисторов 34 и 35, вторым 36 и третьим 37 транзисторами , диодом 38, резисторами 39-41 и конденсатором 42, стабилизатор 43 напр жени , датчик 44 нагрузочного тока. Источник содержит входные 45 и 46 и выходные 47 и 48 выводы , предназначенные дл подключени соответственно первичного источника питани переменного тока и нагрузки, и выводы 49-52 двух управл ющих входов регулируемого преобразовател 2 напр жени .The source contains a network rectifier 1 (with a filter), an adjustable voltage converter 2, an output rectifier 3 (with a filter), protection node 4 with signal 5 and 6 and blocking 7 inputs, a master oscillator 8, trigger 9, selectors 10 and 11 pulses, feedback signal amplifier 12, comparator 13, matching amplifier 14, auxiliary DC voltage source 15, threshold node 16 with a zener diode 17, resistors 18-24 and transistors 25-27, a sawtooth voltage generator 28 with a time setting the start link consisting of diode 29, re resistors 30 and 31 and a capacitor 32, a current stabilizer consisting of the first transistor 33 and resistors 34 and 35, a second 36 and third 37 transistors, a diode 38, resistors 39-41 and a capacitor 42, a voltage regulator 43, load current sensor 44 . The source contains input terminals 45 and 46 and output terminals 47 and 48 for connecting, respectively, the primary AC power source and the load, and terminals 49-52 of the two control inputs of the variable voltage converter 2.

Питающий вход регулируемого преоб- разовател 2 напр жени через сетевой выпр митель 1 соединен с входными выводами 45 и 46, а выход через выходной выпр митель 3-е выходными выводами 47 и 48. Вход вспомогательного источника 15 напр жени посто нного тока соединен с входными выводами 45 и 46, а выход - с питающим входом порогового узла 16 и через стабилизатор 43 напр жени с питающим входом генератора 28 пилообразного напр жени . Выход задающего генератора 8 соединен с входом триггера 9 и TaKTOBbJM входом генератора 28 пилообразного напр жени . Первые входы се0The power input of the controlled voltage converter 2 is connected via the mains rectifier 1 to the input terminals 45 and 46, and the output via the output rectifier to the 3rd output pins 47 and 48. The input of the auxiliary source 15 of the DC voltage is connected to the input pins 45 and 46, and the output is with the power input of the threshold node 16 and through the voltage regulator 43 with the power input of the saw-tooth generator 28. The output of the master oscillator 8 is connected to the input of the trigger 9 and TaKTOBbJM by the generator 28 of the saw-tooth voltage. First entrances ce0

5five

00

5five

00

5five

00

5five

лекторов 10 и 11 импульсов подключены к соответствующим выходам триггера 9, вторые входы - к выходу компаратора 13, соединенного входом с первым выходом генератора 28 пилообразного напр жени , а выходы - к управл ющим входам регулируемого преобразовател 2 напр жени . Вход усилител 12 сигнала обратной св зи подключен к выходным выводам 47 и 48, а выход - к управл ющему входу генератора 28 пилообразного напр жени . Сигнальные входы узла 4 защиты соединены с выходами выходного фильтра 3 и датчика 44 нагрузочного тока, а выход через согласующий усилитель 14 - с вторыми входами селекторов 10 и 11 импульсов. Один из выходов порогового узла I6 соединен с блокирую- щим входом согласующего усилител 14, другой вход - с пусковым входом генератора 28 пилообразного напр жени . Второй выход последнего подключен к блокирующему входу узла 4 защиты.The collectors 10 and 11 pulses are connected to the corresponding outputs of the trigger 9, the second inputs to the output of the comparator 13 connected to the first output of the sawtooth voltage generator 28, and the outputs to the control inputs of the adjustable voltage converter 2. The input of the feedback signal amplifier 12 is connected to the output terminals 47 and 48, and the output to the control input of the sawtooth generator 28. The signal inputs of the protection node 4 are connected to the outputs of the output filter 3 and the load current sensor 44, and the output through the matching amplifier 14 is connected to the second inputs of the selectors 10 and 11 pulses. One of the outputs of the threshold node I6 is connected to the blocking input of the matching amplifier 14, the other input is connected to the starting input of the sawtooth voltage generator 28. The second output of the latter is connected to the blocking input of the node 4 protection.

