170851. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés egyenfeszültségű, kapcsolóüzemű stabilizátorok túlterhelési jelleggörbéjének digitális jellel és/vagy jelsorozattal történő beállítására
3 170851 4 üzemmódban működő feszültségstabilizátorok áramgenerátoros üzemmódja csak bonyolult, költséges szabályozó áramkörökkel biztosítható, mert biztosítani kell a félvezető elemek kapcsoló üzemmódját. Ha a félvezető elemek a kapcsoló üzemmódból kiesnek (analóg tartományba kerülnek), akkor a bennük fejlődő hő a félvezető eszközt tönkre teszi, mert a hűtőrendszer csak a megengedett működés közben keletkező átlagos hőmennyiséget tudja elszállítani. Hasonló melegedési jelenség mutatkozik az ismert kapcsolási elrendezésű stabilizátorokban is (pl. National SC), mert az áramgenerátoros üzem általában a kapcsolási frekvencia növekedésével jár együtt. A megnövekedett kapcsolási frekvencia miatt növekszik az átkapcsolásokkor létrejövő veszteség és a félvezető eszközök hőmérséklete. Egyes berendezésekben (pl. számítógépek), ahol a stabilizátorok terhelésének egy részét a tényleges fogyasztók (pl. az integrált áramkörök), másik részét a tápfeszültségek helyi szűrőkondenzátorai alkotják, igény merül fel nagy áramterhelhetőségű, de kis helyigényű egyenfeszültségű stabilizátorra, amelynek a feszültségáram jelleggörbéje változtatható. A találmány szerinti kapcsolási elrendezések feszültség-áram karakterisztika jellegének beállítása azon a felismerésen alapszik, hogy a szűrőbe beépített induktivitáson átfolyó áram az önindukció miatt nem szűnik meg, hanem egy bizonyos ideig fennmarad és a kimenő feszültség értékét az induktivitásra kapcsolt négyszögfeszültség elektrolitikus középértéke határozza meg. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben megtalálhatók az ismert stabilizátorok teljesítménykapcsoló, szűrő és mintavevő áramkörei, de a köztük levő kapcsolat néhány elem elhagyása, valamint önmagukban ismert elemek beépítése mellett újszerű. A találmány lényege az, hogy tartalmaz egy olyan konstans szélességű négyszög impulzusokat előállító jelforrást, amelynek frekvenciája digitális jelekkel változtatható egy nagyobb, illetve egy kisebb periódusszám között. Ezeket a jeleket maga a tápegység szolgáltatja. A jelforrás frekvenciája által meghatározható a kimenő feszültség, ez a kimenő feszültség határozza meg a terhelésen átfolyó áramot, tehát a kimenő áram adott terhelésnél arányos a frekvenciával, illetve az áramfeszültség jelleggörbe ilyen módon beállítható. A jelleggörbék kiválasztását külső vezetékre adott digitális jellel beállíthatjuk. Az ismert megoldású és a találmány szerinti stabilizátor kiviteli alakjait az ábrák szemléltetik: Az 1—3. ábrák háromféle stabilizátor feszültség-áram jelleggörbét; a 4. ábra egy ismert egyenfeszültségű stabilizátor elvi elrendezését; az 5. ábra a találmányt képező stabilizátor elvi elrendezését; a 6. ábra a találmány szerinti stabilizátor egy lehetséges kiviteli alakját mutatja; a 7. ábra a találmány szerinti stabilizátor további lehetséges kiviteli alakját mutatja. Az 1. ábrán látható feszültség-áram jelleggörbe azokra a folyamatos vagy kapcsoló üzemmódú feszültségstabilizátorokra jellemző, melyek stabil kimenőfeszültséget adnak, és ez a kimenőfeszültség a túlterhelés hatására tartósan megszűnik. Ezt a fajta karakterisztikát általában akkor alkalmazzuk, amikor a stabilizátor kimenő feszültsége vagy a biztonsági szempontok azt indokolják. 