Преобразователь постоянного напряжения с защитой от перегрузок

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗМ1ИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержаощй блок управления, усилитель мсманости, на выход которого подключены последовательно соединенные первичные трансформатора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через силовой выпрямитель и фильтр соединена с выходным выводом и через цепь обратной связи с управ- - --.:..-. ТНлЧ:ГГ|,-;;д. i ляющим входом блока управления, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, и транзистор , эммитер которого соединен с общим выводом преобразователя, база через резистор и дополнительный выпрямитель - с вторичной обмоткой трансформатора тока, шунтированной нагру зочным резистором, а коллектор через токозадающий резистор соединён с входным выводом преобразователя и через диод - с управлякисим входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования заданной нагрузочной характер ристики, введен корректирующий ре- Ш зистор, включенный между базой укаV ) занного транзистора и выходным выводом преобразователя, и пусковой с резистор, включенный между базой транзистора и указанным ВХОДНЕАЧ выводом . со

(19) (И) СОКИ COBETCHHX

РЕСПУБЛИК Р

4Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3379840/24-07 (22) 07 ° 01 ° 82 (46) 23.05.83 ° Бюл. Р 19 (72) В.A.Белов (53) 621.314.57 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 322834 кл, Н 02 М 3/335, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 329630 кл.,Н. 02 И 3/335, 1969.

3. Мойя В.С. Лаптев Н.Й. Стабилизированные транзисторные преобразователи. И. Энергия, 1972, с.426, рис. 11-3. (54;:(57) l ° ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОИ ОТ ПЕРЕРРУЗОК, содержащий блок управления, усилитель мощности, на выход которого подключены последовательно соединенные первичные обмотки трансформатора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через силовой выпрямитель и фильтр соединена с выходным выводом и через цепь обратной связи с управИ5П Н 02 Н 7/12) Н 02 И 3/335>

G F164 ляющим входом блока управления, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, н транзистор, зммитер которого соединен с об- щим выводом преобразователя, база через резистор и дополнительный выпрямитель — с вторичной обмоткой трансфсрматора тока, шунтированной нагрузочным резистором, а коллсктор через токоэадающий резистор соединен с входным выводом преобразователя и через диод — с управляющим входом блока управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования заданной нагрузочной характеристики, введен корректирующий ре- Е зистор, включенный между базой указанного транзистора и выходным выводом преобразователя, и пусковой резистор, включенный между базой транзистора и укаэанным входным выводом.

1019541

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что эммитер и база транзистора соединены с об1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания, и мсжет быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной . 5 техники.

Известен стабилизатор напряжения с защитой.от перегрузок и коротких замыканий, содержащий включенный последовательно в выходную шину регу- 10 лирующий орган, подаоединенный параллельно выводам для подключения нагрузки, усилитель обратной связи, к одному входу которого подключен опорный, а к.другому, — измерительный элементы, выход усилителя обратной связи через широтноимпульсный модулятор соединен с входом регулирующего органа, и исполнительный узел 1 )и 21

Недостатком известного импульсного стабилизатора является влияние датчика тока на параметры стабилизатора, сложность технической реализации датчика в стабилизаторах с большими токами нагрузки и при малых выходных напряжениях.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь напряжения с защитой от перегрузок, содержащий блок управ- ЗО ления, усилитель мощности, на выход которого подключены последовательно соединенные первичные обмотки трансформатора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка кото- 35 рого через силовой выпрямитель и фильтр. соединена с выходным выводом . и через цепь обратной связи с управляющим входом блока управления, второй вход которого подсоединен к 40 источнику опорного. напряжения, и транзистор, эммитер которого соединен с общим выводом преобразователя, база через резистор и дополнительный выпрямитель — .с вторичной обмоткой трансформатора тока «шунтированной нагру45 зочным резистором, а коллектор через токозадающий резистор соединен с выход. ным выводом преобразователя и через диод с управляющим входом блока управления ГЭ

Недостатком указанного устройства является возрастание тока по вторичной обмотке выходного трансформатора в режиме, близком к короткому замыка нию до величины, в 1,5-2 раза пре- 55 щим выводом преобразователя через эммитерный и базовый резисторы соответственно. вышающей его номинальное значение.

Объясняется это тем, что канал ограничения выходного тока работает в следящем режиме и не обеспечивает полного ограничения выходного тока вследствие конечного коэффициента усиления системы стабилизации.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем формирования заданной нагрузочной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь постоянного напряжения с защитой от перегрузок, содержащий блок управления, усилитель мощности, на. выход которого подключены последовательно соединенные первичные обмотки трансформатора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через Си« лозой выпрямитель и фильтр соедине-на с выходным выводом и через цепь обратной связи с управляющим входом блока управления, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, и транзистор, эммитер которого соединен с общим выводом преобразователя, база через резистор и дополнительный выпрямитель — с вторичной обмоткой трансформатора тока, шунтированной нагрузочным резистором, а коллектор через токозадающий резистор соединен с входным выводом преобразователя и через диод — с управляющим входом блока управления, введен корректирующий резистор, включенный между базой указанного транАстора и выходным выводом преобразователя, и пусковой резистор, включенный между базой и указанным входным выводом, Кроме того, эмиттер и база трансформатора соединены с общим выводом преобразователя через эмиттерный и базовый резисторы соответственно.

