Источник вторичного электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке систем вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности функционирования системы путем обеспечения устойчивой работы при включении, перегрузке и коротком замыкании. Устройство содержит регулируемый импульсный преобразователь напряжения 1 с датчиком 2 выходного тока, усилитель 3 сигнала перегрузки по току, усилитель 12 сигнала нестабильности выходного напряжения, первый 4 и второй 17 компараторы, схему ИЛИ 13, а также нелинейные элементы 18 и 20, токозадающие элементы 19 и 21, широтно-импульсный модулятор 16 и блок 11 выбора режима. При пуске устройства или перегрузке (коротком замыкании) на управляющий вход преобразователя напряжения 1 поступают импульсы от модулятора 16, которые плавно увеличиваются от нуля до номинального значения без аварийного срабатывания элементов быстродействующей защиты по току, устраняя режим неустойчивой работы устройства и повышая его надежность. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) H 02 И 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4348058/24-07 (22) 28.12.87 (46) 23,06,90. Бюл,. № 23 (72) Р.Д,Летичевский, В.Г.Павлов и А,Ю.Проскурин (53) 621.314.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 1177612, кл. G 05 F 1/56, 1983..

Авторское свидетельство СССР № 1252876, кл, Н 02 M 3/335, 1984. (54) ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано. при .разработке систем вторичного электропитания. Цель изобретения — . повышение надежности функционирования системы путем обеспечения устойчивой работы при включении, перегрузке и коротком замыкании. Устрой1

2 ство содержит регулируемый импульсный преобразователь напряжения с датчиком 2 выходного тока, усилитель

3 сигнала перегрузки по току, усилитель 12 сигнала. нестабильности выходного напряжения, первый 4 и второй 17 компараторы, схемы ИЛИ 13, а также нелинейные элементы 18 и 20, токозадающие элементы 19 и 21, широтно-импульсный модулятор 16 и блок

11 выбора режима. При пуске устройства или перегрузке (коротком замыкании) на управляющий вход преобразователя 1 напряжения поступают импульсы от модулятора 16, которые плавно увеличиваются от нуля до номинального значения без аварийного срабатывания элементов быстродействующей защиты по току, устраняя режим неустойчивой работы устройства и повышая его надежность ° 1 з и. ф лы, 1 ил.

157351!

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке систем вторичного. элек-! пропитания, Целью изобретения является BQBbIlltc. ние надежности функционирования путем обеспечения устойчивой работы при включении, перегрузке и коротком замыкании. 10

На чертеже приведена функциональная схема источника вторичного электро питания.

Источник содержит регулируемый им пульсный преобразователь 1 напряжен я с датчиком 2 выходного тока, п!эдключенным к входу усилителя 3 с гнала перегрузки по току и к первому входу первого компаратора 4, соединенного вторым входом с источником у

:5;опорного напряжения, а выходом через одновибратор 6 — с управляющим в! одом первого блока 7 запрета и входом обнуляющего ключа 8, соединеннот

ro выходом с обнуляющим входом ем остного накопителя 9, подключенного

1арядным входом к выходу зарядного элемента 10. Реализацией зарядного элемента 10 может быть, например, последовательное соединение резистора источника напряжения. Выход емкост1 його накопителя 9 подключен к первому входу блока 11 выбора режима, который может быть выполнен на дио--.. ах. Усилитель 12 сигнала нестабиль35 ости выходного напряжения, соедиенный входом с выходом регулируеМого импульсного преобразователя 1 напряжения, управляющий вход которо- 40

z о через первый блок 7 запрета соединен с выходом схемы ИЛИ 13, первый

Вход которой соединен с выходом эа;,. дающего генератора 14 коротких такт тирующих импульсов через второй блок 15 запрета, а второй вход соединен с выходом блока 11 выбора режима через широтно-импульсный модулятор 16, вход синхронизации которого соединен с выходом задающего генератора 14 коротких тактирующих импуль50 сов, второй компаратор 17, выход которого соединен с управляющим

i õoäîì второго блока 15 запрета, выход первого нелинейного элемента 18 . соединен с выходом усилителя 3 перегрузки по току, а выход подключен к второму входу блока !1 выбора режима, первому входу второго компара- тора 17 и первому токозадающему элементу 19, вход второго нелинейного элемента 20 соединен с выходом усилителя 12 сигнала нестабильности напряжения, а выход подключен к третьему входу блока 11 выбора режима, второму входу второго компаратора 17 и второму токозащитному элементу 21.

Источник работает следующим образом.

