Источник питания постоянного напряжения с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель - расширение функциональных возможностей при сохранении эффективной защиты. Эта цель достигается введением высокочастотного выпрямителя 28 с дополнительной обмоткой силового трансформатора 3, переключателей 29, 30, 32 ÷ 34 напряжения сети, преобразователя 31 постоянного напряжения сети в высокочастотное переменное и дополнительного узла защиты на элементах 35 ÷ 42. При этом обеспечивается работа источника от сетей как переменного, так и постоянного (изолированного и неизолированного от корпуса) напряжения, устойчивое включение, малый уровень помех, снижение потерь мощности, габаритов и массы. 1 ил.

СОНЗЗ СОБЕТСК1,(СОЦИА Л ИСТИЧЕС<-1И Х ,РЕСПУБЛИК

1511 1 С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТГЗУ

Cr

М 4

Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4296916/24-07 (22) 11 .08.87 (46) 23.11.89. Бюл. 11 4э (72) Э.И.Лагун и Л.В.Скоробутова (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свиде-,ельстI о СССР

1<< - 736067, кл. G 05 Г 1/56, 1 978.

Авторское свидетель с тво ГССР

М 1097990, кл. G 05 ". 1/569, 1984. (54) ИСТОЧН1Б П1 .ТАН11Я ПОСТОЯ1П1ОГО 11A—

ПРЯЖЦ111И С ЗА1 11 .ТОЙ (57) Иэ обретение относится к электро— технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель — расщире << ункцйональных воэ— можностей при сохранении эЛАективной

„„SU„, 1524033 А 1

2 з эщиты. Зта;;е>;ь достl! l а < с я; IIем высокочастотного выпрямителя 28 с дополнительной обмоткой силовс го трансформатора 3, п«рек.1к<чателс и

30, 32-34 напряжения сети, преп«ра— э <вателя 31 постояннс 1 о напряжения сети в высокочастотное пеpc м нное и дополнительного уэла эащиты на элементах: 35 — 42. При этом обеспе <>и а«-.— ся работа источника от .-ете1 как пер...;«н1ого, так и иа тоянног (иэолировгп ого и неизоль<рованного от корпуса) напряжения, устойчивое вклк <<ение, малый уровень помех, снижение по ерь мощности, габаритов и массы.

1 ил.! 5240 !3

Из об рет ение относится к злек тро†технике и может бьггь использовано во вторичных источи иклх электропитания.

Кель — расширен ие <33унк ци и аль н ых

5 возможностей при сохранении эффек— тивной защиты.

На чертеже привед< на функционлль— нля схема источника питания нос T<)HII ного напряжения с защитой.

ИСтаЧННК СОПЕРжнт ВЫПРЯМИТЕЛЬ l сетевого напряжения с <ни Ib Tpo>!, выход которого <3адключе<3 к и реоб разов ателю 2 настоянного напряжения в переменное высокочастотное, вых <д которого подключен к паслсдавлтельн< соединенным первичным обм< тклм сил ваги

Высокочастотного транс форматор," 3 и трансформатора 4 гака, в<н<рямители

5 высокочастотного напряжения о <1!! I»I,— трлми, подключенные к вторичным Об— моткам силового высикачас татног о трансформатора 3, <.тлбилизатиры 6 разнополярных напряжений, один выходной вывод которых соединен с корпусом, а входы падк:гючены к выходам соответствующих вьн<рямителей 5 высокочастотного напряжения, трансформатор

7, один из выводов первичной обмотки которого подключен к первому выводу 30 первого резистора 8, вторичная абмат— ка соединена с входом выпрямителя 9, выход которого подключен к первому накопительному конденсатору 1 0 и входу реллкслцииннога генератора 11, выходы которого подключены к катоду и управляющему электроду первого тири<.— тора 12, анод которого со<-динен с иб— щей шиной, задающий генератор 13, вход которого подключен к с габилит рону 14, 40 анод которого соединен с общей линой, а выход — с вышеуказанным преобразователем, выпрямитель 15 с фильтром и ре гулято ром уровня напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора 4 тока, а выходы к коллектору и эмиттеру первого тран— зистора 16, второй гиристор 17, катод и управляющий электроды которого соединены соответственно с эмиттерам

50 и коллектором первого транзистора 16, первый диод 18, катод которого соединен с катодом стабилитронл !4, лнод с анодом второго тиристора 17 и первым выводом второго резистора 19, второй вывод которого соединен с ка55

1 тодом второго диода 20, анод которого

СОЕДИНЕН < II 0JIO)K!IT< Jll 3<ЫМ В Ь1В<3ДОМ П Е Рваги накопительного,к.,Hденслтара 1 0 и коллектором. второго транзистора 21, эмиттер которого <-О< Динен с общей шиной, бл 3л — с первым выводом третьего !

