Источник питания постоянного напряжения с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиоаппаратуры. Цель - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что при перегрузке по току или к.з. на вторичных обмотках трансформатора 3, выпрямителях 5 или стабилизаторах 6,34 возрастает ток через первичную обмотку трансформатора 4. Увеличивается напряжение на выходе выпрямителя 15. Тиристор 17 включается и закорачивает напряжение, питающее генератор 13. Преобразователь 2 прекращает работу. Выходное напряжение источника питания уменьшается до нуля. Он отключается на непродолжительное время. Если авария устранена, источник питания включается автоматически. Если напряжение на выходе одного или нескольких стабилизаторов 6 стало ниже или выше допустимого значения, то срабатывает блок 29 контроля напряжения. Сигнал неисправности усиливается усилителем 30 и через блок 31 поступает на вход блока 32. Там сигнал задерживается на время, которое немного больше, чем необходимо для включения источника, в котором отсутствует аварийный режим. Задержанный сигнал неисправности усиливается усилителем 33 и через диод 27 поступает на управляющий электрод тиристора 17 и он включается. Происходит отключение источника питания. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

5 А1 (19) (И) jan!)5 G 05 F 1/573

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-Ce

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4402455/24-07 (22) 04.04.88 (46) 07,07.90. Вюл. 11 25 (72) Э,И.Лагун (53) 621.316.722 ° 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 600546, кл. G 05 F 1/46, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1097990, кл. G 05 F 1/573, !984. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиоаппаратуры. Цель — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что при перегрузке по току или к.з. на вторичных обмотках трансформатора 3, выпрямителях 5 или стабилизаторах 6,34 -возрастает ток через первичную обмотку трансформатора 4. Увеличивается напряжение на выходе выпря мителя 15. Тиристор 17 включается и заксрачивает напряжение, питающее генератор 13. Преобразователь 2 прекра— щает работу. Выходное напряжение источника питания уменьшается до нуля.

Он отключается на непродолжительное время. Если авария устранена, источник питания включается автоматически.

Если напряжение на выходе одного или нескольких стабилизаторов 6 стало ниже или выше допустимого значения, то срабатывает блок 29 контроля напряжения. Сигнал неисправности усиливается усилителем 30 и через блок 31 поступает на вход блока 32. Там сигнал задерживается на время, которое немного больше, чем необходимо для включения источника, в котором отсутствует аварийнь.й режим. Задержанный сигнал неисправности усиливается усилителем 33 и через диод 27 поступает на управляющий электрод тиристора 17 и он включается. Происходит отключение источника питания. 1 ил.

1576895

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в це; пях питания различной радиоаппаратуры, 5

Цель изобретения — повышение надежности.

На чертеже приведена функциональная схема источника питания постоянного напряжения с защитой.

Источник питания сОдержит выпрями тель 1 сетевого напряжения с фильтром,, ( выход которого подключен к преобразо.вателю 2 постоянного напряжения в пе ременное высокочастотное, выход кото- 1,5 рого подключен к последовательно сое.диненным первичным обмоткам силового высокочастотного трансформатора 3 и трансформатора 4 тока, выпрямите-ли 5 высокочастотного напряжения с фильтрами, подключенные к вторичным обмоткам силового высокочастотного трансформатора 3, стабилизаторы 6 разнополярных напряжений, один выход ной вывод которых соединен с заэем- 25 ленной шиной, а входы подключены к выходам соответствующих выпрямителей 5 высокочастотного напряжения, трансформатор 7, первичная обмотка которого через первый резистор 8 под, ключена к входу выпрямителя 1 сетевого напряжения, а вторичная — к входу выпрямителя 9, выход которого подключен к первому конденсатору 10 и входу релаксационного генератора 11, выходы которого подключены к катоду и управляющему электроду первого тиристора 12, анод которого соединен с заземленной шиной. задающий генератор 13, вход которого подключен к стабилитрону 14, анод которого соединен с заземленной шиной, а выход — с преобразователем 2, выпрямитель 15 с фильтром и регулятором уровня напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора 4 тока, а выходы— к коллектору и эмиттеру первого транзистора 16, второй тиристор 17, катод которого соединен с заземленной шиной и эмиттером первого транзистора 16, первый диод 18, катод которого соединен с катодом стабилитрона 14, а анод — с анодом второго тиристора 17 и одним из выводов второго резистора 19, другой вывод которо- 55 го соединен с катодом второго диода

