188853. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés állásos működésű,áramkorlátozóval és tápfeszültség minimun figyelővel ellátott,kapcsolóüzemű egyenfeszültségforrások megvalósítására
1 188 853 2 , A találmány tárgya kapcsolási elrendezés állásos működésű, áramkorlátozóval és tápfeszültség minimum figyelővel ellátott, kapcsolóüzemű egyenfeszültségforrások megvalósítására, amelyik túllerheléses üzemben, valamint a tápfeszültség lecsökkent értékénél is biztosítja a félvezetőkapcsolós végfokozat kapcsolóüzemű működését, így a végfokozat egyébként előforduló lineáris üzeme miatti túlméretezés elkerülhető. Stabilizált egyen feszült ség előállítására elterjedten alkalmazzák a stabilizátor IC-ket, amelyek általában stabilizált alapjelet előállító egységet, különbségképző műveleti erősítőt, kimeneti teljesítményerősítő tranzisztort, a különbségképző műveleti erősítő kimenetére kollektorával csatlakozó áramkorlátozó tranzisztort tartalmaznak. A stabilizátor IC-ket megfelelő kiegészítő elemekkel ellátva, lineáris és kapcsolóüzemű stabilizált egyenfeszültségű tápforrások készíthetők. A kapcsolóüzemű egyenfeszültségforrások, amenynyiben a kimeneti egyenfeszültség kismértékű hullámossága megengedhető, a lineárisakhoz képest jobb hatásfokuk miatt előnyösebbek. A kapcsolóüzemű egyenfeszültségforrásokon belül az állásos szabályozóval ellátottak jobb dinamikus tulajdonságnak, mint az impulzusszélességszabályozott megoldások. A kapcsolóüzemű, állásos működésű egyenfeszültségforrások egyik lehetséges változatában a stabilizálandó egyenfeszültséget félvezetőkapcsolóval a soros induktivitásból és kondenzátorból álló r-zürőkörre kapcsolják, a stabilizált egyenfeszültséget pedig a kondenzátor kapcsairól veszik le. Az állásos működés feszültségszabáiyozott üzemben hiszterézises feszültségkomparátorral, túlterheléskor (áramszabályozott üzemben) pedig hiszterézissel rendelkező áramjelkomparátorra! biztosítható. A forgalomban levő stabilizátor IC-k (pl. pA 723) műveleti erősítőjét pozitív visszacsatolással ellátva az állásos feszültségszabályozáshoz szükséges, hiszterézisse! rendelkező feszültségkomparáíor hozható létre. A különböző cégek alkalmazási segédletei (pl. Fairchild linear katalógus) javasolnak is olyan kapcsolási elrendezéseket, amelyeket alkalmazva állásos működésű, kapcsolóüzemű egyenfeszültségű tápforrások készíthetők. A javasolt megoldások azonban olyan hátrányos tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a kapcsolóüzemböl származó speciális előnyöket méretezés szempontjából nem engedik kihasználni. F'l. egyes megoldások túlterhelés ellen nem védettek, mások pedig áramkorlátozó jelleggörbéjüek ugyan, de áramkorlátozásos üzemben a félvezetőkapcsoló már lineáris üzemben dolgozik, így a főáramkört erre, a viszonylag nagy veszteségű üzemre kell méretezni. A lineáris üzem a tápfeszültség erős csökkenésekor is létrejöhet, amikor a félvezetőkapcsoló kellő kivezérlés híján lineáris üzemmódban működik. Ezen hátrányos tulajdonságai miatt pl. a pA 723 típusú stabilizátor IC-t kapcsolóüzemű tápforráshoz gyakorlatilag nem alkalmazzák. Szakember számára kézenfekvőnek mutatkozik az a gondolat, hogy az alkalmazási segédletekben javasolt megoldások lineáris jellegű áramkorlátozó üzemét kapcsolóüzeművé lehet változtatni, ha az áramjelet egy hiszterézises komparátor közbeiktatásával vezetjük vissza a stabilizátor IC áramkorlá- 5 tozó bemeneteire. A hiszterézises komparátor azonban már közel állandó tápfeszültséget igényel, így viszont a stabilizátor IC-s megoldás elveszíti a diszkrét elemekből felépítettekhez képest azt az előnyét, hogy a szabályozó közvetlenül, vagy leosztva 10 az egyenfeszültségforrás bemeneti kapcsairól üzemeltethető. így a gyakorlatban ez a megoldás nem terjedt el. Az említetteknek megfelelően a találmány célja olyan egyszerű felépítésű kapcsolási elrendezés 15 megvalósítása, amely külön stabilizált tápfeszültség alkalmazása nélkül kiküszöböli az említett hibákat, azaz áramkorlátozásos esetben is állásos működést biztosít, emellett a tápfeszültség előre be- 2Q állítható mértékű csökkenésekor a félvezetőkapcsoló működését letiltja. A találmány lényege egyrészt az a felismerés, hogy áramkorlátozó üzemmódban az állásos szabályozó külön hiszterézises komparátor közbeikta- 25 fása nélkül is megvalósítható, ha az áramérzékelő ellenállás áramjeléhez a szűrőfojtó di/dt-vel arányos feszültségének határolt értékét is megfelelő előjellel hozzáadjuk és az így kapott eredő jelet vezetjük vissza a stabilizátor IC áramkorlátozó be- 30 meneteire, vagy az azzal analóg módon kiépített járulékos áramkorlátozó tranzisztorra. A találmány lényege másrészt az a felismerés, hogy a stabilizátor IC áramkorlátozó bemenetéit, vagy azzal analóg módon kiépített járulékos áram- 35 korlátozó tranzisztort alkalmazva a tápfeszültség csökkenésekor a félvezetőkapcsoló működése a stabilizátor IC különbségképzö műveleti erősítőjének kimenetét söntölve igen egyszerű felépítésű érzékelő áramkört alkalmazva is biztonságosan letiltható. 40 így pl. a bekapcsoláskor, vagy a tápfeszültség kimaradásakor létrejövő tápfeszültségtranziensek miatti félvezetökapcsoló meghibásodás lényegtelen költségtöbblettel megelőzhető. A találmány lényegét az alábbiakban egy kiviteli 45 példa kapcsán és rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábra elvi vázlat, 2. ábra az áramvisszacsatoló egység egy célszerű 5Q kiviteli alakja, 3. ábra a feszültségfigyelő egység célszerű kiviteli alakja 4. ábra az egyik kivezérléskorlátozó egység célszerű kiviteli alakja, 55 5. ábra a másik kivezérléskorlátozó egység célszerű kiviteli alakja. Az 1. ábrán áliásos működésű, áramkorlátozóval és tápfeszültség minimum figyelővel ellátott kapcsolóüzemű egyenfeszültségforrások megvaló(3Q sítására alkalmas kapcsolási elrendezés látható. A kapcsolási elrendezés 1 stabilizátor IC-ből, 2 félvezetőkapcsolóból, 4 áramérzékelő ellenállással kiegészített 3 szürőfojtóból, 5 szürőkondenzátorból, 6 visszáramdiódából álló kimeneti szűrökör- 65 bői, 7 alapjelbeállító egységből, 8 feszültségvissza2
