Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания электрои радиоаппаратуры . Цель изобретения - повышение надежности, быстродействия, обеспечение гальванической развязки и расширение функциональных возможностей . В устройство, содержащее силовой канал, блок управления и блок защиты, введены узлы, позволяйте повысить надежность схемы, ее быстродействие , а также расширить функциональные возможности. Облегчена эксплуатация и регулировка устройства, 4 з.п. Л-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (gy)5 С 05 F 1/569

4 ИРКАМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ .СНИД.:ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21 ) 4408170/07 (22) 11 ° 04.88 (46) 23.02,91. Бил. М 7 (72) В.А. Кузнецов, В.N.Òåðåõèí и С И.Иилкин (53) 621.316 722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР р 943684, кл. Н 0? Il 7/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Н - 1127056, кл. Г 05 F 1/56, 1984. (54) СТАБИЛИВИРу19ГЯЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯГ(ЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электро-. технике и может быть использовано

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания с бестрасформаторным входом для электро- и радиоаппаратуры.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, повышение надежности, повышение быстродействия при программно-дистанционном включении,,обеспечение гальванической развязки, повышение надежности путем исключения перегрузки элементов в начальный момент включения выходного напряжения, повышение быстродействия установления выходного напряжения вследствие исключения задержки функционирования блока управления, повышение надежности путем увеличения стабильности порогов срабатывания защиты, расширение функциональных воз-, можностей путем обеспечения сигна„„SU„„1629902 А 1

2 в качестве вторичного источника электропитания электро- и радиоаппаратуры. Цель изобретения — повышение надежности, быстродействия, обеспечение гальванической развязки и расширение функциональных возможностей. В устройство, содержащее силовой канал, блок унранпения и блок защиты, введены узлы, позволяющие IT0— высить надежность схемы, ее быстродействие, а также расширить функциональные возможности. Облегчена эксплуатация и.регулировка устройства.

4 з.п. A-лы, 1 ил. лизации рабочего и аварийного состояний, а .также повышение надежности путем исключения ложного срабатывания защиты при каждом включении. выходного напряжения на время его установки. На чертеже приведена функциональная схема стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Преобразователь содержит входной выпрямитель с фильтром 1, преобразователь 2 (П), вкличенный между входным выпрямителем и выходными выводами 3, соединенными с входом блока 4 управления для регулируемого возбуждения П. Блок 4 управления состоит из узла 5 автономного и программно-дисстанционного вкличения узла 6 гпавного запуска, токостабилизирующего двухполисника 7 с входом 8 включения, резисторного датчика 9 включения, узла 10 блокировки и задержки, узла 11

1629902 контроля уровня выходного напряжения; узла 12 сигнализации рабочего состоя, ния, узла 13 сигнализации аварийного состояния, широтно-импульсного модулятора (ИИМ) 14, узла 15 запирания

ШИИ, узла 16 вспомогательных напряжений 16 с шинами питания узлов блока 4 упавления. При этом выход узла 5 авто-, номного и программно-дистанционного включения подключен к входу 8. включения токостабилизирующего двухполюсни— ка 7, соединенного одним полюсом через резисторный датчик 9 включения с одной (положительной) шиной питания, а другим полюсом - е узлом 6 йлавного запуска. Потенциальный выход 17 узла 6 плавного запуска соединен с входом PBM 14 и с первыми входами дат; чиков (операционным усилителем) узла 20

12 контроля уровня выходного напряжения, вторые входы которых соединены с выходными выводамй 3 через соответствующие делители 18 и 19 напряжения.

Первый выход 20 узла 11 контроля уров-25 ня выходного напряжения подключен к входу узла 12 сигнализации. рабочего состояния, а второй 21 - к входу узла 13 сигнализации аварийнога состояния .

