Стабилизированный конвертор

 

Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания с бестрансформаторным входом для средств вычислительной техники и радиоэлектронной анпаратуры. Цель изобретения - повышение надежности при изменении напряжения сети и расширение функциональной возможности при упрощении устройства за счет совмещения функций элементов схемы. Блок защиты напряжения сети осуществляет постоянный контроль за входным напряжением и выдает сигнал на включение устройства в части выходного напряжения в моменты достижения напряжением сети допустимого уровня. При этом перед каждым включением осуществляется разряд конденсатора 9 цепи мягкого запуска, что исключает возможность появления больших пусковых токов. Для блокировки блока защиты выходного напряжения в него введен вход управления через диоды 14, 15 и резистор 16. Одновибратор служит для блокировки блока защиты выходного напряжения при подаче внешней команды управления, а также в моменты включения устройства. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1)5 Н 02 М 3/335

>-. м

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВйдЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ П НТ СССР (2 I) 4326060/24-07 (22) 20.07.87 (46) 30.04,90. Бил. Р 16 (72) Ч.И.Хусаинов и A.Г1,Лепин (53) 621,314.57(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1302395, кл, H 02 М 3/335, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1295490, кл. Н 02 H 3/335, 1984.

Мкртчян Ж.А. Электропитание электронно-вычислительных машин, М.: Энергия, .с. 81, р, 2.45. (54) СТАБИЛИЗИРОР>АННЫЙ КОНВЕРТОР (57) Изобретение может быть использовано в источниках вторичного электропитания с бестрансформаторным входом для средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности при изменении напряжения сети

„„SU„„1561168 А 1

2 и расширение функциональной возможности при упрощении устройства sa счет совмещения функций элементов схемы.

Блок защиты напряжения сети осуществляет постоянный контроль за входным напряжением и выдает сигнал на включение устройства в части выходного напряжения в моменты достижения напряженйем сети допустимого уровня. При этом перед каждым включением осуществляется разряд конденсатора 9 цепи мягкого запуска, что исключает возможность появления больших пусковых токов. Для блокировки блока защиты выходного напряжения в него введен вход управления через диоды 14 и 15 и резистор 16, Одновибратор служит @ для блокировки блока защиты выходного фр напряжения при подаче внешней команды управления, а также в моменты включе- С, ния устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ю

1561 168

Изобретейие относится к промышленной радиоэлектронике и может быть использовано в источниках электропитания средств вычислительной техники и радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности при изменениях напряжения сети и расширение функциональной возможности при упрощении устройства за 10 счет совмещения функций элементов схемы, На фиг.1 приведена схема конвертора; на фиг.2 — временные диаграммы напряжений, где индексы соответству- 15 ют названиям блоков; на фиг.3 — схема блока защиты выходного напряжения, на фиг.4 — схема блока защиты от повышения и понижения напряжения сети.

Стабилизированный конвертор содер- 20 жит двухтактный преобразователь 1, 1 выход которого через выпрямитель 2 соединен с выходным фильтром 3, широтно-импульсный модулятор 4, выход которого соединен с преобразователем 25

1, а входы — с источником 5 вспомога- . тельных напряжений, с выходами усилителя 6 и блока 7 защиты выходного напряжения. Источник 5 вспомогательных напряжений соединен с шинами пи- 30

1 тания широтно-импульсного модулятора 4, усилителя 6, блока 7 защиты выходного напряжения, вход которого соединен с выходом фильтра 3 и первым входом усилителя 6. Устройство содер- 35 жит также опорный стабилитрон 8 с параллельно включенныч конденсатором 9, который соединен с вторым входом усилителя 6 и с одной из шин питания, одновибратор 10, блок 11 защиты от 40 повышения и понижения напряжения сети и транзистор 12, который соединен через резистор 13 в коллекторной цепи параллельно конденсатору 9 и стабилитрону 8, причем вход блока 11 защи- 45 ты от понижения и повышения напряжения сети соединен с входами преобразователя 1 и источника 5 вспомогательных напряжений, a âûõîäû — с базой транзистора 12, с входами блока 7 защиты выходного напряжения и одно- вибратора 10, соединенного с шинами питания, а выходом — с одним из входов блока 7 защиты выходного напряжения, первый и второй диоды 14 и 15 и общий резистор 16 для блокировки

55 усилителя от понижения напряжения на диоды 14 или 15. Преобразователь может быть выполнен по любой двухтактной схеме, а усилитель — на двух транзисторах, включенных по дифференциальной схеме или на аналоговых микро- схемах.

Широтно-импульсный модулятор содержит задающий генератор, компара- тор, триггер и схему совпадения с несколькими входами.

Одновибратор может быть выполнен на основе логической. микросхемы.

Блок 7 защиты (от превышения и понижения) выходного напряжения содержит источник опорного напряжения, выполненный на резисторе 17 и стабилитроне 18, подключенных к выходным выводам 19, делители 20-22 и 23-25 выходного напряжения соответственно для усилителя 26 от превышения и усилителя 27 от понижения выходного напряжения, резисторы 28 и 29, предназначенные для подключения одного из входов усилителей 26 и 27 к стабилитрону 18, развяэывающие диоды 30 и 31, через которые выходы усилителей 26 и

27 соединяются с резистором 32, цепь положительной обратной связи, состоящую из последовательно включенных диода 33 и резистора 34.

