Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике иможет быть использов ано в.о вторичных источниках питания. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит инвертор 1, блок выпрямления и фильтрации 3, блок управления (БУ) 5, блок переключения (БП) 10. Выполнение коммутатора 9 БП 10 на переключакнцих контактах электромеханического реле и подключение через размыкающие контакты 13, 14 и балластный резистор 15 конденсатора 1 1 к входу, а через замыкающие контакты 7, 8 - к шинам питания БУ 5 обеспечивают повьшение КПД. Указанное усовершенствование одновременно автоматически опрашивает состояние выхода стабилизированного инвертора , а также при устранении перегрузки или короткого замыкания происходит автоматическое включение преобразователя. При низковольтном, напряжении питания устройство просто и дешево. В БП 10 введены генератор тактовых импульсов (ГТИ), формирователь сигнала управления и двухуровневьш компаратор, что позволяет изменять сигнал на компараторе при уменьшении выходного напряжения до второго порога срабатывания. Приведен ваиант выполнения ГТИ на.однопереход- ,м транзисторе. З.з.п. ф-лы, 4 ил. с $ (Л to 4 ijib Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1244760 А 1 цц 4 Н 02 M 3/335

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИЙ (21) 3786355/24-07 (22) 31.08.84 . (46) 15.07.86 ° Бюл. № 26 (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (72) В.В.Афанасенко, Ф.Ф.Котченко, В. А.Домбровский, В.И.Марчук и В.М.Редько (53) 621. 314. 57 (088. 8) (56) Букреев С.С. Силовые электронные устройства. Введение в автоматизированное проектирование. М.:

Радио и связь, 1982, с. 205.

Устройство вторичных источников электропитания РЭА. Сборник статей

МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского. M.

1976, с. 53, рис. 1. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится .к электротехнике ю может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — повышение КПД.

Устройство содержит инвертор 1, блок выпрямления и фильтрации 3, блок управления (БУ) 5, блок переключения (БП) 10. Выполнение коммутатора 9

БП 10 на переключающих контактах электромеханического реле и подключение через размыкающие контакты 13, 14 и балластный резистор 15 конденсатора 11 к входу, а через замыкающие контакты 7, 8 — к шинам питания

БУ 5 обеспечивают повышение КПД. Указанное усовершенствование одновременно автоматически опрашивает состояние выхода стабилизированного инвертора, а также при устранении перегрузки или короткого замыкания происходит автоматическое включение преобразователя. При низковольтном. напряжении питания устройство просто и дешево. В БП 10 введены генератор тактовых импульсов (ГТИ), формирователь сигнала управления и двухуровневый компаратор, что позволяет изменять сигнал на компараторе при уменьшении выходного напряжения до второго порога срабатывания. Приведен ваиант выполнения ГТИ на однопереход" ..м транзисторе. 3 .з.п. ф-лы, 4 ил.

l 244760

10

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении источников вторичного питания.

Цель изобретения — повышение КПД.

На фиг. 1 приведена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, на фиг. 2 — схема блока переключения с расширенными функциональными возможностями по величине тока и времени заряда конденсатора, на фиг. 3 — функциональная электрическая схема блока переключения, позволяющего задавать период пов-. торения его подключения к If инам питания схемы управления „ на фиг. принципиальная схема блока переключения.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит инвертор 1, подключенный си-, ловым входом к входным выводам 2.

Выход инвертора 1 через блок 3 выпрямления и фильтрации соединен с выходными выводами 4, к которым подключены одновременно вход блока 5 управления непосредственно и шины питания этого блока через выпрямитель (диод) 6..

Выход блока 5 управления соединен с управляющим входом инвертора 1.

Шины питания блока 5 управления соединены через замыкающие электромеханические контакты 7, 8, входящие в состав коммутатора 9 блока 10 переключения, к конденсатору 11. Конденсатор 11, параллельно которому подключен измерительный элемент 12 блока переключения, посредством размыкающих электромеханических контактов

13, 14, входящих в состав коммутатора 9 блока 10 переключения, соединен с входными выводами 2 через балластный резистор 15.

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

В момент включения стабилизированного преобразователя напряжение с источника входных выводов 2 подается одновременно на инвертор 1 и через балластный резистор 15 и нормально замкнутые контакты 13 и 14 на конденсатор 1 1 и измерительный элемент 12 блока 10 переключения.