3<:вист< р < 2, трс1ий диод 23, анод ка Орава соединен с первым выводом четвертuro ре исти, 24, !3торой вывод которого «оед»нен г ка 3<3дом первого тиристирл 12, пятый; иэистор 25, сое— лип< нный пер»ым 3ы» д, и с базой первого тр,и<э»стар.< 1(..миттер которо— га < ис Ди< H < абщгй ли!<с й, второй к н<:,,енс.<т Зр 26: ше .т<: резистор 27, саединенн

36 отрицательному выводам

«бщей щ3шой, первый ?9 и второй 30

ПЕ P<-. КЛЮЧ атЕЛИ, ПОДВИ.Ю<ЫЕ К ОН таК тгя которых соединен .. Ветственна с пОлажите ". и >II !I О1 p <дательной ВхОдны ми к.<:< мм .: . 3 I: чникл питания, преобрл3< ватель 31 пистияннога питающего

H

1 кото рого соединен с базой третьего транзHc тара 35 втс рай — < пс н г<м Ilû-. водам тре<ьего Io«денс !тарл 17, вто1524033

15 рой вывод которого соединен с эмиттером третьего транзистора 35, вось— мой резистор 38, первый вывод которого соединен с вторым выводом седьмого резистора 36, второй — с первым неподвижным контактом первого переключателя 29, второй неподвижный контакт которого соединен с подвижным контак— том пятого переключателя 34 и вторым выводом первого резистора 8, девятый резистор 39, первий вывод которого соединен с вторым выводом восьмого резистора 38, второй вывод — с коллектором третьего транзистора 35 и анодом четвертого диода 40, катод которого соединен с вторым выводом пятого резистора 25 и катодом пятого диода 41, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора 26 и шестого резистора 27, шестой диод 42, анод которого соединен с первым выводом девятого резистора 39, катод — с катодом второго диода 20 и катодом ссдьмого диода 43, анод которого соединен с вторым выводом третьего резистора 22, четвертый конденсатор 44, включенный между базой и эмиттером второго транзистора 21, пятый конденсатор 45, подключенный между общей шиной и корпусом.

Источник питания постоянного напряжения с защитой работает следующим образом.

Для обеспечения воэможности включения источника питания постоянного напряжения с защитой в сеть перемен» ного напряжения необходимо переключатели 29 и 30 перевести в положение, при котором их подвижные контакты замкнуты со своими вторыми неподвижными, переключатели 33 и 34 — в положение, при котором их подвижные кон акты замкнуты со своими неподвижными, переключатель 32 — в положение, при котором его подвижный контакт не замкнут со своим неподвижным. При таком положении контактов переключате лей 29, 30, 32 — 34 переменное напряжение питающей сети через переключатели 29, 30, 33 и 34 поступает на выпрямитель 1, выпрямляется, фильтруется и подводится на вход преобразователя 2 напряжения, который на включается, так как не работает задающий генератор 13. Напряжение питающей сети через резистор 8 псступает также на первичную обмотку трансформатора

7. Сник.аемое с вторичной обмотки

55 трансформатора 7 напряжение выпрям:IH" ется выпрямителем 9 и начинает заряд конденсаторов 0 и 26. Когда они зарядятся до требуемого напряжения, включаются релаксационный генератор

11 и тиристор 12. Напряжение с конденсатора 10 через диоды 20 и 18, ре— зистор 19, тиристор 12 подается на стабилитрон 14 и задающий генератор

13, который начинает работу.

Напряжение с конденсатора 26 через диод 41 и резистор 25 поступает на базу транзистора 16. Он краткоE временно открывается и закорачивает защиту преобразователя 2. Преобразователь 2 включается и начинает работу.

Ряд напряжений, снимаемых с вто— ричных обмоток трансформатора 3, выпрямляются выпрямителями 5, фильтруются и подаются на стабилизаторы 6 напряжения. Напряжение отрицательной полярности, снимаемое с выпрямителя 28, через диод 23 и резистор 24 поступает на тиристор 12 и удерживает его во включенном состоянии. На пряжение положительной полярности, снимаемое с выпрямителя 28, через диод 43, резистор 19, диод 18 поступает на задающий генератор 13, обеспечивая его стационарное питание.