Блок 7 защиты выходного напряжения работает следующим образом.

После подачи напряжения питания

+Е„ и -Е „„г и установления выходного напряжения U äî номинального значения выходное напряжение блока 7 равно нулю. При превышении выходного напряжения Uab, допустимого значения на выходе усилителя 26 появляется напряжение, которое через диод 30 и резистор 32 поступает на выход Ъ. При этом одновременно на один из входов усилителя 26 через цепь положительной обратной связи, состоящую из диода 33 и резистора 34, поступает выходное напряжение, что позволяет перевести усилитель 26 в триггерный режим и исключить многократные включения и выключения неисправного стабилизированного конвертора. Если в процессе работы стабилизированного конвертора происходит умень шение его выходного напряжения UzzÄ ниже граничного порога, то срабатывает усилитель 27 и на его выходе появляется напряжение, которое поступает через диод 14 и резистор 16 на выход

b. Так как в момент включения конвертора его выходное напряжение равно

5 15611 нулю, то для исключения срабатывания усилителя 27 на один иэ его входов через резистор 16 и диоды 14 или 15 подается кратковременное блокирующее напряжение в течение времени выхода конвертора на номинальный режим работы. Блокировка усилителя 27 также необходима для исключения его ложного срабатывания при управлении конвер10 тором по внешней команде U

Блок 11 защиты от повьппения и понижения напряжения сети содержит источник 35 опорного напряжения, соединенный с одним из входов пороговых элементов 3.6 и 37, другие входы пороговых элементов 36 и 37 через делители 38 и 39 напряжения соединены с шинами напряжения сети, а также вновь включенные оптопару 40, диодная часть которой соединена через резистор 41 и диоды 42 и 43 с выходами пороговых элементов 36 и 37, а триодная часть— с полюсовой шиной питания, с катодом диода 44 и через резисторы 45-48 с общей шиной питания, транзистор 49, который включен коллектором через резистор 50 с плюсовой шиной питания, эмиттером — с общей шиной питания, а базой — с общей точкой резисторов

47 и 48, резистор 51, включенньпг параллельно переходу эмиттер — база триодной части оптопары.

Блок защиты 11 работает следующим образом, После подачи напряжения сети срабатывает пороговый элемент 37, который остается во включенном состоянии до тех пор, пока напряжение сети не достигнет минимально допустимого порога U етя и . В течение этого времени оптопара 40 включена, транзистор

49 открыт, т.е. потенциал на его коллекторе критически равен нулю (u = О), а с вывода Л поступает внешнее напряжение отпирания и . При достижении величины напряжения сети U „ )

>.Uсет,„ ми пороговый элемент 36, а сети м.ин следовательно, оптопара 40. выключаются и снимаются напряжения отпирания (u = О), на базе транзистора 49, который также закрывается, что приводит к увеличению его коллекторного напряжения.

При подаче внешней командь1 Цком 55 оптопара остается выключенной, но транзистор 49 открывается, а с вывода A поступает также внешнее напряжение отпирания и . При снятии напряженин команды Ц„,„ блок приходит в исходное состояние.

В случае превьппеиия напряжения сети максимально допустимого уровня

Цсещ„ да„ сРабатывает поРоговый элемент 37 и на внешних выводах л и гг. блока 11 появляется соответственно напряжение и и u „ = О. При уменьшении напряжения сети до уровня цс т„ м„п < Цс (Uñeòè макс блок пРиходит в исходное состояние, В случае превышения напряжения сети максимально допустимого уровня

U, T„ „ „ ñðàáàòbtâàåò пороговый элемент 37 и на внешних выводах h и и блока 11 появляется соответственно напряжение и и и к = О. При уменьшении напряжения сети до уровня

" сетя M„„C цсетя цсетя макс 6zroz при ходит в исходное состояние.

Стабилизированный конвертор работает следующим образом.

После подачи напряжения сети U тц включается. источник 5 вспомогательных напряжений и блок 11 защиты от повышения и понижения напряжения сети, который сразу выдает напряжения на открывание транзистора 12 (u ), на блокировку блока 7 защиты (u ) и нулевой потенциал (u>) на одновибратор для подготовки его к запуску, На интервале времени (О-t,) транзистор 12 открыт и напряжение . на конденсаторе 9 практически равно нулю. Причем напряжение команды U„ „ может быть подано в блок 11 защиты или в момент подачи напряжения сети, или после включения U T„: соответственно интервалы времени (Π— t< ) и (t + — t+) на фиг,2, При достижении напряжения сети ц е,„ нижнего порога срабатывания блока 11 защиты напряжения сети в момент времени t, снимаются отпирающее напряжение и с базы транзистора 12 и блокирующее напряжение иБ с входа блока

7 защиты выходного напряжения и появляется напряжение и на входе одновибратора 10, который формирует импульс напряжения и заданной длительности ь1 в блок защиты выходного напряжения для его блокировки на время запуска преобразователя, В течение времени (t 4 — t<) напряжение ис на конденсаторе 9 плавно нарастает до опорного значения, и происходит мягкий запуск преобразователя 1 с небольшими пусковыми токами и установ1561168 лени выходного напряжения за время „ (ь, до номинального значения.