Инвертор 1 не работает, так как на его управляющем входе отсутствует необходимый сигнал вследствие того,,что на блок 5 управления питающее на15

50 пряжение не подается. Конденсатор l1 заряжается через балластный резистор

15. При достижении на нем заданной величины напряжения измерительный элемент 12 срабатывает, размыкает контакты 13, 14 и замыкает контакты

7, 8,подключая тем самым заряженный. конденсатор 11 к шинам питания схемы

5 управления. 3а счет электрического заряда, накопленного конденсатором

11» блок 5 управления начинает работать и подавать соответствующие сигналы на управляющий вход инвертора 1.. который начинает ПРеобразовывать пос1 тоянное напряжение на вход;ньтх выводах 2 в переменное. Переменное напряжение необходимой величины с

1 выхода инвертора 1 поступает на блок

3 выпрямления и фильтрации, где оно преобразуется в требуемое постоянное напряжение и где производится фильтрация переменных составляющих. Отфильтрованное постоянное напряжение подается на выходные выводы 4, вход блока 5 управления и через диод 6 на шины питания блока 5. Если нет перегрузки или короткого замыкания, то дальнейшее питание блока 5 управления после запуска осуществляется от стабилизированного выхода 4, напряжение которого поддерживает измерительный элемент 12 коммутатора

9 в состоянии, когда контакты 7, 8 замкнуты и конденсатор 11 подключен к шинам питания блока 5 управления.

Если же на выходе стабилизированного инвертора короткое замыкание или перегрузка, т.е. напряжение на стабилизированном выходе не достигает требуемой величины, измерительный элемент 1? размыкает контакты 7, 8 и замыкает контакты 13 14. Конденсатор 11 начинает заряжаться и процесс повторяется. Следовательно, блок 10 переключения в этом случае выполняет одновременно и роль устройства, автоматически опрашивающего состояние выхода стабилизирован-, ного инвертора. При устранении перегрузки или короткого замыкания стабилизированного преобразователя блок 10 переключения включает его автоматически.

В случае, когда переключателем является низковольтное электромагнитное реле постоянного тока, достигается предельная простота устройства и наименьшая его стоимость.

1 1244

Однако у реле постоянного тока нестабильны пороги его включения и выключения и от образца к образцу они меняются в больших пределах.

Это является существенным недостатком этого устройства, так как при низком напряжении включения реле, энергия, накопленная в конденсаторе

11, и напряжение на нем могут оказаться недостаточными для запуска >0 блока 5 управления и соответственно инвертора 1. Низкое напряжение выключения реле опасно тем, что при перегрузке инвертора энергия на схему управления некоторое время пода- 15 ется с конденсатора 11. Активные элементы, например транзисторы инвертора, входят в активный режим работы, что может, привести к выходу из строя. 20

Более соверШенным. является блок 10. переключения, функциональная схема которого кроме обмотки электромагнит7 ного реле 16 постоянного .тока с электромеханическими контактамю 7, 8 и

13, 14, содержит электронный ключ

17 и двухуровневый компаратор 18 постоянного напряжения, причем обмотка реле подключена к конденсатору

11 через электронный ключ 17, уп- 30

I равляющий вход которого соединен с выходом компаратора 18 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом. 35

Конденсатор 11 з аряжается, как и раньше, через нормально замкнутые контакты 13, 14 и балластный резистор 15, когда напряжение на конденсаторе 11 достигает заданной вели- 40 чины — первого уровня компаратора

18 постоянного напряжения. Компаратор

18 формирует сигнал, открывающий электронный ключ 17 и включающий об.мотку реле 16, которое размыкает 45 контакты 13, 14 и замыкает контакты

7 и 8, подавая питание на блок 5 управления. Если напряжение на конденсаторе 11 уменьшилось, но не достигло некоторой заданной величины — 50 .второго уровня компаратора 98 постоянного напряжения, то состояние реле не изменяется и конденсатор 11 остается подключенным к шинам питания блока 5 управления (фиг. 1), Ес- 55 ли напряжение на конденсаторе 11 уменьшается до второго уровня срабатывания компаратора 18, то сигнал

760 4 на выходе компаратора 18 скачкообразно изменяется таким образом, что электронный ключ 17 закрывается и прерывает ток через обмотку электромагнитного реле 16, в результате чего размыкаются контакты 7, 8 и замыкаются контакты 13, 14. Конденсатор 11 снова начинает заряжаться через балластный резистор 15 и зам- . кнутые контакты 13, 14. Процесс пе- . реключения конденсатора 11 повторяется. Если на выходе преобразователя имеется перегрузка, то, как и раньше, блок 10 переключения автоматически через некоторый период включает его.