Это напряжение через резистор 22 поступает на базу транзистора 21 с не— значительной задержкой во времени, определяемой сопротивлением резистора 22 и емкостью конденсатора 44, открывает его. Конденсатор 10 шунтируется. Источник питания включается.

Задержка открывания транзистора 21 необходима для получения устройство включения источника питания.

Если источник питания работает и произошла значительная перегрузка по току или короткое замыкание на вторичных обмотках трансформатора 3 или в выпрямителях 5, или на входах стабилизаторов 6, или на выходах стабилизаторов 6 если они не имеют защиты от перегрузок или их защита неисправна, то возрастает ток через первичную обмотку трансформатора 4 и напряжение на выходе выпрямителя

15, тиристор 17 включается и закорачивает напряжение, питающее зад".þùèé генератор 13. Преобразователь 2 напряжения прекращает работу, выходные напряжения источника питания умспьш»вЂ” ются до нуля. Источник питал я отк по1 524033 ния, которые продолжаются до тех иор, пока есть авария и подается сетевое напряжение. Если описанный аварийный режим имеется в источнике питания в момент подачи на него сетевого напряжения, то запуск-отключение происхо40 дят так же, как описано.

Если контакты переключателей 29, 30, 32 — 34 установлены в положение, приведенное на чертеже, то источник питания готов к включению в сеть по45 стоянного напряжения.

Постоянное напряжение питающей се— ти поступает на вход преобразователя

31 постоянного напряжения в высоко— частотное переменное, который не включится до тех пор, пока не начнет гене рацию задающий генератор 13. Од55 новременно напряжение питаю,ей сети через диод 42, резистор 19, диод 18 поступает на вход задающего генератора 13. Задающий генератор 13 и пречается на непродолжительное в ремя .

Тиристор 12 отключается, транзистор

21 закрывается. Начинается заряд конденсаторов 10 и 26 и снова происходит

5 запуск источника питания. Если авария устранена, то источник питания включится автоматически. Если авария не устранена, то в момент запуска источника питания транзистор 16 открывает- 10 ся. Защита преобразователя отключает— ся на время, достаточное для запуска нормального работающего преобразователя 2 напряжения, т.е. кратковремен— но. За это время, которое можно регулировать, изменяя сопротивление резистора 27 и емкость конденсатора 26, последний разряжается и транзистор 16 закрывается. Время разряда конденсатора 10 значительно большее, чем кон- 20 денсатора 26. Конденсатор 26 не может зарядиться до следующего пускового цикла, так как тиристор 12 включен, а резистор 27 выбран очень высокоомным. После того, как транзистор 25

16 закроется, через трансформатор 4 продолжает протекать аварийный ток и тиристор 17 включается, закорачивая вход задающего генератора 13. Источ— ник питания отключается. Конденсатор 30

1 0 разряжается через диод 20, резистор 1 9, тиристоры 1 2 и 1 7 . Разряд конденсатора 1 0 происходит быстрее, чем его подзаряд. Тиристоры 12 и 17 отключаются. Начинается новый цикл заряда-разряда конденсаторов 10 и 26 и запуска-отключения источника питаобразователь 31 включаются и начинают работать. С выхода преобразователя

31 на вход выпрямителя 1 поступает такое же по амплитуде переменное напряжение, как и ири включении источника питания в сеть переменного напряжения. Переменное напряжение выпрямляется, фильтруется и подводится »а вход преобразователя 3, кото— рый начинает работать, так как задающий генератор 13 у .ке работает. Да— лее источник питания работает так же, как описано.

Постоянное напряжение питающей сети через резистор 39, диод 40, резистор 25 поступает также на базу транзистора 1 6, который кратковременно открывается и удерживается в этом состоянии до тех пор, п ка не откроется транзистор 35. При этом отключается защита преобразователя 2.

Транзистор 35 открывается с задержкой во времени, которая определяется емкостью конденсатора 37 и сопротивлением резистора 38.

Резисторы 38 и 36, конденсатор 37, транзистор 35 при питании от сети постоянного напряжения выполняют ту же функцию, что и рези".òîð 27, конденсатор 26 при питании от сети неременного напряжения.

При включении и< точника питания в сеть переменного напряжения преобразователь 31, резисторы 36, 38 и 39, конденсатор 37, транзистор 35 в работе участия не принимают.

При включении источника питания в сеть постоянного напряжения трансформатор 7, резистор 8, выпрямитель 9, конденсаторы 10 и 26, тиристор 12 в работе участия не принимают.

