Стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах стабилизированного вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение надежности путем снижения пульсаций выходного напряжения в режиме ограничения тока. Стабилизированный источник питания ...j4 as . а содержит инвертор 1, трансформатор 8, выпрямитель 10, фильтр 11, усилитель .19 обратной связи, компаратор 18 широтно-импульсного модулятора, задаюЕций генератор 7, генератор 14 пилообразного напряжения, опорный ограничитель 15 напряжения, формировательраспр еделитель 6 импульсов управления , блок 21 защиты. При возникновении перегрузки по току введенный опорный ограничитель 15 вызывает через cooTBeTCTByroiipie узлы управления уменьшение длительности импульсов тока через транзисторы инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения без увеличения пульсаций . При определенном минимальном уровне выходного напряжения срабатывает защита по минимуму, обеспечивая выключение транзисторов инвертора .. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. 22

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1390736 А1 л) 4 H 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Зри

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4„

H АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4137980/24-07 (22) 24,10.86 (46) 23 ° 04.88. Бюп. 9 15 (72) М,Я.Бочарников, В.M.Коновалов, В.Х,Биктемиров и О.С.Овсянников (53) 621.316.722 ° 1 (088.8) (56) Мкртчан Ж,А, Электропитание электронно-вычислительных машин. M.:

"Энергия", 1980, с. ?5-76, Авторское свидетельство СССР

Р 1163437, кл . Н 02 М 3/335, 1984 ° (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах стабилизированного вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение надежности путем снижения пульсаций выходного напряжения в режиме ограничения тока, Стабилизированный источник питания

4 содержит инвертор 1, трансформатор 8, выпрямитель 10 фильтр 11, усилитель

19 обратной связи, компаратор 18 широтно-импульсного модулятора, задающий генератор 7, генератор 14 пилообразного напряжения, опорный ограничитель 15 напряжения, формировательраспределитель 6 импульсов управления, блок 21 защиты. При возникновении перегрузки по току введенный опорный ограничитель 15 вызывает через соответствующие узлы управления уменьшение длительности импульсов тока через транзисторы инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения без увеличения пульсаций. При определенном минимальном уровне выходного напряжения срабатывает защита по минимуму, обеспечивая выключение транзисторов инвертора, 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

1390736

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах стабилизированного вторичного электропитания.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения пульсаций выходного напряжения в режиме ограничения тока.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизированного источника питания; на фиг. 2 и 3— принципиальная электрическая схема формирователя — распределителя импульсов управления; на фиг. 4 временные диаграммь., поясняющие работу устройства.

Стабилизированный источник питания содержит мостовой инвертор 1 с входными выводами 2 и 3 для подачи напряжения питания U и с нагрузочными выводами 4 и 5,, формировательраспределитель 6 импульсов управления, задающий генератор 7, трансформатор 8, датчик 9 тока, выходной выпрямитель 10, выходной фильтр 11, выпрямитель 12 сигналов датчика 9 тока,. балластный резистор 13, гене- . ратор 14 пилообразного напряжения, опорный ограничитель 15 напряжения, выполненный на резиcтивном делителе

16 напряжения и диоде 17, широтчоимпульсный модулятор (ШИИ) 18, усилитель 19 обратной связи, подключенный одним из входов к источнику

20 опорного напряжения, блок 21 защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения, входом соединенный с выходным выходом 22 относительно общей шины 23, блок. 24 вспомогательных напряжений, предназначенный для питания функциональных узлов стабилизированного источника питания.

Первичные обмотки трансформатора

8 и трансформатора датчика 9 тока включены последовательно и подключены к нагрузочным выводам 4 и 5 инвертора 1; вторичная обмотка трансформатора 8 через выходной выпрямитель 10 и выходной фильтр 11 подключена к выходным выводам 22 и 23.

Формирователь-распределитель 6 импульсов управления подключен выходами к базовым цепям транзисторов мостового инвертора 1 и к выводам 2, 3 и 4,5 инвертора. Усилитель 19 обратной связи подключен другим входом к выходному выводу 22, а выходом — к нием вторичных обмоток указанных трансформаторов и четырех диодов 4750 связи коммутаторов 43-46 с коллекторами соответствующих четырех транзисторов инвертора 1.

Управляющий, первый и второй тактовые и защитный входы формирователя

6 подключены внутри данного узла соответственно к первому входу первой группы И-НЕ 29, строб-входу вто50 рого D-триггера, к объединенным строб-входу первого D-триггера и второму входу группы И-НЕ и R-входу третьего D-триггера. RC-цепи 35 38 подключены своими средними выводами соответственно к S-входу триггера

27, к промежуточному входу первой группы И-НЕ 29, к R- âõîäó триггера

27 н к второму входу второй группы

ЗО

40 выходу опорного ограничителя 15 на пряжения и к одному из входов ШИИ 18, другой вход которого соединен с выходом генератора 14 пилообразного напряжения, а выход — с управляющим входом формирователя 6. Управляющий вход генератора 14 пилообразного напряжения соединен с выходом задающего генератора 7, который подключен к первому тактовому входу формирователя 6, второй тактовый вход которого соединен с инверсным выходом задающего генератора 7. Выпрямитель

i2 сигналов датчика 2 тока подключен входом к выходу датчика тока (вторичной обмотке трансформатора тока), одним выходным выводом к общей шине 23, а другим — через балластный резистор 13 — к сигнальному входу генератора 14 пилообразного напряжения, Блок 21 защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения подключен выходом к входу формирователя 6, Выходы блока 24 подключены к питающим выводам функциональных узлов устройства.