Однако используя данную схему, невозможно регулировать этот период в широких пределах, так как время заряда конденсатора 11 не может быть очень большим вследствие больших токов утечки конденсатора 11, который, как правило, является электролитическим конденсатором.

Этот недостаток устранен в схеме блока 10, куда дополнительно введены генератор .19 тактовых импульсов и формирователь 20 сигнала управления.

При этом управляющий вход электронного ключа 17 соединен с выходами двухуровневого компаратора 18 постоянного напряжения и с генератором 19 тактовых импульсов через формирова-. тель 20. сигнала управления.

Отличие работы этого устройства от .описанного состоит в том, что после того, как напряжение на конденсаторе 11 достигнет первого пороra срабатывания компаратора 18, подключается к питанию генератора 19 тактовых импульсов и одновременно подается с выхода компаратора 18 сигнал на формирователь 20 сигнала управления. Однако сигнал на выходе формирователя 20 управляющего сигнала изменяется только в том случае, когда на второй его вход поступает также сигнал с выхода генератора 19 тактовых импульсов. После этого управляющий сигнал на входе электронного ключа 17 открывает этот ключ и поддерживает его в открытом состоянии до тех пор, пока сигнал на выходе компаратора 18 не.изменится.

Сигнал на выходе компаратора 18 изменяется лишь в том случае, когда выходное напряжение преобразователя уменьшится до второго порога срабатывания компаратора 18.

1э447бО

1! r3 I1z ! ! !! ! !

В блоке 10 переключения генератор 19 тактовых импульсов выполнен на однопереходном транзисторе 21, в качестве формирователя 20 сигнала управления используется триггер на туннельном диоде 22. Электронным ключом 17 является биполярный транзистор, двухуровневый компаратор 18 выполнен на стабилитронах 23, 24 и биполярном транзисторе,25.

Формула из обретения

1. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор, блок вынрямления и фильтрации, конденсатор, балластный резистор, блок переключения с измерительным входом и коммутатором 2!1 и выпрямитель, подключенный входом к выходным выводам, соединенным через блок выпрямления и фильтрации с выходом инвертора, подключенного силовым входом к входным выводам, а управляющим входом — к выходу блока управления, входом соединенного с выходными выводами, а шинами питания через коммутатор блока переключения — с выводами конденсатора, сое- 0 диненными с измерительным входом блока переключения, причем балластный резистор первым выводом соединен с первым входным выводом, о т л -и — . ч а ю шийся тем, что,, с целью повышения КПД, указанный коммутатор выполнен по меньшей мере на одной паре переключающих контактов электромеханического реле, причем через размыкающие контакты коммутатора и балластный резистор конденсатор соединен с входными выводами, а через замыкающие — с шинами питания блока управления, соединенным с выходом выпрямителя.

2, Преобразователь по п. 1, о. т л и ч а ю шийся тем, что блок переключения выполнен на электромагнитном реле с двумя парами переключающих контактов, обмотка которого подключена параллельно конденсатору.

3, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок переключения снабжен электронным ключом, двухуровневым компаратором постоянного напряжения и электромагнитным реле с по меньшей мере одной парой перекидных контактов, обмотка которого через. электронный ключ подключена параллельно конденсатору, управляющий вход электронного ключа соединен с выходом компаратора постоянного напряжения, вход которого подключен параллельно конденсатору °

4„ Преобразователь по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что., блок переключения снабжен генератором тактовых импульсов и формирователем сигнала управления, причем управляющий вход указанного электронного ключа соединен с выходом компаратора постоянного напряжения и с выходом генератора тактовых импульсов через формирователь сигнала управления.

1244760 йм4

Составитель Н.Цишевская

Редактор Н.Швыдкая ТехредМ.Ходанич Ко ектор Л.Пилипенко рр .Заказ 3926/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприя тие r. Ужгород, ул. Проектная, 4