Так как шины питания сети постоян— ного напряжения могут быть не заземлены, возрастает уровень высокочастотных наводок на выходах стабилизаторов 6 и в питающую сеть. Для умень— шения этих наводок до допустимых значений служит конденсатор 45, который шунтирует высокочастотные наводки на корпус.

Диоды 40 вЂ,43 и 20 исключает влияние узлов источника питания друг на друга при работе.

Предлагаемый источник питания,можно включать как в сети переменного напряжения, так и в низковольтные с -.— ти постоянного напряжения с заземл ными и незаземленными сетевыми нина-I () ми. При этом cnxp;t!Is!< F(.. в! сакаэ< .— фективная за!пита» до»уст>гмый уровень вьк окачастотньг(ll <В»щ(>l чта св)!Де— тельствует а расши)н нш) фуit«(!IIIo«am— I Pe 1!» !И01! > ВНОД «>>1 (J (> . (?Пl<НГ « с первым В! !Водам ч(тверт(га рея!Сс TOР < B i >0)>0>f !3(!(30>Ц } О! >)<0) . > > >.,, ° >

< КIITC! «)Ì ПЕPBOF O ТIIPIICТ(.)»., I!SIT!.é

j1(.> ИС ТОР, С О(Ч!1!Н (!» Ый с баз<. и г)ерваго I.p(III:.; 0-,>рл, <»il; гер которого соединен с днад.>«I пс рвг 0

ТИРИ(TO PB > В Та Ра)1 К et! ПРИС,! T(>P l! Л(С

T0lf рс зис тор, сс (д>В>с! .» (Iò, л< ц >! аТЕ. !Ь На И ПОДКЛК>ЧСН >!! (! i < >,, »,1 ."> конденсаторам саотв. г I > 01>, . ных возможностей и(>ачни«B IIIITВН»я.

Форм улан зобретен ил

11стач!!Ик IIII ;> III>f постол; нога и»вЂ” пряжения <) з;1>!)!г!Ой, <.Одерж(!щи«1 Btlflpл— митель сетевого на»ряж<ч!!!л с <>>ильтро«1, ВЫХОД КатОРОГО ПОДК«»чвtf Ê ВХОДУ ПРЕ— образонатели по(-талннога папpsi)>,eния

)кительно«!у и отри»:<т: .. " 1:< первого конденсатор», т, >! ч а ю<ц и Й с я т м чга < "..»> Р >" . ») <>

11 >Л фУ!!КЦ!! и;<ЛЬ1 ЫХ > О. (,)IIpB>ieltlIlf эф(1>(>i:111>": » в пе реме!гное >ысакоч.ic"га-!!Ое, Вы(ад которого пад!.)»»(и к пас лед )Bат(-:!ь 10 соедине<шы)1»е> Ви f!I! I .I >б.>от .,(м;1!",, ВОГО 1<ЫС(>КОЧ I(! 0 Гff01 0 P ° (!I(",. ;>:.1;IТОР1 и тр I«fc(«>0pb>;Iт, i >>«:; . !>ь<>р». 1!тел .

)>ЫГ 0КО! i(Т >ТВ« . !>; >3 >> II I (,>>I C>: >>1 рами, падк:, ("!в .I(v ь . >р) ч 1!.и: г бМОткам (и)1 >f>(>i > I I I(>хар.:, (.. >1 »! а i ар! i;> !эн<1— полярных и,»< j)sf f(L >и», Op!I!I В !Код!!Ой

Вывод которых ос -,ill!!е!! с корпУс.?к(, а 25

ВКОды ПОдключelil . к п«lхoil <и (Оат!>(>T(T нующих выпрямит(c«-й лыс окачастотного напряжен ил, тр; !>с,.Ма Fop, ад)гн из выводов»ерни»!0lt (! .<О гки котора(0

Г(>,<В(Д< 11> l fil t((1«;О<»;

» >> (! » >! Pil!»

1>. i " II! 1>? О!! Ь! !

1«>! (»: I ите:f!>I;>I»>I t> I < ! (И. .(В(10 гысакач».; ( .> Т(>j>(l, >!С ЛОЖИТ i! » Ill. ., «<> !< i

l >, i С ВТO J)b!11 tfbII3>) fI0. 1 Г P > f> "1 >1 зи-тор i, Отрицагельиьп! Выл<>дн.>и ВыВ д — с катодом тре i be I а .;иода, об!

