Стабилизированный источник питания

 

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий сетевой трансформатор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогательньй выпрямитель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирующим элементом, блок управления , вход которого относительно общей шины соединен с выходным вьтодом , а его выходные выводы подключены к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, отличающ и и с я тем, что, с.целью повышения стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повьшении эксплуатационной надежности, в него введены блок защиты от входных перенапряжений с исполнительным узлом в виде балластного резистора и щунтируклцих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора , с выпрямителем, подключен W ным к вторичным обмоткам трансформатора , с делителем напряжения, подключенным относительно общей шины к выходу выпрямителя, и с пороговой схемой, относительно общей щйны входом подключенной к среднему выводу делителя, а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управлякнций коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным-к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управляемого пшротно-импульсного регулятора , вход которого является входом указанного блока, и формирующего узла, выходы которого являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммутационно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цепь регулирующего элемента , выход управляющего коммутацион- , ного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла : блока управления, а дополнительный источник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления, 2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОШ ВЬ

РЕСПУЬЛИН ае aD

ЭсЮ G 05 F 1/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н asxoookolov ooWNmvacTav

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3479318/24-07 (22) 11.08.82 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) Ю.Н.Снегирев, И.Е.Куцко, В.Н.Груздев, О.А.Томигас и А.Г.Ложкин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 547738, кл. G 05 F 1!56, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 830363, кл. С 05 F 1/58, 1979. (54)(57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧ. НИК ПИТАНИЯ, содержащий сетевой трансформатор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогательный выпрямитель, включен ный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирующим элементом, блок управления, вход которого относительно общей шины соединен с выходным выводом, а его выходные выводы подключены к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, о т л H ч а юшийся тем, что, .с,целью повышения стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повышении эксплуатационной надежности, в него введены блок защиты от входных перенапряжений с исполнительным узлом в виде балластного резистора и шунтирующих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора, с выпрямителем, подключенвторичным обмоткам трансформа тора, с делителем напряжений, подключенным относительно общей шины к выходу выпрямителя, и с пороговой схемой, относительно общей шины входом подключенной к среднему выводу делителя, а выходом — к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управляющий коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управляемого широтно-импульсного регуля тора, вход которого является входом указанного блока, и формирующего Я узла, выходы которого являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммутационно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цепь регулирующего элемента, выход управляющего коммутационного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла блока управления, а дополнительный источник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления.

2. Источник питания по п. 1, . В отличающийся тем, что в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы

11 сравнения и усилителя-формирователя с пряиыи и инверсным выходами, а формирующий узел состоит из задающего генератора несущей частоты с прямым и инверсным выходами, электронного коииутатора с четырьмя управляющими входами и одним блокирующим входом, являющимся блокирующим входом данного блока, схемы согласования, органа гальванической развязки.и усиления мощности, выполненного в виде двух двухтактиых преобразователей и двух выпрямителей, соединенных по цепи переменного тока с выходами, являющимися выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнения является входом данного блока, а к второму и третьему входам

25611 ее поотдельноети подключены источник опорного напряжения и формирова.тель пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора частоты квантования, а выход схемы сравнения подключен к входу усилителя-формирователя, прямой и инверсный выходы которого подключены поотдельности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к прямому и инверсному выходам задающего генератора несущей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласования подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической развязки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство питания, содержащее регулирующий элемент и блок управления (11.

Недостатками данного устройства являются отсутствие защиты от пропадания питающего узла защиты, защиты от перенапряжений в питающей сети, а 10 также йизкий КПД.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный источник питания, содержащий сетевой трансформатор, вторич- 15 иые обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам> вспомогательный выпрямитель включенйый в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагружен- 20 ный регулирующим элементом, блок управления,.состоящий из порогового управляющего элемента, входом подключенного к выходным выводам, а выхо» дои - .к управляющей цепи регулирую- 25 щего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактами, включенными в цепь регулирующего элемента (2) .