Пороговый узел 16 выполнен в виде транзисторного усилител с положительной обратной св зью.The threshold node 16 is in the form of a transistor amplifier with positive feedback.

В генераторе 28 пилообразного напр жени конденсатор 42, включенный на токовом входе и первом выходе генератора 28, соединен последовательно со стабилизатором тока, выполненным на элементах 33-35.. Базова цепь транзистора 33 вл етс управл ющим входом генератора 28. Эмиттер-коллекторный переход транзистора 36 через резистор 39 в цепи эмиттера и диод 38 в цепи коллектора подключен к выводам стабилизатора тока . База транзистора 37 через резистор 41 соединена с базой транзистора 36, а коллекторна цепь вл етс вторым выходом генератора 28. Врем за- дающее звено (элементы 29-32) пуска включено между базой транзистора 36 и соответствующей обкладкой конденсатора 42 и выполнено с разр дным входом (элементы 31 к 32), вл ющимс пусковым входом генератора 28.In the sawtooth voltage generator 28, a capacitor 42 connected to the current input and the first output of the generator 28 is connected in series with a current stabilizer made on elements 33-35 .. The base circuit of the transistor 33 is the control input of the generator 28. The emitter-collector junction of the transistor 36 through a resistor 39 in the emitter circuit and a diode 38 in the collector circuit is connected to the terminals of the current regulator. The base of the transistor 37 is connected via a resistor 41 to the base of the transistor 36, and the collector circuit is the second output of the generator 28. The start-up time (elements 29-32) of the start is connected between the base of the transistor 36 and the corresponding capacitor plate 42 and is provided with a discharge input (elements 31 to 32), which are the starting input of the generator 28.

Источник работает следующим образом .The source works as follows.

При включении источника напр жение сети, выпр мленное и сглаженное выпр мителем 1, подаетс на преобразователь 2, а через вспомогательный источник 15 и стабилизатор 43 - в канал управлени . Однако включени преобразовател 2 не происходит до техWhen the source is turned on, the mains voltage, straightened and smoothed by rectifier 1, is fed to converter 2, and through auxiliary source 15 and stabilizer 43 to the control channel. However, the inclusion of converter 2 does not occur until

- 1 - one

пор, тюка выходное напр жение вспомо гател1 ного источника 15 не достигает номинальной величины. До этих пор стабилитрон 17 и транзистор 25 порогового узла 16 закрыты, а транзисторы 26 и 27 открыты. При этом транзистор 26 через согласующий усилительthen, the bale output voltage of the auxiliary source 15 does not reach the nominal value. Until now, Zener diode 17 and transistor 25 of threshold node 16 are closed, and transistors 26 and 27 are open. In this case, the transistor 26 through the matching amplifier

14блокирует прохождение импульсов управлени от задающего генератора 8 на преобразователь 2, а транзистор14 blocks the passage of control pulses from the master oscillator 8 to the converter 2, and the transistor

27 шунтирует врем задающее звено пуска генератора 28 пилообразного напр жени . Транзисторы 36 и 37 генератора 28 открыты и крутизна пилооб- разного напр жени на конденсаторе 42 максимальна, а на узел защиты через открытый транзистор 37 подаетс сигнал, имитирующий сигнал с выхода выпр мител 3. Вследствие этого с выхода компаратора 13 на соответствующие входы селекторов 10 и 11 поступают вычитающие импульсы максимальной длительности.27 bypasses the timing of the generator 28 of the sawtooth voltage. The transistors 36 and 37 of the generator 28 are open and the steepness of the sawtooth voltage on the capacitor 42 is maximum, and the protection node through the open transistor 37 is given a signal simulating the signal from the output of the rectifier 3. As a result, from the output of the comparator 13 to the corresponding inputs of the selectors 10 and 11 subtractive pulses of maximum duration are received.

