Импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЖЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, .содержащий последовательно включенные усилитель мощности, вьшрямитель и LC -фильтр, дроссель которого имеет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, измерительно-усилительный узел, вход которого подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора LC -фильтра , а выход - к первому входу тклпульсного управляющего узла, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную обмотку дросселя LC -фильтра подключен к минусовому выходу выпрямителя, а выход - к второму входу импульсного управляющего узла , второй вход порогового узла подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора L С -фильтра ,отличающийс я тем, .что, с расширения его функциональных возможностей путем повышения температурной стабильности порога срабатывания защиты, в него введен резистор, подключенный меяду первым входом порогового узла и плюсовым выходом выпрямителя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(51) G 05 F 1/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и отнРытий

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3604079/24 -07 (22) 13.06.83 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) В.А. Белов (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 654941, кл. G 05 F 1/58, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 860034, кл. С 05 F 1/58, 1983. (54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, .содержащий последовательно включенные усилитель мощности, выпрямитель и L(. -фильтр, дроссель которого имеет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первич- ной обмотки, измерительно-усилительный узел, вход которого подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора (.(. -фильтра, а выход — к первому входу им пульеного управляющего узла, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную обмотку дросселя LC -фильтра подключен к минусовому выходу выпрямителя, а выход к второму входу импульсного управляющего ysла, второй вход порогового узла подключен к точке соединения первич" ной обмотки дросселя и конденсатора. С ôèëüòðà, о т л и ч а ю щ и йс я тем, .что, с цепью расширения

его функциональных возможностей путем повышения температурной стабильности порога срабатывания защиты, в него введен резистор, . подключенный между первым входом порогового узла и плюсовым выходом выпрямителя.

2. Стабилизатор по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что сечение вторичной обмотки дросселя выбирается из соотношения у 1Si

Ен

1130850 где 1 — ток через вторичную обмотку дросселя, I ток нагрузки, S„сечение первичной обмотки дросселя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизированным источникам электропитания.

Известен импульсный стабилизатор напряжения, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий 5 элемент, к управляющему входу которого подключен выход импульсного управляющего узла, входом соединенного с измерительно-усилительным узлом, датчик напряжения, пропорционального току нагрузки, и пороговое устройство, входы которого подключены к выводам датчика, а выход соединен с входом управляющего узла f13, Недостатком такого устройства является то, что в нем в качестве датчика напряжения, пропорционального току нагрузки, применен резистор, включенный последовательно с дросселем в силовую цепь стабилизатора.

Мощность, рассеиваемая на резисторе, снижает КПД устройства, что особенно заметно при низких выходных напряжениях стабилизатора.

Наиболее близким к изобретению .является импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок,. содержащий последовательно включенные усилитель. мощности, выпрямитель и, -фильтр, дроссель которого име- 30 ет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, иэмерительно-усилительный узел, вход которого подключен к конденсатору ЬС -фильтра, выход " З к первому входу импульсного управляющего узла, выход которого подключен к управляющему входу усилителя. мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную обмот- 4р ку дросселя подключен к минусовому выходу выпрямителя, а выход - к второму входу импульсного управляю-. щего узла, второй вход порогового элемента к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора LC -фильтра 5 23.

Недостатком известного стабилизатора является то, что используемый в качестве обмоточного провода сглаживающего дросселя медный провод имеет значительный температурный коэффициент сопротивления, достигающий (4-5) 10 град . Для диапазона изменения температуры

О (0-60) С погрешность порога срабатывания схемы защиты по этой причине составляет приблизительно

+15X, что является недопустимым.

Введение дополнительных цепей температурной коррекции усложняет устройство и не позволяет получить полную компенсацию погрешности во всем диапазоне изменения температуры.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стабилизатора путем повышения температурной стабильности порога срабатывания защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок, содержащий последовательно включенные усилитель мощносги, выпрямитель и LC -фильтр, дроссель которого имеет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, иэмерительно-усилительный узел, вход которого подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора -фильтра, а выход - к первому входу импульсного управляющего узла, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную

Импульсный стабилизатор работает следующим образом.

Во включенном состоянии на вторичной обмотке дросселя 5 формирует- 50 ся переменное напряжение, равное

ЭДС самоиндукции первичной обмотки, так как первичная и вторичная об мотки имеют равное число витков.