П!Н! ВЬ!Х(>ДНОЙ ВЫВОД (. Общ(й шиноЙ

f.0Tи н ((рого т>:ристора, управллющш> эл<.кт),;! Кo—

".ор01 а соединен с }(0 !лек(ором перноI () транзистора „первый и второй переклкчатели, под)>ижн«!е»)((1н акт I Kotopb?(соединены соответстве>:iio C палажитель>!Ой и от))ипате fbi! 1< ?:0;!Ными . леммами, преобразователь»г с TO

>.о гное перем.нное, B?:Op!lb!e >(ьп>оды каторога соединены с перными .!еподвижными контактами первого и Второго перс к>поча телей и з адающ><м гене рата рам, первый выходной нынад саедlt«fetf с подвижным контактом введенного третьего переключателя, второй выходной вывод соединен с неподниж)!ь>м контактам четнертого Введенного fiepe«:«псчателя и первым входным выводом Выпрямителя сетевого напряжения с фильтром, второй входной вывод которого соединен с неподвижными кон)акт >r»f третьего и пятога введенного » реключателей, третий транзистор „эми гт(,> катарога саед!шен с общей Ii!II»(111 ll 1<с рвl>IM нов подвижным контактом в гар,>г > перек)п " чателя, нторой не;)с;!! > ж i,Oilò;i;; i которого соединен с t:; !. »ьп)одг м черничной обмотки тj)í»,:фс>J> .1;<тара и

I!cд: ижным кант !к I (>>! ! >" 1 в терам»< ) «0»; 1 р" (31> 0->, б;>".,; — с

II(Р!3ЫК! В!Хl>(>. (0. Т >!(. (> (i 0 I I I!C TO)>а

: ï()÷(I I e>lH, сельм(ii

i>())> < >l!

Вывод которогo i (,(,I»i подключен к первому >ыноду первагс 3Q резистора, Вт(р>< (i„iл (.>Мотка cосди»е— на с входом Fltl»j!»;н! !Слs! В<глод которого FIopêëè÷eII «(»е!>F аму пако.!итсль— ному канденса-<Ору lf B: Oäó peлаксаIlHoHHoI 0 I c:He )атара > в)!КОды ко 10 J)01 c) подключены к катсду и управлл«)щ(ь!у

35 электролу iie pl<0 i ти) «стар-), задающий генератор, вход ка <. >рого подключен к стабилитрону, анод которого соединен с анодам первого Ttfp!!стара а ныход

> 40 к вышеуказанному прсобразонателю, ныпрямитель с фильтром и регуллторам уровня напряж(ния, нхад которого подключен к Вторичной обмотке трансформатора тока, а выходы — к коллек— 45 тору и эмиттеру первого транзистора, второй тиристор, катод которого соединен с анодом первого тиристара, первый диод, катод которого соединен с катодом стабнлитров(1, анод — с анодом в10раго Ир!! тар;3 и 11(pBbltf нывонто))01 (J)(з>:(TOJ)ci BTO))oÉ Вьп)ОД

КОТОPOi 0 Г<)(Пlfii((С I(Я ОДОМ ВТОРОГО

Д ИОД а а !! 0 i I «. » Т >.;10 1 C Г О Р Д И «f e H (П О лож; ге.(ььп!»«!>«;I<)I; парного конденса55 тора ii ко:IFI(к" ром HTOðîãо транзистора, 1?Illòò; ь к . ;.,:; с >eiilflieil с эми г.1524033

12 динен с вторым выводом восьмого резистора, второй вывод — с коллектором третьего транзистора и анодом

Составитель С.Ненахов

Редактор Л.Зайцева Техред N.Дидык

Корректор M.Âàñèëüåâà

Заказ 7042 /49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. агарина,101 тьего транзистора, второй — с первым выводом введенного третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с эмиттером третьего транзистора, восьмой резистор, первый вывод которого соединен с вторым выводом седьмого резистора, второй — с первьп неподвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с подвижным контактом пятого переключателя и вторым выводом первого резистора, девятый резистор, первый вывод которого соевведенного четвертого диода, катод которого соединен с вторым выводом пятого резистора и катодом введенного пятого диода, анод которого соединен с точкой соединения второго конденсатора и шестого резистора, шестой диод, анод которого соединен с первым выводом девятого резистора, катод — с катодом второго диода и катодом введенного седьмого диода, анод которого соединен с вторым выводом третьего резистора, четвертый конденсатор, который включен между базой и эмиттером второго транзистора, и пятый конденсатор, включенный между общей шиной и корпусом,