Формирователь-распределитель 6 импульсов управления состоит (фиг.2,3) иэ трех D — триггеров 25-27 1К-триггера 28, шести групп — 29-34 иэ двух последовательно соединенных элементов И-НЕ, четырех RC-цепей 35-38 задержки двух преобразователей-усилителей мощности 39 и 40 с трансформаторами 41 и 42 с входными обмотками 41.1,41.2 и 42,1 и 42.2 и выходными 41.3-41.6 и 42 ° 3-42.6, четырех мостовых диодно-резистивных коммутаторов 43 — 46 с диагональным включе1390736

И-НЕ 30. Выходы триггера 25 — прямой и инверсный соединены с первыми входами групп И-НЕ 31,32 соответственно. Выходы триггера 28 — прямой и инверсный — соединены с первыми входами групп И-НЕ 34,33 соответственно. Выход второй группы И-НЕ 30 соединен с вторыми входами групп И-НЕ, 31-34, а вход группы И-HE 30 соединен с прямым выходом триггера 27.

Прямой выход триггера 26 соединен с

1-входом триггера 28, инверсный выход триггера 26 соединен с D-входом данного триггера, с D-входом триггера 25 и с К-входом триггера 28.

Я,К-входы триггеров 25,26,28 подключены к цепям установа "1". D C-входы триггера 27 подключены к цепи установа "0" ° Выходы групп И-НЕ 31-34 по отдельности соединены с базами транзисторов преобразователей 39 и

40. Выходные обмотки 41.3-41 ° 6, 42.3

-42.6. включены соответствующим образом в диодно-резистивных коммута- 25 торах 43-46, выходы которых подключены к соответствующим выводам мостового инвертора 1.

Диаграммы напряжения (фиг,4) 51-63 иллюстрируют работу узлов устройства. Индексы при обозначении напряжения соответствуют позициям узлов или обозначениям выводов.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

При подключении к устройству питающего напряжения U> транзисторы инвертора 1 заперты и вступают в работу при подаче служебного напряжения U„„ на блок 24, так как при этом обеспечивается электропитание всех функциональных узлов устройства.

Начинает работать задающий генератор 7, вырабатывая прямоугольные импульсы удвоенной частоты 45 (фиг. 4; 51, 52), которые поступают на тактовые входы Т1, Т формирователя 6. Длительность импульсов с прямого выхода генератора 7 соответствует минимальному времени паузы между включенными состояниями транзисторов одной стойки мостовой схемы инвертора 1, что обеспечивает отсутствие сквозных токов, т..е. повьппает надежность. Одновременно в узле 14 формируется пилообразное напряжение, -55 на которое накладывается выпрямленное напряжение сигнала датчика 9 тока и которое сравнивается в ШИМ 18 с сигналом выхода усилителя 19 (фиг. 4; 53,54). С выхода ШИМ 18 прямоугольные импульсы (фиг.4; 55) поступают на управляющий выход формирователя 6. Логически обработанные сигналы в виде прямоугольных импульсов (фиг. 4; 56,57) поступают на входы преобразователей-усилителей

39 и 40 мощности, в результате чего формируются напряжения на выходных обмотках трансформаторов 41 и 42. (фиг.4; 58,59). Дальнейшая обработка напряжений происходит в коммутаторах 43-46, так что на управляющие входы инвертора 1 поступают двуполярные сигналы (фиг.4; 60,61), обеспечивающие управление транзисторами инвертора 1. В результате в обмотках трансформатора 8 формируются двуполярные прямоугольные напряжения с паузами между положительными и отрицательными импульсами (фиг. 4; 62,63), Далее переменное напряжение выпрямляется выпрямителем 10 и фильтруется фильтром 11, вследствие чего на выходах 22 и 23 выходное напряжение постоянно с учетом компенсации

6ых дестабилизирующих воздействий (изменения питающие напряжения Uð и тока нагрузки).