В компараторе 13 сравниваетс опорное напр жение с напр жением пилы. Когда напр жение пилы превосходит напр жение опоры, на выходе компаратора 13 формируетс вычитающий импульс, пропорциональный разности этих напр жений. Когда напр жение вспомогательного источникаIn comparator 13, the reference voltage is compared with the tension of the saw. When the saw voltage exceeds the support voltage, a subtractive pulse is formed at the output of the comparator 13, which is proportional to the difference between these stresses. When the voltage of the auxiliary source

15напр жени достигает номинальной величины, стабилитрон 17 и транзистор 25 открываютс , а транзисторы 26 и 27 закрываютс . Через резисторы 22 и 1 9 с коллектора транзистора 26 в базу транзистора 25 подаетс сигнал обратной св зи. Этим сигналом транзистор 25 удерживаетс в откры- том состо нии при больших пульсаци х провалах напр жени в точке срабатывани , чем исключаетс возможное формирование нескольких сигналов (дребезг порогового блока 16). При этом транзистором 26 снимаетс сигнал блокировки с селекторов 10 и 11,15, the voltage reaches a nominal value, the zener diode 17 and the transistor 25 open, and the transistors 26 and 27 close. Through resistors 22 and 1 9, the collector of transistor 26 is fed to the base of transistor 25 with a feedback signal. With this signal, the transistor 25 is held in the open state at large ripple voltage dips at the trigger point, thus eliminating the possible formation of several signals (bounce of the threshold unit 16). In doing so, the transistor 26 removes the blocking signal from the selectors 10 and 11,

но остаютс вычитающие импульсы максимальной длительности от компаратора 13. На управл ющие входы преобразовател 2 подаютс импульсы, длительность которых равна разности длительности импульсов от триггера 9 и компаратора 13. Эта длительность в начальный момент составл ет (0,5- 1,5)мкс. По мере зар да конденсатора 32 базовыми токами транзисторов 36 и 37 генератора 28 длительность уп- равл кпцих импульсов на преобразоватеbut the subtracting pulses of maximum duration remain from comparator 13. Pulses are supplied to the control inputs of converter 2, the duration of which is equal to the difference between the duration of pulses from trigger 9 and comparator 13. This duration is (0.5-1.5) µs at the initial time. As the capacitor charges with 32 base currents of the transistors 36 and 37 of the generator 28, the duration of the control of the pulse across the converter

3636

ле 2 нарастает, так как с зар дом конденсатора 32 снижаетс крутизна пилообразного напр жени на конденсаторе 42 и соответственно уменьшаетс длительность импульса вычитани с компаратора 13. В результате преобразователь 2 начинает переключатьс с медленно уменьшающейс скважностью (нарастающей длительностью импульса) до рабочей, определ емой усилителем 12 сигнала обратной св зи. Происходит м гкое включение, характеризуемое плавным нарастанием амплитуды тока в преобразователе 2 и отсутствием перерегулировани на выходе выходного вьтр мител 3. После зар да конденсатор 32 не вли ет на установившийс режим работы источника. При воздействии всех дестабилизирующих факторов усилитель 12 сигнала обратной св зи измен ет крутизну пилообразного напр жени на выходе генера- тора 28 и соответственно длительность вычитающих импульсов на выходе компаратора 13 так,.что напр жение на выходе выходного выпр мител 3 остаетс в заданных пределах точности .Le 2 increases as the slope of the sawtooth voltage on capacitor 42 decreases with the charge of capacitor 32 and, accordingly, the duration of the subtraction pulse from the comparator 13 decreases. As a result, the converter 2 starts switching with a slowly decreasing duty cycle (increasing pulse duration) to the working defined by the amplifier 12 feedback signals. A soft switch-on occurs, characterized by a gradual increase in the current amplitude in converter 2 and the absence of overshoot at the output of the output slider 3. After charging, the capacitor 32 does not affect the steady state of the source operation. When all destabilizing factors are affected, the feedback signal amplifier 12 changes the steepness of the sawtooth voltage at the output of the generator 28 and, accordingly, the duration of the subtracting pulses at the output of the comparator 13, so that the voltage at the output of the output rectifier 3 remains within the specified accuracy limits.