Узел 5 автономного и программнодистанционного включения имеет автономный 22 и программно-дистанционный

23 входы. Автономный вход 22 соединен . с входом RC-.öåïè 24. задержки, выход которой через стабилизатор 25 соеди35 нен с эашунтираванным резистором 26 базоэмиттерным переходом исполнительного транзистора 27, коллектор которого через резистор 28 соединен с входом 8 включения токостабилнзирующега двухпалюсника 7 .. Программно-дистанционный вход 23. через ограничивающий резистор 29 соединен с входным элементом развязывающего оптрона 30, вы- 45 ход которого включен между базой иколлектором исполнительного транзистора 27.

Узел 16 плавнага запуска состоит из опорного стабилизатора 31, диода 32, >О резисторно-емкостного делителя 33 и резистора 34, причем опорный стабилитрон 21 занунтирован последовательным соединением из диода 32 и рези- < сторно-емкостнога делителя 33, средний вывод которого образует потенци55 альный выход 17 плавно нарастающего опорного напряжения, а точка соединения резисторно-емкостного делителя

33 с катодом днода 32 образует нулевой выход опорного напряжения, приэтом катод диода 32 через резистор

34 соединен с шиной отрицательной полярности узла вспомогательных напряжений, а анод диода 32 - с анодом . стабилитрона 31 и общей шиной.

Узел 11 контроля уровня выхадного напряжения состоит из двух операцианных усилителей 35 и 36, двух резисторных делителей 18 и 19 выходного напряжения, выходы коfopbIZ соединены с соответствующими первыми входами операционных усилителей 36, а вторые входы — с.потенциальным выходом 17 опорного напряжения через резистор 37..

Выход каждого операционного усили- теля 36 соединен со своим .неинвертирующим входом через соответствующий резистор 38 (39) положительной обратной связи и через диод 40 (41), объединенные. анодами,и резистор 42,, включенный последовательно с ними— с выходом узла 21 аварийного состоя-. ния, а выходы операционных усилителей 35 и 36 через резисторы 43 и 44 соединены с выходом узла 20 -рабочего состояния.

Узел. 10 зашиты и блокировки состоит из воспринимающего транзистора 45, базоэмиттерный переход которого подключен к резисторному датчику 9 включения, а коллектор через нагрузочный резистор 46 подключен к общей нине и к базе блокирующего транзистора 47. Эмиттер транзистора

47 соединен с эмиттерам воспринимающего транзистора 45, а коллектор через резистор 48 — с аварийным выходом ?1 узла 1 1 контроля уровня выходного напряжения, причем между эмиттером и коллектором блокирующего транзистора 47 включена параллельная цепь из последовательной

RC-цепи 49 задержки блокировки и резистора 50.

Узел 12 сигнализации рабочего состояния состоит из транзистора 51,база которого соединена с выходом 20 рабочего состояния узла 11 контроля уровня выходного напряжения и че-. рез резистор 52 с общей шиной, которая через источник 53 вспомогательного опорного напряжения соединена с эмиттерам, а коллектор — с шиной положительной полярности через светодиад 54, резистор 55 и оптопару 56. каном .изменения опорного напряжения, т,е. без перерегулиравания и без перегрузки элементов П. Аналогично происходит процесс включения выходного напряжения,П при подаче напряжения включения на программно-дистанционный вход

23.В этом случае перемычка,показанная на чертеже пунктиром, отсутствует, С момента включения узла 16 вспомогательных напряжений через резистор

46 отпирается блокирующий транзистор

4? и.через резистор 48 запирает транзистор 57 узла 13 сигнализации аварийнога состояния да момента включения опорного напряжения. Этот момент фиксируется резистором 9 включения, падение напряжения на котором отпирает восприннмаюiуФ транзистор 45 и sa25 рийнога состояния.

44 отпирает транзистор 51 узыa t2 сигнализации рабочего состояния, Пр»: этом загорается светодиод 544, а через оптран 56 передаегся ва внегпюю цепь сигнал paGo- его состояния греобразователя.

В случае появления на выходнь:..х выводах напряжения, выходяще а за границы допуска„на выходе одногo из операционных усилителей появляется отрицательное значение напряжения.