20, анод которого соединен с положительным выводом конденсатора 10 и коллектором второго транзистора 21, эмиттер которого соединен с заземленной шиной, а база - с первым выводом третьего резистора 22, четвертый резистор 23, первый вывод которого соединен с катодом первого тиристора 12, пятый резистор 24, первый вь1вод которого соединен с базой первого транэистс:>a 16, шестой резистор 25, первый вывод которого соединен с положительным выводом конденсатора 10, второй вывод — с вторым выводом пятого резистора 24 и первым .вь водом второго конденсатора 26, второй вывод которого соединен с отрицательным выводом кочденсатора 1О, третий 27 и четвертый 28 диоды, блок 29 контроля напряжений по верхнему и нижнему уровням, один вывод которого соединен с заземленной шиной, входы подключены к выходам стабилизатора 6 разнополярных постоянных напряжении. усилитель 30 сигнала неисправности, один вывод которого соединен с заземленной шиной, вход подключен к выходу блока 29 контроля напряжений по верхнему и нижнему уровням, блок 31 ограничения напряжения, вход ко-.îðîãî соединен с выходом усилителя 30 сигнала неисправности, блок 32 задержки прохождения сигнала неисправчости, один вывод которого соединен с заземленной шиной, вход подключен к выходу блока 31 ограничения напряжения„ усилитель 33 задержанного сигнала неисправности, один вывод которого соединен с заземленной шиной, вход подключен к выходу блока 32 задержки прохождения сигнала неисправности, выход соединен с анодом третьего диода 27, катод которого соединен с управляющим электродом второго тиристора 17 и катодом четвертого диода 28, анод которого соединен с коллектором nep— вого транзистора 16, дополнительный стабилизатор 34 постоянного напряжения, Один вывод которого соединен с заземленной шиной, выход подключен к выводам блока 29 контроля напряжений по верхнему и нижнему уровням, усилитель 30 сигнала неисправности, усилитель 33 задержанного сигнала неисправности, пятый диод 35, анод которого соединен с выходом одного иэ выпрямителей 5, питающих один из стабилизаторов 6 положительной полярности, вторым выводом третьего резистора 22, входом дополнительного

76895

5 15 стабилизатора 34 постоянного напряжения, катод — с катодом второго диода 20, третий конденсатор 36, подключенный между катодом и управляющим электродом второго тиристора 17, при этом второй вывод четвертого резистора 23 соединен с выходом одного из выпрямителей 5, который соединен с одним иэ стабилизаторов отрицательной полярности.

Источник питания постоянного напряжения с защитой работает следующим образом.

Напряжение питающей сети поступает на выпрямитель I выпрямляется, фильтруется и подводится на вхсд преобразователя 2 напряжения, который не включается, так как не работает задающий генератор 13. Напряжение пита— ющей сети через резистор 8 поступает также на первичную обмотку трансформатора 7, .Снимаемое с вторичной обмотки трансформатора 7 напряжение выпрямляется выпрямителем 9 и начи— кается заряд конденсаторов 10 и 26.

Когда конденсаторы 10 и ?б эарядятся до требуемого напряжения, включаются релаксационный генератор 11 и тирис.тор 12. Напряжение с конденсатора )О через диоды 20 и 18, резистор 19 подается на стабилитрсн )4 и задающий генератор 13, который начинает работу.

Напряжение с конденсатора 26 через резистор 24 поступает на базу транзистора 16. Он кратковременно открывается и закорачивает защиту преобразователя 2. Преобразователь 2 включает я и начинает работу. Напряжения, снимаемые с вторичных обмоток трансформатора 3, выпрямляются выпрямителями 5, фильтруются и подаются на стабилизаторы 6 и 34 напряжения.

Стабилизаторы начинают работу. Одновременно напряжение с выхода одного из выпрямителей 5 отрицательной полярности через резистор 23 поступает на тиристор l? и удерживает его во включенном состоянии, а напряжение с выхода одного иэ выпрямителей 5 положительной полярности через диоды 35 и 18, резисторы 19 и стабилитрон 14 поступает на задающий генератор 13, обеспечивая его стационарное питание, Это же напряжение с выхода одного из выпрямителей 5 положительной полярности через резистор 22 поступает на базу транзистора 21 и открывает его. Конденсатор 10 шунти5

)с

55 руется схема запуска отключения. Ис1 точник питания включается.

В момент включения источника пита ния стабилизатор 34 начинает обеспечивать питающиминапряжениями блок 29 контроля напряжений, усилители 30 и 33. Последние могут питаться и с входа стабилизатора 34 ° Кроме того, с выхсдрв раэнополярных стабилизаторов 6 по ступают напряжения на входы блока 29 контроля напряжений. Так как напряжение на выходах стабилиэа— торов 6 достигают номинальных значений не одновременно и не мгновенно и так как номинальное напряжение на выходе стабилизатора 34 устанавливается также не мгновенно, то блок 29 контроля напряжений, имеющий большое быстродействие, воспринимает это как неисправность, и на его выходе кратковременно появляется сигнал неисправнссти. Однако отключения источника питания не происходит, так как блок 32 зацерживает прохождение сигнала неисправности на время, которое необходимо для устойчивого включения источника питания, работающего не в аварийном режи— ме. Как только напряжение на выходах стабилизаторов 6 и 34 станут в допустимых пределах, происходит сброс сигнала неисправности. Усилитель 33 задержь. ного сигнала неисправности в течение этого времени в работе не участвует.