На фиг, 1 представлена электрическая схема преобразователя напряженияу на фиг. 2 — его нагрузочная характеристика.

Преобразователь содержит усилитель мощности 1, который через выходной трансформатор 2, выпрямитель 3 и фильтр 4 соединен с выходным выводом для подключения нагрузки 5,блок управления 6, первым входом через цепь обратной связи 7 подключенный к выходному выводу, вторым — к входу

1019541 г опорного источника 8, а выходом— к входу усилителя мощности. Вторичная обмотка трансформатора тока 9 подключена к нагрузочному резистору 10 и через дополнительный выпрямитель 11 и резистор 12 — к базе транзистора

13, которая через корректирующий резистор 14 подключена к выходному выводу, а через пусковой резистор 15 к входному выводу. Эмиттер транзистора через эмиттерный резистор 16 подключен к общему выводу, а коллектор через токозадающий резистор 17 — к входному выводу, Кроме того, база транзистора через базовый резистор

18 и конденсатор 19 подключена к об, — 15 щему выводу, а коллектор к первому входу блока управления — через диод

20 °

Устройство работает следующим об» разом. 20

При отсутствии на выходе источника питания перегрузки или короткого замыкания блок управления б производит постоянный контроль величинй выходного напряжения и сравнения его с на,пряжением опорного источника 8.

Импульсы с переменной скважностью . через усилитель мощности 1 и выходной трансформатор 2 поступают на выпрямитель 3 и фильтр 4, где происходит -30 выделение постоянной составляющей напряжения, которая подается на нагрузку 5. Напряжение, пропорциональное величине тока, через первичную.обмотку выходного трансформатора,и снимаемое с вторичной обмотки трансформатора тока 9, через выпрямитель

ll и резистор 12 поступает на базу транзистора 13 и подзапирает его. В

- исходном состоянии, при отсутствии перегрузки, транзистор находится в . нааыщенном состоянии базовом током, протекающем через корректирующий резистор 14 от выходного напряжения. ,Циод 20 заперт разностью потенциалов между первым входом блока управ- 45 ления б и коллектором транзистора

13.

Увеличение тока нагрузки выше допустимой величины, задаваемой пара метрами схемы, приводит к увеличению 5Q напряжения на выходе .выпрямителя ll, которое своим минусом через резистор

12 запирает транзистор 13 ° Повышение коллекторного напряжения приводит к открытию диода 20 и повышению напряжения на первом входе блока управления б. Выходное напряжение источника питания снижается, чем .обеспечивается ограничение тока через нагрузку.

Формирование требуемой нагрузочной характеристики обеспечивается путем введения положительной обратной связи с выхода источника питания на баэу транзистора через корректирующий резистор 14. Путем подбора параметров элементов схемы выходную характеристику токовой защиты удается получить желаемой формы вплоть до снижения тока . нагрузки до нуля.в режиме короткого замыкания.

Пусковой резистор 15 предназначен для надежного насыщения транзистора 13,в момент включения источника питания с целью обеспечения

его запуска, базовый резистор 18 служит для улучшения температурной стабильности нагрузочной характеристики. Конденсатор 19. включен в ка-. честве сглаживающего фильтра.

Исходя из баланса токов в базовой цепи и учитывая, что суммарная величина коэффициента усиления схемы управления в общем случае 1, найдем зависимость тока срабатывания защиты от параметров схемы г

+ — +о j, Rja. Кэ ! з к <

U<< — падение напряжения.на выпрямителе 11;

U — падение напряжения на базобз эмиттерном переходе транзистора 13;

R — сопротивление токоэадающек го резистора 17;

 — сопротивление эмиттерного резистора 16;

R — сопротивление пускового резистора 15;

R — сопротивление резистора

12;

R — сопротивление нагрузочного р зистоРа 10

<о

R — суммарное сопротивление всех параллельно включенных базовых реэисторов1

К„, — суммарный коэффициент трансформации силового трансформатора и трансформатора тока °

В, случае равенства б бРК б КК илий = 15 величина питающего напряжения Е исключается нз выражения и не оказывает на стабильность параметров выход-. ной характеристики токовой защиты.

Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные воэMoFHocTM преобразователя с защитой от перегрузок путем формирования за- данной нагрузочной характеристики.

1019541

° ЮЮФ ЮВ

Подписное ю М юа юю»ю Закаа 3719/48 Тирав 617

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открцтий

113035 Москва, Ж-35., Раумская наб., д. 4/5 I

Филиал ППП Патент, г. Уагород, Ул. Проектная, 4

Составитель Н.Цныевская

Редактор P.Öèöèêà Техред К.Иыцьо Корректор Л. Бокшан