5 A 2. ábrán látható jelleggörbe azokat a feszültségstabilizátorokat jellemzi, melyek a túlterhelés hatására áramgenerátorrá válnak, és az áramgenerátor áramértéke megegyezik a törési pont áramértékével. Ezt a karakterisztikát bekapcsoláskor nagy kapacitív terhelé-10 sek esetén alkalmazzuk. A 3. ábrán látható feszültség-áram jelleggörbével jellemezhetők azok a feszültségstabilizátorok, amelyek túlterhelés hatására áramgenerátoros áramértéke kisebb a törési pont által meghatározott értéknél. Ezt a karakte-15 risztikát a várható teljesítmény csökkentése és a károsodás megakadályozása miatt alkalmazzuk. A 4. ábrán egy szokásos kapcsoló üzemmódú egyenfeszültségű stabilizátor kapcsolási elrendezése látható, mely láncba kapcsolt 1 teljesítménykapcsolót, 2 szűrőt 20 és 3 áram mintavevőt tartalmaz. Az elrendezés ezeken kívül 4 öntartó kapcsolót, 5 VAGY-kaput, 6 feszültség komparátort, 7 áramkomparátort és 8 feszültség mintavevőt is tartalmaz. Ha megengedett terhelés terheli a stabilizátort és az Usz kimenőfeszültsége lecsökken, ak-25 kor az 5 VAGY-kapu kimenetén is csökken a feszültség, mely a 8 feszültség mintavevő menetére jut. A 8 feszültség mintavevő a g vezetéken levő feszültséget csökkenti. Amikor a g vezetéken levő feszültség és az rj vezetéken mérhető alapjel-feszültség között meghatározott eltérés 30 lesz, akkor a 6 feszültség komparátor engedélyező jelet kapcsol a f vezetékre. Az engedélyező jel hatására az 1 teljesítménykapcsoló zár, és az U feszültség ugrásszerűen a 2 szűrő bemenetére jut, és ez a feszültségugrás a 2 szűrő (mely integráló tulajdonságú) kimenetén 35 lassú felfutású feszültségnövekedést okoz. A 2 szűrő kimenetén kifolyó áram a 3 áram mintavevőn átjutva a stabilizátor külső terhelésén az Usz feszültséget emeli. Amikor az Usz feszültség, mely az 5 VAGY-kapu kimenetén is megjelenik, ismét eléri a kívánt értéket, akkor 40 a 8 feszültség mintavevő a g vezetéken levő feszültséget az rl vezetéken található alapjel feszültség szintje fölé emeli. A 6 feszültség komparátor az f vezetékre tiltó feszültséget ad, melynek hatására az 1 teljesítménykapcsoló nyit. Az U feszültség a 2 szűrő bemenetéről 45 lekapcsolódik, a c vezetéken a feszültségnövekedés megáll, így a 3 áram mintavevőből kifolyó áram a terhelésen nem növeli tovább az Usz feszültséget. A stabilizátor kimenőfeszültsége visszaáll a megváltozás előtti értékre, és a szabályozási kör minden tagja a kiindulási 50 állapotba jut. Túlterhelés esetén az előbb leírt stabilizátor működése módosul, mert a zárt 1 teljesítménykapcsolón, a 2 szűrőn és a 3 áram mintavevőn keresztül a tervezettnél nagyobb áram folyik. A 3 áram mintavevő a rajta átfolyó árammal arányos feszültséget ad az i ve-55 zetékre, mely feszültség most nagyobb, mint a r2 vezetékre kapcsolt alapjel feszültségszintje. A 7 áram komparátor billenő jelet ad a h vezetékre, melynek hatására a 4 öntartó kapcsoló zár. A stabilizátor megengedett terhelés mellett a h vezetéken nem keletkezik billentő 60 jel, mert az i vezetéken levő feszültség mindig alacsonyabb, mint az r2 vezetékre kapcsolt alapjel feszültségszintje. A 4 öntartó kapcsoló, a vezérlőjelétől függetlenül zárt állapotban marad, és az a vezetéken levő U feszültséget az e vezetékre kapcsolja. Mivel az U feszültség 65 mindig nagyobb értékű, mint az Usz feszültség, ezért az 2