Недостатки известного устройства заключаются в низкой стабильности Зп выходного йапряжения и низком КПД устройства, а также в отсутствии за" щиты от перенапряжения в питающей сети. Низкая стабильность выходного напряжения в известном устройстве обусловлена относительной простотой схемы органа управления, выполненной с применением только двух активных элементов (транзистор и туннельный диод). Регулирующий элемент коммутирует все выпрямленное вспомогательным выпрямителем питающее напряжение с относительно высокой частотой.

В моменты запирания регулирующего элемента на его выводах возникают значительные всплески напряжения (так как происходит разрыв цепи, содержащей индуктивное сопротивление— первичные обмотки трансформатора .

Кроме того, в известном устройстве отсутствует защита от перенапряжения в питающей сети, защита от перегрузок по току и защита от исчезновения напряжений питающих различные узлы устройства. Недостатки снижают эксплуатационную надежность устройства.

Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повышении эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий сетевой трансфор3 112 матор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогательный выпрямитель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирующим . элементом, блок управления, вход которого относительно общей шины соединены с выходным выводом, а его выход-10 ные выводы подключены к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором> введены блок защиты от входных перенапряжений. с исполнительным уэлом15 в виде балластного резистора и шунтирующих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора, . с выпрямителем, подключенным к вторичным обмоткам трансформатора, с де лителем напряжения, подключенным относительно общей шины к выходу,выпрямителя, и с пороговой схемой, от- И носительно общей шины входом подключенной к среднему выводу делителя, а выходом — к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управляющий коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управляемого широтно-импульсного регулятора, вход которого является входом

35 указанного блока, и формирующего узла, выходы которо о являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммута40 ционно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цень регулирующего элемента, выход управляющего коммутацион45 ного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла блока управления, а дополнительный источ- =

50 ник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления.

5611 квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы сравнения и усилителя-формирователя с прямым и инверсным выходами, а формирующий узел состоит иэ задающего генератора не, сущей частоты с прямым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четырьмя управляющими входами с одним блокирующим входом, являющимся блокирующим входом данного блока, схемы согласования, органа гальванической развязки и усиления мощности, выполненного в виде двух двухтактных преобразователей, и двух выпрямителей, соединенных по цепи переменного тока с выходами, являющимися выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнения является входом данного блока, а к второму и третьему входам ее поотдельности подключены источник опорного напряжения и формирователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора частоты квантования, а выход схемы сравнения подключен к входу усилителяформирователя, прямой и инверсный выходы которого подключены поотдельности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к прямому и инверсному выходам задающего генератора несущей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласования подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической развязки.

Кроме того, в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты

На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного источника питания.

Источник питания содержит регулирующий элемент 1, управляющей цепью. подключенный к выходу блока управления, в состав которого входит управляемый широтно-импульсный регулятор 2, коммутационно-защитный узел 3, включенный силовыми контактами в питающую цепь устройства, сетевой трансформатор 4, выпрямитель 5, фильтр 6, вспомогательный выпрямитель 7. Нагрузка 8 подключена относительно общей шины к выходному выводу, а входным выводом является вывод 9, подключаемый к питающей сети. В блоке управления формирующий узел состоит из задающего гене11 б

3 11256 ратора 10 несущей частоты, электронного коммутатора 11, схемы 12 согласования, органа 13 гальванической развязки и усиления мощности, выполненном в виде двух двухтактных пре- S обраэователей, и двух выпрямите" лей 14 и 15, соединенньп(между собой.

В состав зиаротно-импульсного ре-, гулятора 2 блока управления входит 1О генератор 16 частоты квантования, формирователь 17 пилообразного напряжения, схема 18 срэвнения, ис-, точники 19 опорного напряжения и уси.. .литель-форжрователь 20 с прямым 15 и инверсным выходами, подключенными к коммутатору 11.

Кроме того, в состав устройства входит блок защиты от входных перенапряжений, состоящий иэ трансформатора 21, выпрямителя 22, делителя 23 напряжения (датчик перенапряжения), пороговой схемы 24 и исполнительного узла 25, вьтолненного в виде балластного резистора 26 и реле 27, обмотка которого подключена к выходу пороговой схемы 24.