Поскольку два одноименных вывода 55 обмоток соединены между собой, а напряжение на первичной обмотке может быть представлено в виде суммы

01 =IH 811 - va =Imageð з 1 обмотку дросселя l| -фильтра подключен к минусовому выходу выпрямителя, а выход — к второму входу импульсного управляющего узла, второй вход порогового элемента — к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора 1 C--фильтра, введен резистор, подключенный между первым входом порогового узла и плюсовым выходом выпрямителя.

Кроме того, сечение вторичной обмотки сглаживающего дросселя выбирается из соотношения

5- 1$1 н где 1 — ток через вторичную обмотку сглаживающего дросселя, 1н — ток нагрузки, — сечение первичной обмотки сглаживающего дросселя.

На чертеже приведена функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения с защитой от перегрузок.

Импульсный стабилизатор напряжения содержит входные выводы 1, усилитель 2 мощности и выпрямитель 3, подсоединенный к первичной обмотке

4 сглаяявающего дросселя 5. второй вывод которого подключен к первому .входу порогового узла 6, к выходным выводам 7 и к входу измерительноусилительного узла 8. Параллельно выходным выводам установлен конденсатор 9 фильтра. Выходы пороговог6 устройства и измеритепьно-управляющего узла подсоединены к входам импульсного управляющего узла 10. выходом соединенного с управляющим входом усилителя .мощности.

Вторичная обмотка 11 сглаживающего дросселя одним выводом соединена с одноименным выводом первичной обмотки, а BtopbM — с BtopbM входом порогового узла и через резистор

12 с общей шиной.

130850 4

ЭДС самоиндукции и напряжения на активном сопротивлении обмотки, то между двумя другими концами и соответственно между входами порогового устройства 6 действует напряжение, равное напрйжению на активном сопротивлении первичной обмотки дросселя минус падение напряжения на вторичной обмотке. Указанное напряже10 ние пропорционально току, протекающему через дроссель, и, следовательно, току нагрузки.

Ток через вторичную обмотку 11 сглаживающего дросселя задается ре15 эистором 12 и выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на обмотке быпо равньм падению напряжения на первичной обмотке при максимальном токе нагрузки.

20 При номинальном токе нагрузки па-. дение напряжения на вторичной обмотке сглаживающего дросселя превышает падение напряжения на первичной обмотке, и пороговый узел находится

25 в отключенном состоянии. При превышении током нагрузки максимального значения падение напряжения на первичной обмотке дросселя превышает. . падение напряжения на вторичной обмотке, и пороговый узел включается, запирая своим выходным сигналом импульсHbIH управляющий узел и тем самым усилитель 2 мощности.

После эапирания усилителя мощнос35 ти ток через дроссель постепенно уменьшается до величины, при которой пороговый узел возвращается в исходное состояние, и усилитель мощности вновь вступает в работу.

При последующем возрастании тока нагрузки до максимального значения пороговый узел вновь срабатывает.

Процесс повторяется периодически до тех пор, пока проводимость наг45

5 руэки Не уменьшится до величиные обеспечивающей допустимое значение выходного тока устройства.

Таким образом, при любой nposoдимости нагрузки выходной ток стабилизатора не превышает заданного допустимого значения.

Проведем далее математический анализ параметров схемы эащнтй.

Падения напряжения на обмотках сглаживающего дросселя соответственно равны

1130850 - 6 входах, равной нулю,,намотка обмоток дросселя осуществлена в два провода, т.е. 1 (, и учитывая, что в момент срабатывания защиты Ц = П получают

Составитель Е. Калинкин

Техред И.Асталош

Корректор 0 Билак

Редактор P. Цицика

Заказ 9б10/35 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где U — падение напряжения на перФ вичной обмотке дросселя, U IIRpeHHe напряжения Hs BTo ричной обмотке дросселя, — ток нагрузки — ток через вторичную .обмотку дросселя, — длина провода первичной об. мотки дросселя, 8 - длина провода вторичной обмотки дросселя, $ — сечение первичной обмотки дросселя;

Х вЂ” сечение вторичной обмотки дросселя;

Я вЂ” удельное сопротивление провода обмотки, Допуская, -что входной ток порогового узла приблизительно равен нулю, срабатывание порогового узла происходит при разности потенциалов на

З = (1)

5у 5 .

Из соотношения (1) следует, что все температурные и временные нестабильности параметров обмоток дросселя при этом из рассмотрения исключаются, т.е. обеспечивается независимость порога срабатывания защиты .от температуры.

Ток через вторичную обмотку дросселя может быть выбран достаточно малым при соответствующем выборе сечений первичной и вторичной обмоток.