При подаче напряжения питающей сети напряжения на выходе усилителя

12 сигнала нестабильности выходного напряжения и на выходе усилителя 3 сигнала перегрузки по току устанавливаются некоторое время одинаково предельно максимальными, поскольку напряжения на выходе импульсного преобразователя 1 .и на датчике 2 тока ниже опорных пороговых напряжений, относительно которых они сравниваются. Однако напряжения на выходах нелинейных элементов 18 и 20 отличаются друг от друга, а именно выходное напряжение первого нелинейного элемента 18, выполненного, например, иа транзисторе типа п"р-п, ниже выходного напряжения второго нелинейного элемента 20, выполненного, на- пример, на транзисторе типа р-п-р, на величину, равную суммарному падению напряжения на переходах базаэмиттер транзисторов противополоЖ-. ного типа проводимости эа счет протекания через эмиттерные переходы разнополярных транзисторов токов токозадающих элементов 19 и 21. Поэтому второй компаратор 17 вырабатывает сигнал, соответствующий перегрузке по току импульсного преобразователя 1, при котором второй блок

15 запрета заперт и не пропускает импульсы от задающего генератора 14 на управляющий вход импульсного преобразователя 1 напряжения. В результате в переходном режиме включения

ИВЭП на управляющий вход импульсного преобразователя 1 напряжения поступают только импульсы широтно-импульсного модулятора 16, которые плавно увеличиваются от нуля до номинального значения под действием (через блок 11 выбора режима) плав-.. но нарастающего напряжения.емкостного накопителя 9 за счет заряда его током зарядного устройства IQ. В

l 573511

55 .Передний фронт KQTopoI o совпадает с фронтом скачка выходного напряжения результате на выходе импульсного преобразователя 1 обеспечивается плавное нарастание тока, которое может быть отслежено ограниченным по быстродействию усилителем 3 сигнала перегрузки по току без срабатывания элементов быстродействующей защиты (первого компаратора 4, одновибратора 6 и первого блока 7 запрета). Поэтому при подаче напряжения питающей сети в предлагаемом

ИВЭП исключаются условия неустойчивого включения.

В установившемся режиме, когда величина выходного тока импульсного преобразователя l меньше предельно допустимого значения, напряжение на выходе второго нелинейного элемента

20 меньше, чем напряжение на выходе первого нелинейного элемента 18. При этом блок .11 выбора режима обеспечивает управление широтно-импульсным модулятором 16 от усилителя 12 сигнала нестабильности выходного напряжения через второй нелинейный элемент 20, Широтно-импульсный модулятор

16 вырабатывает импульсы такой дли-. тельности, которая необходима для стабилизации выходного напряжения преобразователя 1, Управление преобразователем 1 производится широтно-модулированными импульсами через последовательно соединенные схему ИЛИ 13 и первый блок

7 запрета, который в этом режиме работы ИВЭП находится в отпертом состоянии. Частота следования импульсов широтно-импульсного модулятора

16 определяется частотой следования импульсов задающего генератора 14.

Передний фронт широтно-модулированных импульсов определяется передним фронтом импульсов задающего генератора 14, длительность которых выбирается существенно меньше периода следования. В результате сравнения выходных напряжений нелинейных элементов 18 и 20 второй компаратор 17 вырабатывает напряжение, отпирающее второй блок 15 запрета, Импульсы задающего генератора 14 поступают на второй вход схемы ИЛИ 13 через отпертый второй блок 15 запрета.

Поскольку в режиме стабилизации напряжения длительность широтно-модулированных импульсов всегда больше длительности импульсов задающего re5

40 нератора 14, то последние перекрываются по длительности широтно-модулированными импульсами и не влияют на их длительность.

Если величина выходного тока преобразователя l достигает предельно допустимого значения, то напряжение на выходе первого нелинейного элемента 18 становится меньше, чем напряжение на выходе второго нелинейного элемента 20. При этом блок 11 выбора режима обеспечивает управление широтно-импульсным модулятором 16 от усилителя 3 сигнала перегрузки rio току. через первый нелинейный элемент 18, При дальнейшем уменьшении сопротив— ления нагрузки преобразователя 1 широтно-импульсный модулятор !6 вырабатывает импульсы такой длительности, которая необходима для ограничения (стабилизации) на предельно допустимом уровне выходного тока преобразователя 1, При этом на выходе последнего напряжение уменьшается, а величина тока сохраняется на предельно допустимом уровне. В этом режиме работы ИВЭП блок 7 запрета также находится в отпертом состоянии, Второй ком-,. паратор 17, сравнивая выходные сигналы нелинейных элементов 18 и 20, вырабатывает напряжение, запирающее второй блок 15 запрета, В этом режиме

ИВЭП импульсы задаюшего генератора

14 не поступают на второй вход схемы

ИЛИ 13 и не влияют на длительность широтно-модулированных импульсов.

При плавном уменьшении сопротивления нагрузки ИВЭП, вплоть до короткого замыкания, длительность широтно-модулированных импульсов стремится к нулю, в результате чего ток на выходе преобразователя 1 остается на уровне предельно допустимой величины.