Устройство содержит также управляющий коммутационный узел 28 с пороговым органом, узел 29 блокировки, дополнительный источник 30 постоянного напряжения, н датчик 31 тока, подключенный к входу узла 28.

Устройство работает следующим образом. 35

Переменное напряжение питающей сети с входной клеммы 9 через коммутационный защитный узел 3 подается на трансформатор 4, в цепи первичных обмоток которого включен 4о. вспомогательный выпрямитель 7 с регулирующим элементом 1, работающим в ключевом режиме. С вторичных обмоток трансформатора 4 напряжение поступает в выпрямитель 5, .45 фильтр 6 и нагрузку 8. Задающий генератор 16 частоты квантования формирует прямоугольные импульсы с заданной частотой, выбранной в 10-20 раэ выие частоты силовой 50 питающей сети.

Из прямоугольных импульсов задающего генератора 16 частоты квантования с помощью формирователя 17 пилообразного напряжения получает- 55 ся пилообразное напряжение. Пилообразное напряжение, напряжение управления цепи обратной связи с выхода устройства (нагрузки) и на- пряжение источника 19 опорного найряжения подаются на схему 18 сравнения. Схема 18 сравнения вырабатывает последовательность импульсов, длительность которых определяется величиной отклонения напряжения цени уПравления (выходного напряжения источника питания) от напряжения источника 19 опорного напряжения с частотой задающего генератора 16 частоты квантования. В усилителе-формирователе 20, выполненном на логических элементах, производится усиление и формирование крутых фронтов импульсов широтно-импульсной модуляции.(ЙИИ). Задающий генератор 10 несущей частоты вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой повторения в 5-10 раз выше частоты ШИИ. Импульсы ШИК, поступающие в электронный коммутатор 11, выполненный на логических элементах И-НЕ, суммируются (смешиваются) с прямоугольными импульсами заполнения задающего генератора 10 несущей частоты и через схему 12 согласования подаются в орган 13 гальванической развязки и усиления мощности, с выходов которого "пачки импульсов" ШИМ поступают на входы первого и второго выпрямителей 14 и 15. С выходов выпрямителей 14 и 15 окончательно сформированный двухполярный IIIHN сигнал поступает на управляющий вход регулирующего элемента 1. Такое построение органа гальванической развязки позволяет получить широкий диапазон регулирования коэффициента заполнения импульсов управляющего

ШИИ сигнала (практически от 0 до 1).

При перенапряжении в питающей сети с датчика 23 перенапряжения сети питания, питаемого через трансформатор 21 и выпрямитель 22, поступает повышенное напряжение в пороговую схему 24, которая выдает в исполнительный узел 25 отключаю- щий сигнал. Коммутирующее устройство реле 27 отключает цепь шунтирования балластного резистора 26.

Падение напряжения на балластном резисторе 26 резко увеличивается.

В результате происходит ограничение величины напряжения, поступающего на регулирующий элемент 1, Защита от пропадания вспомогательного напряжения источника пита11256

1О

7 ! ния обеспечивается в нормальном режиме работы подачей логической н и

1 на управляющий вывод электронного коммутатора 11, что обеспечивает работу источника питания по изложенному. В аварийном режиме срабатывает узел 29 блокировки, что приводит к подаче логического "О" на управляющий вывод электронного коммутатора 11, который обеспечивает закрывание регулирующего элемента 1,, Это приводит к размаканию первичных обмоток трансформатора, и выходное напряжение источника питания снижается до нулевого значения.

11 8

Защита от токовой перегрузки и короткого замыкания обеспечивается тем, что увеличивается падение напряжения на датчике 31 перегрузки по току, срабатывает пороговый орган управляющего коммутационного узла 28, в результате чего коммутационное защитное устройство 3 отключает напряжение питающей сети. б

Благодаря введенным средствам повышается стабильность выходного напряжения, увеличивается КПД предлагаемого устройства. Одновременно средства защиты повышают эксплуатационную надежность.

ВНИИ Заказ 8539/36 Тираж 841 .. Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óèrîðîä, ул.Проектная, 4