При увеличении тока нагрузки сверх определенного значения сигнал с датчика тока увеличивается и суммарный сигнал (фиг.4, 54) начинает достигать значения уровня ограничения, сформированного узлом 15, вследствие чего ограничивается время открытого состояния транзисторов инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения Б ц,, при определенном его минимальном значении срабатывает компаратор минимума блока 21 защиты и переключает триггер 27, с выхода которого сигнал "0" обеспечивает запрет (через группу И-НЕ 30) прохождения управляющих сигналов через входы группы И-НЕ 31-34, что вызывает срыв работы преобразователей

39, 40 и соответствующее запирание транзисторов инвертора 1. Перегрузка по току и короткое замыкание нагрузки ведут к аналогичному срабатыванию защиты. RC-цепи 35, 37, 38 обеспечивают необходимые исходные состояния логических элементов при включении

U, . RC-цепь 36 совместно с группой

И-НЕ 29 обеспечивает, во-первых, формирование минимального времени

1З.)One паузы, во-вторых, импульсный режим управления во всем диапазоне скважности, Во время режима отсечки по току вьгходное напряжение снижается так, 5 что на внешней характеристике отсутствует вертикальный участок, что соответствует более устойчивой работе устройства в режиме стабилизации напряжения. Зтот режим работы эквивалентен снижению опорного напряженпя в контуре стабилизации напряженйя за счет увеличивающегося сигнала с датчика тока. Такое формированИе процессов сопровождается существенно сниженными значениями пульсаций выходного напряжения в данном режиме„

Таким образом, введение новых средств и новых связей позволяет снизйть пульсации выходного напряжения в режиме, граничном с перегрузкой по току, что обеспечивает устойчивую работу в этом режиме, вследствие чего повышается надежность устройства, формула и э о б р е т е н и я

1. Стабилизированный источник питания, содержащий мостовой инвертор, к выходным выводам которого подключены последовательно соединенные первичная обмотка трансформатора и

Измерительный элемент датчика тока, выходной выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, выходной фильтр, включенный между выходным выпрямителем и выходными выводами, один из которых является

40 общим, формирователь-распределитель

Импульсов подключенный выходами к управляющим входам инвертора, усилитель обратной связи, подключенный входами по отдельности к выходному

45 выводу и к источнику опорного напряжения, широтно-импульсный модулятор, Подключенный выходом к управляющему входу формирователя-распределителя, одним входом — к выходу усилителя обратной связи, а другим — к выходу генератора пилообразного напряжения,управляющий вход которо о соединен с выходом задающего генератора, выпрямитель сигналов датчика тока, подключенный входом к выходу датчик;а тока, в одном из своих выходных выводов к общему выводу, блок защиты по минимуму и максимуму выходно го напряжения, подключенный входом и -выходом соответственно к выходному выводу и входу формирователя-распределителя, и блок вспомогательных напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения пульсаций выходного напряжения в режиме ограничения тока, в него введены балластный резистор и ограничитель напряжения, выполненный на резистивном делителе напряжения, подключенном между общим выводом и вьгходным выводом блока вспомогательных напряжений, и разделительном диоде, включенном между средним выводом указанного делителя и выходом усилителя обратной связи, генератор пилообразного на— пряжения снабжен сигнальным входом, который соединен с другим выходным выводом выпрямителя сигналов датчика тока, через включенный между ним и общим выводом балластный резистор, задающий генератор снабжен инверсным вьгходом, а формирователь †распределитель импульсов снабжен первым и вторым тактовыми входамй, к которым по отдельности подключены соответственно прямой и инверсный выходы задающего генератора.

2. Источник питания по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что формирователь-распределитель импульсбв содержит три D-триггера, JK-триггер, шесть групп из двух последовательно соединенных элементов И-НЕ, четыре последовательные RC-цепи, два преобразователя-усилителя мощности с трансформаторами и четыре мостовых диодно-резистивных коммутатора с диагональным включением вторичных обмоток указанных трансформаторов, при этом управляющим, первым и вторым тактовыми и защитными входами формирователя-распределителя являются соответственно первый вход первой группы И-НЕ, строб-вход второго

D-триггера, объединенные строб-вход первого D-триггера и второй вход первой группы И-НЕ и R-вход третьего Р-триггера, а выходами данного узла — разнополярные выводы указанных вторичных обмоток двух трансформаторов преобразователей-усилителей мощности, причем S- R-входы первого и второго D-триггеров, S- К-входы и один из К-входов JÊ-триггера

13907

7 подключены на установ "1", первая, четвертая и третья RC-цепи включены между питающим и общим выводами, а к средним их выводам подключены по отдельности соответственно S- R-входы третьего D-триггера и второй вход второй группы И-НЕ, первый вход которой соединен с выходом третьего

D-триггера, а выход — с вторыми вхо дами третьей-шестой групп И-НЕ, вторая RC-цепь включена между вторым входом первой группы И-НЕ и общим выводом, а средний вывод ее с межэлементным выводом данной группы

И-НЕ, D- и строб-входы третьего Dтриггера подключены на установ "0", D-входы первого и второго D-триггеЗб ров объединены и соединены с другим

К-входом JK — триггера и инверсным выходом второго D-триггера, прямой выход которого соединен с J-входом

JK òðèããåðà, строб-вход которого соединен с выходом первой группы И-НЕ, прямой и инверсный выходы первого

D-триггера и инверсный и прямой выходы JK-триггера соединены через соответственно третью, четвертую, пятую и шестую группы И-НЕ с базами транзисторов соответственно первого и второго преобразователей-усилителей мощности выходные обмотки трансформаторов которых включены попарно в диагонали мостовых диодно-резистивных коммутаторов.

1390736

Составитель И.Войтович

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Редактор С.Патрушева

Заказ 1779/53

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4