При мгновенном коротком замыкании

I на выходе преобразователя l на датчике 2 тока образуется перепад напряжения,. величина которого превышает напряжение опорного источника 5, При этом на выходе первого компаратора 4 формируется скачок напряжения с крутым фронтом, который запускает одновибратор 6, Последний формирует импульс заданной длительности,, первого компаратора 4. Первый блок

7 запрета во время действия импульса одновибратора 6 запрещает поступлеI 57351! нне как широтно — модулированных импульсов, так и импульсов задающего гене— ритора 14 на вход управления регулируемого импульсного преобразователя

1,, В результате достигается безынерцнонное запирание силовых ключей регулируемого импульсного преобра— зователя 1 по сигналу перегрузки по таку. ДлителЬность импульса одновибр тора 6 выбирается достаточно большой, чтобы в течение этого импульса вь одной ток преобразователя уменьш лся практически до нуля. Одноврем нно импульс одновибратора 6 поступает на управляющий вход обнуляющего ключа 8, который разряжает емкостной на копитель 9, Низкий уровень напряжен я разряженного емкостного накопителя через блок 11 выбора режима поступает на вход широтно-импульсного модулятора 16.

При этом напряжения на выходе усилителя 12 сигнала нестабильности выходного напряжения и на выходе уси- 25 лйтеля 3 сигнала перегрузки по току становятся одинаковыми предельно максимальными, поскольку напряжения на выходе импульсного преобразователя 1 и на датчике 2 тока стали ниже 30 онорных пороговых напряжений, относительно которых они сравниваются, Напряжение же на выходе первого нелинейного элемента 18 ниже выходного напряжения второго нелинейного эле35 мента 20. Поэтому второй компаратор

17 вырабатывает сигнал, при котором второй блок 15 запрета становится запертым и не пропускает импульсы от задающего генератора 14 на управляющий вход импульсного преобразователя 1 напряжения. Длительность им-, пульсов широтно-импульсного модулятора 16 равна нулю при разряженном емкостном накопителе 9. После оконча- 45 ния импульса одновибратора 6 первый бЛок 7 запрета отпирается, обнуляющий ключ 8 запирается, и напряжение на емкостном накопителе 9 плавно увеличивается за счет заряда его током зарядного

50 элемента 10. При этом длительность иМпульсов широтно-импульсного модулятора 16 плавно увеличивается от ну.— ля. Выходной ток ИВЭП возрастает с ограниченной скоростью, которая отслеживается ограниченным по быстро55 действию усилителем 3 сигнала перегрузки по току, и стабилизируется иа предельно допустимом уровне, После снятия короткого замыкания напряжение на выходе ИВЭИ достигает номинального значения, и устройство переходит в режим стабилизации напряжения, При дистанционном включении ИВЭП (при наличии напряжения питающей се.ти на входе ИВЭП) путем, например, запирания обнуляющего ключа 8 также исключены условия неустойчивого включения, поСкольку в этом случае в переходном режиме включения напряжение на выходе первого нелинейного элемента 18 ниже напряжения на выходе второго нелинейного элемента

20, и второй компаратор 17 вырабатывает напряжение, запрещающее подмешивание импульсов задающего генератора 14 к широтно-модулированным импульсам, плавно увеличивающим длительность от нуля до номинального значения.

Таким образом, предлагаемый источник повышает надежность функционирования ИВЭП в переходных режимах: при включении, при перегрузке (коротком замыкании) и при скачкообразном изменении нагрузки, формула и з о б р е т е н и я

1,Источник вторичного электропитания, содержащий регулируемый импульсный преобразователь напряжения с датчиком выходного тока, который подключен к входу усилителя сигнала перегрузки по току и к первому входу первого компаратора, соединенного вторым входом с источником опорного напряжения, а выходом через одновибратор — с управляющим входом первого блока запрета и входом обнуляющего ключа, соединенного выходом с обну- . ляющим входом емкостного накопителя, подключенного зарядным входом к выходу зарядного элемента, а выходом— к первому входу блока выбора режима, усилитель сигнала нестабильности выходного напряжения, соединенный входом с выходом регулируемого импульсного преобразователя напряжения, управляющий вход которого через первый блок запрета соединен с выходом схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом задающего генератора коротких тактирующих импульсов через второй блок запрета, а второй вход

Составитель И,Войтович

Техред Л.Сердюкова Корректор М,Максимишинец

Редактбр Н.Рогулич

Заказ 1646

Тираж 501

Подписное

ВЯИИПИ 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. Гагарина,101 соединен с выходом блока выбора режима через широтно-импульсный модулятор, вход синхронизации которого соединен с выходом задающего ге нератора коротких тактирующих импульсов, второй компаратор, выход которого соединен с управляющим входом второго блока запрета, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем обеспечения устойчивой работы при включении, перегрузке и коротком замыкании, в него введены два нелинейных и два токозадающих элемента, при этом вход первого нелинейного элемента соединен с выходом усилителя перегрузки по току, а выход подключен к второму входу бло73511 10 ка выбора режима, первому входу второго компаратора и первому токозадающему элементу, вход второго нелиней5 ного элемента соединен с выходом усилителя сигнала нестабильности выходного напряжения, а выход подключен к третьему входу блока выбора режима, второму входу второго компаратора и второму токоэадающему элементу.

2.Источник по п. 1, о т л и ч а ю —. шийся тем, что первый нелинейный элемент выполнен на транзисторе типа п-р-п-проводимости, а второй нелинейный элемент — на транзисторе тчпа р-п-р-проводимости, причем базы транзисторов являются входами нели.нейных элементов, а эмиттеры — выходами нелинейных элементов.