Если источник питания работает и произошла значительная перегрузка пс току или короткое замыкание на вторичных обмотках трансформатора 3 или в выпрямителях 5, или на выходах стабилизаторов 6 и 34 (если они не имеют защиты от перегрузок или если их защита несправна), то возрастает ток через первичную обмотку трансформатора 4 и напряжение на выходе выпрямителя 15 которое, через диод 28 поступает на управляющий электрод тиристора 17, который включается и эаксрачивает напряжение, питающее задающий генератор 18. Пре-. образователь 2 напряжения прекращает работу, выходные напряжения источника питания уменьшаются цо нуля. Источник питания отключается на непродолжительное время. Тиристор 12 отключается,транзистор 2) закрывается. Начинается заряд кснценсаторов 10 и 26 и снова происходит запуск ис точника питания.

Если авария; устранена, то источник питания включается автоматически.

Если авария не устранена, то в момент

1576895

i Запуска источника питания транзистор 16 открывается. Защита преобразоВателя отключается на время, достаточное для запуска нормально работаю" и1его преобразователя 2 напряжения, f,å. кратковременно. За этом время, оторое можно регулировать, изменяя сопротивление резистора 24 и емкость конденсатора 26, последний 10 разряжается и транзистор 16 закрыва( ется. Время разряда конденсатора 10 значительно больше, чем конденсатоа 26. Конденсатор 26 не может зарядиться до следующего пускового цик- 15 а, так как тиристор 12 включен, а резистор 25 выбран очень высокоом м. После того, как транзистор 16

° ° закроется, через трансформатор 4 проолжает протекать аварийный ток .и ристор 17 включается, Источник пит1ання отключается. Конденсатор 10 рааряжается через диод 20, резистор 19, т ристоры 17 и 12, релаксационный генератор 11. Разряд конденсатора 10 ! происходит быстрее, чем его подэаряд.

Тиристоры 12 и 17 отключаются. Начинается новый цикл заряда-разряда конденсаторов 10 и 26 и запуска-отключе-! ня источника питания, которые продол- О жаются до тех пор, пока есть авария и:подается сетевое напряжение.

Если аварийный режим имеется в источнике питания в момент подачи на него сетевого напряжения, то запуск-отк йючение происходит так же, как описано.."35

Если напряжение на выходе одного или нескольких стабилизаторов б по какой-либо причине стало ниже или выШе допустимого значения (пробой регулирующего транзистора стабилизатора, перегрузка на выходе стабилизатора, которой недостаточно для срабатывания защиты, описанной вышее, обрыв в цепях питания стабилизаторов и т.д,}> 45 то на выходе блока 29 контроля напряжений появляется более продолжительный сигнал неисправности, чем в мом ент включения источника питания, в котором отсутствует аварийный режЖм. Сигнал неисправности усиливает50 ся усилителем 30 и через блок 31 т ограничения напряжения поступает на вход блока 32 задержки прохождения сигнала неисправности, назначение которого — задержать прохождение сигнала неисправности на время, которое немного больше, чем необходимо для включения источника питания, в котором отсутствует аварийный режим. 3адержанный сигнал неисправности усиливается усилителем 33 и через диод 2? поступает на управляющий электрод тиристора 17, ксторый включается.

Происходит отключение источника питания. Через некоторое время, которое можно регулировать в широких пределах, изменяя время включения релаксационного генератора ll, произойдет пробное включение источника питания.

Если авария устранена, то источник питания включается автоматически. Если авария не устранена,, то источник питания периодически включается-выключается. Так как на выходе усилителя 30 сигнала неисправности может быть небольшое напряжение и при отсутствии аварийного режима, которое может вызвать включение усилителя 33, то дпя исключения ложного срабатывания использован блок 31 ограничения напряжения. Для устранения ложных срабатываний служит также конденсатор 36.

По сравнению с известным в предлагаемом источнике питания потери мощности в аварийном режиме уменьшаются в десятки раэ. Кроме того, они во яного раэ ниже в аварийном режиме, чем в источнике питания, работающем в нормальном режиме. Это объясняется тем, что время включенного состояния источника питания, работающего в аварийном режиме, намного меньше, чем время его выключенного состояния.