При выключении источника выходное напр жение вспомогательного источника 15 снижаетс , и, когда стабилитрон 17 и транзистор 25 порогового блока 16 закрываютс , открьгоаютс транзисторы 26 и 27. При этом транзистор 26 через согласующий усилитель 14 блокирует прохождение управл ющих импульсов на преобразователь 2, а через транзистор 27 и резистор 31 разр жаетс конденсатор 32 врем - задающего звена пуска. В результате за врем менее 0,3 с источник подготавливаетс к повторному включению.When the source is turned off, the output voltage of the auxiliary source 15 decreases, and when the Zener diode 17 and the transistor 25 of the threshold unit 16 are closed, the transistors 26 and 27 turn off. At the same time, the transistor 26 through the matching amplifier 14 blocks the passage of control pulses to the converter 2, and through the transistor 27 and the resistor 31 discharges the capacitor 32 of the time - start driver circuit. As a result, in less than 0.3 s, the source is prepared for re-activation.

Узел 4 защиты обеспечивает защиту нагрузки от повьш1енного напр жени (верхний уровень) и защиту преобразовател 2 при токовой перегрузке и при понижении напр жени (нижний уровень) на выходе (режим короткого замыкани ) путем блокировки селекторов 10 и 11 через согласующий усилитель 14. Чтобы преобразователь 2 включилс до того, как выходное напр жение возрастет ДО порога срабатывани узла 4 защиты по нижнему уровню , необходимо блокировать прохождение сигнала по входу, контролирующему понижение напр жени . Длительность сигнала блокировки должна бытьProtection node 4 provides load protection against overvoltage (upper level) and protection of converter 2 in case of current overload and at lower voltage (lower level) at the output (short circuit mode) by blocking selectors 10 and 11 through matching amplifier 14. To convert the converter 2 was turned on before the output voltage increases BEFORE the threshold of the low-level protection node 4, it is necessary to block the signal passing through the input controlling the voltage drop. The duration of the lockout signal must be

равна времени плавного нарастани выходного напр жени . Если длительность сиг нала блокировки больше времени нарастани , не обеспечиваетс защита преобразовател 2 при включении на короткое замыкание, если это врем меньше, узел защиты не дает включитьс преобразователю 2. Следовательно , врем плавного пуска и врем блокировки сигналов зал(иты по нижнему уровню при всех услови х (температура , разброс параметров) должны быть одинаковыми. Это обеспечиваетс подключением транзисторов 36 и 37 генератора 28 к одному и тому же вре- м задающему звену. При включении источника пока идет нарастание выходного напр жени (зар д конденсатора 32), транзистор 37 открыт, и на узел 4 защиты подаетс сигнал, блокирующий срабатывание защиты по нижнему уровню. После окончани зар да конденсатора 32 транзисторы 36 и 37 закрываютс . К этому времени выходное напр жение достигает установленной величины, а с входа узла 4 защиты, контролирующего понижение напр жени , снимаетс сигнал блокировки. При этом входы, контролирующие перегрузку по току и повьщ1ение напр жени , не блокируютс . При перегрузке по току и повьшении напр жени узел 4 защиты через согласующий усилитель 14 блокирует прохождение сигналов на селекторы 10 и 11 и преобразователь 2 выключаетс . При понижении напр жени (короткое замыкание) узел 4 защиты через согласующий усилитель 14 также блокирует прохождение сигналов на селекторы 10 и 11. Эффективность защиты от короткого замыкани заключаетс в том, что в этом случае выключение преобразовател 2 просиходит до того, как успевает развитьс большой ток в выходном вьшр мителе 3 и преобразователе 2, а токова защита работает при развившемс токе.equal to the time of gradual increase of the output voltage. If the duration of the blocking signal is longer than the rise time, protection of converter 2 is not provided when turned on for a short circuit, if this time is shorter, the protection node does not enable converter 2 to turn on. Consequently, the soft start time and the blocking time of the hall signals (lower level for all conditions (temperature, variation of parameters) must be the same. This is ensured by connecting the transistors 36 and 37 of the generator 28 to the same driver time. When the source is turned on, the output a single voltage (charge of capacitor 32), the transistor 37 is open, and the protection node 4 is given a signal that blocks the low-level protection. After the charge of the capacitor 32 has finished charging, the transistors 36 and 37 are closed. and the blocking signal is removed from the input of the undervoltage protection node 4. The overcurrent and voltage boost inputs are not blocked. In case of overcurrent and voltage, the protection node 4 through the matching amplifier 14 blocks the passage of signals to the selectors 10 and 11 and the converter 2 is turned off. When the voltage decreases (short circuit), the protection node 4 through the matching amplifier 14 also blocks the passage of signals to the selectors 10 and 11. The effectiveness of the short circuit protection lies in the fact that in this case the switching off of the converter 2 proceeds before a large current develops in the output voltage 3 and converter 2, and the current protection operates at the developing current.