При этом на базе транзистора 51 пропадает отпирающее напряжение и тран зистор запирает.ся. Гаснет светодиод

54 рабочего состояния. Транзистор

57 узла аварийцага состояния отпирается и загорается светодиод 61,а через аптрон 60 сигнал аварийного состояния передается во внешнюю цепь для контроля или обесточивания преобразователя. Причем узел 15 запирания блокирует рабату ЕИ1 14.

В описываемом преобразователе скорость нарастания длительностей управляющих импульсов возбутдения П определяется постоянной времени резистивно-емкостного делителя узла планного запуска при эффективном функционировании цепи обратной связи, чта

5 1629902

Узел 13 сигнализации аварийного состояния состоит из транзистора 57, (° база которого соединена. с аварийным выходом 21 узла 11 контрсля уровня выходного напряжения, эмиттер - с об5 щей шиной, а коллектор - с шиной отрицательной полярности через последовательно. соединенные резистор RCцепи 58 узла 15 запирания %1И, ограничивающий резистор 59, оптрон 60 и светодиод 61.

Узел 15 запирания НИХ состоит из

RC-цепи 58 на входе исполнительного транзистора 62, коллектор которого соединен с блокирующим входом 63

ШИИ 14 и через резистор 64 с аварийным выходам узла 11.

Преобразователь функционирует следующим образом. 20

При подаче входного напряжения запускается узел 16 вспомогательных . напряжений, формируя требуемые напряжения литания. узлов блока управле ния. При автономном включении устройства вход 22 узла 5 автономного и программно-дистанционного включения подключается с помощью перемь|чки, показанной на чертеже пунктиром, к шине питания положительной полярности, На время заряда конденсаторов входного фильтра узла 1 элементами

RC-цепи.24 и стабилитронам 25 осуществляется задержка отпирания испол-. нительнога транзистора 27, который

35 включает такостабилизирующий двухпалюсник 7 и узел 6 плавного запуска.

Наличие конденсаторов на нижнем плече делителя 33, опорного стабилитра.— на 31 оеспечивает плавное нарастание на потенциальном выходе 17 опорного напряжения с небольного отрицательного значения, определяемого падением на диоде 32 через резистор 34, до заданного положительного уровня. Нарастание опорного напряжения с отрицательного уровня позволяет формировать без задержки плавно на1 растающун ширину импульсов возбуждения с иулеВОГО уровня с учетом размаха пилообразного напряжения в ШИИ 14.

В случае отсутствия элементов 32 и

34 первый импульс возбуждения может формироваться с коэффициентoM заполнения 0,5, чта обуславливает перегрузку элементов П. Отсутствие потенциальных барьеров в цепи обратной связи обеспечивает нарастание выходного напряжения в соответствии с запирает транзистор 4? узла 10 блоки- . ровки и задержки. На время установления выходного напряжения элементы

RC-цепи 49 осуществляют задержку срабатывания узла 13 сигнализации ar aПри установлении выходного напряжения в границах заданного дан;г=«a на выходах операционных усилителей 35 и 36 появляется паложитель .Gc пап- яжение, которое через резпсторы 43

29902

16 позволяет формировать оптимальную по, быстродействию скорость нарастания выходного напряжения. Кроме того,при программно-дистанционном включении выходного напряжения отсутствует задержка включения выходного напряжения, которая в известном преобразователе обусловлена перезарядом емкости узла плавного запуска. В предложенном .преобразователе наличие узла контроля уровня выходного напряжения и узлов сигнализации рабочего и аварийного состояний источника. питания облегчает регулировочные работы и эксплуатацию комплекса, сокращает время отыскания неисправных, блоков, уменьшает время восстановления работоспособности аппаратуры.