Кроме того, в предлагаемом источнике питания при перегрузках или коротких замыканиях на выходах стабилизаторов 6 (если стабилизаторы имеют защиту от перегрузок и коротких замыканий или не происходит при этом срабатывания общей токовой защиты) практически отсутствуют потери мощности, так как при этом источник питания отключается на продолжительное время и поэтому нет необходимости рассчитывать радиаторы на аварийные мощности рассеивания, т.е. увеличивать их габариты или применять вентилятор.

По сравнению с известным надежность предлагаемого источника питания значительно повышается, так как при аварии одного стабилизатора отключаются все стабилизаторы. При увеличении напряжения на выходе одного или нескольких стабилизаторов б

1576895 сверх допустимого уровня происходит откпюченис источника питания, защита источника и нагрузок.

Формула изобретения

Источник питания постоянного напря>кения с защитой, содержащ:,и выпрямитель сетевого напряжения с филь-.— ром, выход которого подключен к преобразова тела постоянного напряже.:и я в переменное высокочастотное, выход которого подключен к последовательно соединенным первичным обмоткам сипового высокочастотного трансформатора напряжения и трансформатора токe выпрямители высокочастотного напряжения с фильтрами, псдключенные к вторич-ным обмоткам силового высокочастот;.оro трансформатора напряжения, стабилизаторы раэнополярных нагряжений, один из выходных выводов каждого иэ которых соединен с заземленной шиной,а входы подключены к выходам соответствующих выпрямителей высокочастотного напряжения, трансформатор, первичная обмотка которого через первый резистор подключена к входу выпрямитеlt>*.

:то сетевого напряжения, а вторичная — к входу выпрямителя, выход которого под-. ключен к перво.":у конденсатору и входу релаксационного генератора, Выходы которого подключены соответствен35 но к катоду и управляющему электроду первого тиристора, анод которого соединен с заземленной шиной, задающий генератор, вход которого подключе,t к стабилитрону, анод которого соединен с заземленной шиной, а выход — с вы- . .шеуказанным преобразователем, выпрямитель с фильтром и регулятором уровня напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, а выходы — соответственно к коллектору и эмиттеру первого транзистора, второй тиристор,катод которого соединен г заземленной шиной и эмиттером первого транзистора, первый диод, катод которого сое50 динен с катодом стабилитрона„а анод — с анодом второго тиристора и ,одним иэ вьпзодов второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом второго диода, анод которого

55 соединен с положительным выводом первого конденсатора и коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с заз, мленной шиной, база соединена с первым выводом тре-. тьего резистора, четвертый резистор, первый вывод которого соединен -. катодом первого тиристс ра, пятый резистор, первый вывод которого соеди— нен " базой первого транзистора, шестой реэис;ор, первый вывод которого

СОЕДИНЕН С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ВЫВОДОМ ПЕР вого копденса-..ора. второй вывод соединен с вторым выводом пятого резистора и первым выводом второго конденсатора, второй вь.вод которого соедиHei., с oтрь ца:-ельнь>м. выводом первого ко- .„Денсатора, тре -ий и четвертый диоды, о т л и ч а ю ш и и с я Ie:., что, с це;ью повышения надежности, :3 него введе;ы блок контроля напряжений по верхнему и:ч.жнему уровням, усилитель сигнала неисправности, блок ограничения на ряжения, блок задержки прохождения сигнала неисправности, усилитель задержанного сигнала неис".t".eâíoeòè, дополнительный стабилизатор постоянного напряжения, гятый диоп и третий конденса-:Ор, причем блок контроля напряжений по верхнему и нижнему уров>.ям соединен с заземленной шиной, Одни иэ его входов подключены к вь ходам стабилиза— торов. разнополярных постоянчых напряжений, а выход через усилитель сигнала неисправности, подключенного к заземленной шине, соединен с входом блока ограничения напряжения, выход котopnго через блок задержки прохождения си;нала неисправности, подключенного к эаземлеHHoH IUt tte co единен с одним иэ входов усилителя

"-адержанного сигнала неисправности, соединенного с заземпенной шиной, выход укаэанного усилителя соединен с анодом третьего диода, катод которого соединен с управляющим электродом второго тйристора и катодом четвертого диода, анод которого соединен с коллектором первого транзистора, дополнительный с;абилиэатор постоянного н пряксния соединен с заземленной шиной . Выходом годключен к другим входам блока контроля напряжений по верхнему и нижнему уровням усилителя сигнала неисправности и усилителя задержанного сигнала неисправности, пятый диод анодом соединен с выходом выпрямителя стабилизатора положительной полярности, вторым выводом трет. его резистора и входом

1576895

Составитель С. Горбачева

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 1846

Тираж 652

Подписное

BIQM1H Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 дополнительного стабилизатора постоянногО напряжения, а катод подключен к катоду второго диода, третий конденсатор включен между управляющим электродом и катодом второго тиристора, а второй вывод четвертого резистора соединен с выходом выпрямителя стабилизатора отрицательной полярности.