Через время С снияается блокировка с блока 7 защиты, который переходит в состояние готовности к контролю величины выходного напряжения по минимуму и максимуму от номинального зна чения.

При снятии напряжения команды U oö в момент времени t > блок 11 защиты напряжения сети снимает напряжение и> с входа одновибратора и подает напря, жение и на вход транзистора 12 и и на вход блока 7 защиты выхоцного най- 15 ряжения. Напряжение ц на конденса-!, торе 9 практически сразу же спадает, до нуля, что приводит к снижению вы ходного напряжения конвертора также до нулевого значения. При этом блок

1 защиты выходного напряжения выключен напряжением и<, на базу силовых транзисторов преобразователя постоянно подано запирающее напряжение. При по даче напряжения команды Uq в момент 25 времени t< происходит мягкий запуск преобразователя, .плавное установление выходного напряжения без выбросов и перевод блока 7 защиты выходного напряжения в рабочее сосгояние через время ь

При йоявлении больших провалов напряжения сети происходит срабатывание блока защиты напряжения сети на интервале времени (t 6 — t7) и отключение преобразователя на зто время. После восстановления напряжения Ute происходит автоматический мягкий запуск преобразователя аналогично процессу на интервале времени (t4 — t ), Вы40 ключение силового преобразователя на время провалов напряжения сети позволяет исключить выход из строя силовых транзисторов, возможный из-. за их работы в нештатном режиме. Разряд кон45 денсатора 9 перед каждым последующим включением проводится для обеспечения мягкого запуска с небольшими пусковыми токами через силовые транзисторы преобразователя 1.

Для обеспечения гарантированного питания источника 5 вспомогательных напряжений на другой его вход может подаваться напряжение U e от резервного маломощного источника.

Таким образом, предлагаемый конвертор по сравнению с известным имеет следующие преимущества: повышается надежность за счет введения блока saщиты от повышения и понижения напряжения сети, что позволяет исключить отказ силовых транзисторов, кроме того, расширяется функциональная воэможность данного устройства за счет обеспечения внешнего командного управления включением и выключением устройства при упрощении устройства.

Формула изобретения

1. Стабилизированный конвертор, содержащий преобразовательную ячейку, выход которой через выпрямитель соединен с выходным фильтром, широтноимпульсный модулятор, вьгход которого соединен с управляющими входами преобразовательной ячейки, а входы — с выходами усилителя и блока защиты выходного напряжения, источник вспомогательных напряжений, вход которого соединен с входными выводами, а выход — с шинами питания широтно-импульсного модулятора, усилителя, блока защиты выходного напряжения, первый вход которого соединен с выходом фильтра и первым входом усилителя, опорный стабилитрон с параллельно включенным конденсатором, который соединен с вторым входом усилителя и с

Ъ одной иэ шин питания, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности при изменениях напряжения сети и расширения функциональной возможности при упрощении. устройства за счет, совмещения функций элементов схемы, в него введены управляющий одновибратор, первый и второй диоды, общий резистор, блок защиты от повышения и понижения напряжения сети, транзистор с коллекторным резистором подключен параллельно конденсатору и стабилитрону, блок защиты от повышения и понижения напряжения сети соединен .с шинами питания управляющего одновибратора и усилителя, а входом — с входами преобразователя и источника вспомогательных напряжений, причем блокирующий выход блока защиты от повышения и понижения напряжения сети соединен с базой транзистора, запускающий выход — с входом управляющего одновибратора и коммутирующий выход — через первый и второй диоды, последовательно соединенные с ними общий резистор с вторым управляющим входом блока защиты выходного напряжения, выход управляюще1561168

10 го одновибратора соединен также через второй диод и общий резистор с вторым управляющим входом блока защиты вы-.. ходного напряжения.

2. Конвергор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что блок защиты от повышения и понижения напряжения сети выполнен в виде двух пороговых элементов, один из входов которых через делитель напряжения подключен к клеммам напряжения сети, а два других входа — к источнику опорного напряжения, оптопары, диодная часть которой .через резистор и диоды соединена с выходами пороговых элементов, а триодная часть одним выводом — с плюсовой шиной питания, а другим выводом - с катодом диода и через два параллельно включенных реэисторых делителя с общей шиной питания, транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной питания, коллектор — с вых дной клеммой и через резистор с плюсовой шиной питания, а база — со средней точкой одного иэ резисторного делителя, причем средняя точка другого реэисторного делителя соединена с другой выходной клеммой, анод диода, соединен с входной клеммой управления, а параллельно переходу эмиттер— база триодной части оптопары включен резистор.

1561168

Составитель А.Пишевская

Техред Л. Сердюкова

Редактор М.Петрова

Корректор М.Шароши

Заказ 982 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. 1 агарцна, 101