Формула изобр.етения

1. Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий силовой канал, блок управления на основе широтно-импульсной модуляции; выход которого соединен с управляюцим входом силового канала, блок защиты, состояций из узлов зациты от превьппения и понижения выходного напряжения, узел . вспомогательных напряжений, выходные шины питания которого соединены с шинами питания блока управления и блока защиты, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него введены узел автономного и программно-дистанционного включения, токостабилизируюций двухполюсник с входом включения, резисторный датчик включения, узел блокировки и задержки, узел контроляуровня выходного напряжения, узлы сиг нализацин рабочего и аварийного состояний, при этом выход узла автономного и программно-дистанционного включения подключен к входу включе° ния .токостабилизирующего двухполюс- ника, соединенного одним полюсом с шиной питания положительной полярно. сти через резисторный датчик включения, а другим полюсом - с входом узла плавного запуска, потенциальный выход которого соединен с входом блока управления и с первыми входами датчиков .узла контроля уровня выходного напряжения, вторые входы которых соединены с выходными выводами через содтветствуюцие делители напряжения, причем первый выход узла контроля уровня выходного"напряжения подключен к входу узла сигнализации рабочего состояния, а второй — к выходу узла блокировки и задержки, шунтируюцему вход узла сигнализации аварийного состояния, один выход которого соединен с узлом запирания блока управления, а другой выход - через оптронную пару гальванической развязки с внешними выводами для подключения блоков контроля или отключения.

2. Преобразователь по п. 1, о тличаюцийся тем, что, сцелью повышения быстродействия при программно-дистанционном включении и обеспечения гальванической развязки, узел автономного и программно-дистанционного включения состоит из подключенной к входу автономного включения RC-цепи задержки, выход которой через стабилитрон соединен с эашунтированным резистором базоэмиттерным переходом исполнительного транзистора, коллектор которого через второй резистор соединен с входом включения токостабилизирующег о двухполюсннка, а программно-дистанционный вход через третий резистор соединен с входным элементом развязывающего оптрона, выход которого включен между базой и коллектором исполнительного транзистора.

3. Преобразователь по п.1, о т— личаюцийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения перегрузки элементов в начальный момент включения выходного напряжения и повышения быстродействия установления выходного напряжения вследствие исключения задержки функционирования блока управления, узел плавного запуска состоит из опорного стабилитрона, диода, резисторно- емкостного делителя и четвертого резистора, причем опорный стабилитрон зашунтирован последовательным соединением из диода и резисторно-емкостного делителя, средний вывод которого образует потенциальный выход опорного плавнонарастаюцего напряжения,а точка соединения опорного стабилитрона с анодом диода и общей шиной образует нулевой выход опорного напряжения, при этом катод диода через четвертый резистор соединен с

1629902!

О шиной питания отрицательной полярности источника вспомогательных напряжений.

4. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности. путем повышения стабильности порогов срабатывания защиты и расширения функциональных возможностей путем обеспечения О сигнализации рабочего и аварийного состояния, узел контроля уровня выходного напряжения состоит из двух операционных усилителей, первые входы которых соединены с потенциальным выходом опорного напряжения, а вторые— через соответствующие резисторные делители с выходными выводами, при этом выход каждого операционного усилителя соединен со своим неинвертирующим вхо-,„ дом через соответствующий резистор положительной обратной связи, а через обьединенные анодами диоды и последовательно включенный с ними пятый резистор соединен с входом узла аварий- 25 ного состояния, кроме того, выходы операционных усилителей через ограничивающие резисторы соединены с входом узла рабочего состояния, 5. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю щ и "й с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения ложного срабатывания защиты при каждом включении выходного напряжения на время его установления, узел задержки и блокировки состоит из воспринимающего транзистора, эмиттербазовый переход которого подключен к резисторному датчику включения, а коллектор через нагрузочный резистор соединен с общей шиной и непосредственно с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером воспринимающего транзистора, а кол-. лектор через шестой резистор — с входом узла сигнализации аварийного состояния, причем между эмиттером и коллектором блокирующего транзистора включена параллельная цепь из последовательной RC-цепи задержки и резистора.

1629902

Составитель С.Ситко

Редактор В.Данко Техред Л.Олийнык Корректор И.Куска

Заказ 439 Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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