Таким образом, предлагаемый стабилизирующий источник характеризуетс тем, что в нем исключаютс зависимость качества м гкого включени от соотношени параметров конденсаторов и их разброса, а также дребезг порогового блока. В источнике используетс лишь одно врем задающее звено дл обеспечени м гкого включени задержки начала контрол по нижнему уровню вьтходногс) напр жени узла защиты.Thus, the proposed stabilizing source is characterized by the fact that it excludes the dependence of the quality of the soft inclusion on the ratio of the parameters of the capacitors and their spread, as well as the bounce of the threshold unit. The source uses only one time the master link to provide a soft start for the control start delay on the lower level of the output voltage of the protection node.

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

Указанное предопредел ет повьш1енную надежность работы стабшшэируюшего источника напр жени .The indicated predetermines the increased reliability of operation of the stabilized voltage source.

Claims

1. A stabilizing DC voltage source, containing an adjustable voltage converter, the power input of which is connected to the input terminals of the stabilizing source through the mains supply and the output through the output rectifier to the output stabilizing terminals a source intended to connect the load, an auxiliary source of DC voltage, the input voltage of which is connected to the input terminals of the generating source, the threshold node and the sawtooth generator, the power inputs of which are connected to the output circuit of the auxiliary voltage source of direct current, the master oscillator whose input is connected to the trigger input and the clock input of the sawtooth voltage generator, two pulse selectors, the first inputs of which connected to the corresponding trigger outputs, the second inputs to the output of the comparator connected by the input to the first output of the sawtooth generator, and the codes to the control inputs Adjustable voltage converter, feedback signal amplifier, the input of which is connected to the output pins of the stabilizing source, and the output to the control input of the sawtooth generator, protection node, the signal inputs of which are connected to the output of the output filter and load current sensor, output through matching amplifier - with second inputs of pulse selectors, characterized in that, in order to improve reliability of operation, it has a matching amplifier and protection node with blocking inputs, with than one of the outputs of the threshold node is connected to the blocking input of the matching amplifier, the other output is connected to the starting input of the saw-tooth generator, and the second output of the latter is connected to the blocking input of the node.

71

2. A stabilizing source according to Claim 1, characterized in that the threshold node is designed as a transistor amplifier with positive feedback.

3. The stabilizing source according to claim 1, characterized in that

that the sawtooth generator, the NIN, contains a series-connected capacitor connected at the clock input and the first output of the generator, and a current stabilizer with the first transistor, the main circuit of which is the control input of the generator I. Editor.

Compiled by L.Morozov Tehred L.Oliynyk

Order 5124/49

Circulation 658 Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

368

Pa, the second transistor, the emitter-collector junction of which through the first resistor in the emitter circuit and the diode in the collector circuit is connected to the current regulator terminals, the third transistor, the base of which is connected to the base of the second transistor through the second resistor, and the collector circuit is the second output of the generator, the time specifies the start-up element connected between the base of the second transistor and the corresponding capacitor plate and performed with the discharge input, which is the starting input of the generator.

Proofreader M.Maksimishinets