Импульсный стабилизированный источник электропитания с защитой от перегрузки

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение габаритов источника и повышение надежности путем снижения потерь энергии в режиме перегрузки. Устройство содержит регулирующий элемент 1, подключенный к входному выводу 2, LCD-фильтр 6, с которого снимается выходное напряжение, узел 10 защиты из датчика 8 тока и порогового узла 9, широтно-импульсный модулятор 11 с первым и вторым входами регулирования скважности, дополнительно введенный узел регулирования рабочей частотой генератора синхронизирующего напряжения. При появлении на выходе перегрузки одновременно с увеличением скважности импульсов происходит плавное снижение частоты переключения, а следовательно, динамических потерь регулирующего элемента. Кроме того, с понижением частоты переключения датчик тока узла защиты снижает порог срабатывания узла защиты при уменьшении частоты. Также представлены варианты конкретного выполнения отдельных узлов. Это уменьшает участок порог срабатывания - максимальный ток и снижает величину минимального тока, что приводит к дополнительному снижению потерь и повышает надежность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ Х

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1661738 (51)5 < 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCK0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4687120/07 (22) 04.05.89 (46) 07.07.91. Бюл. И 25 (72) Т.Б.Гальперин, E.А.Логинов и А.М.Пушкин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 1397894, кл. G 05 F 1/569, 1988.

Авторское свидетельство СССР, Ф 896603, кл. С 05 F 1/569, 1982, (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С .ЗАЩИТОЙ OT

ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения — уменьшение габаритов источника и повьш»ение надежности пу > ем снижения потерь энергии в режиме герегрузки. Устройство содержит регулирующий элемент 1, полключенный к входному выводу 2, I.CD— фильтр 6, с которого снимается выходное напряжение, узел 10 защиты из датчика 8 тока и.порогового, узла

9, широтно-импульсный модулятор 11 с первым и вторым входами регулиро- вания скважности, дополнительно введенный узел регулирования рабочей частотой генератора синхронизирующего напряжения. При появлении на выходе перегрузки одновременно с увеличением скважности импульсов происходит плавное снижение частоты переключения, а следовательно, динамических потерь регулирующего элемента. Кроме того, с понижением частоты переключения датчик тока узла

1661738 защиты снижает порог срабатывания узла защиты при уменьшении частоть . Также представлены варианты конкретного выполнения отдельных узлов. Это

5 уменьшает участок порог срабатываИзобретение относится к электро гехнике и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания.

Целью изобретения является уменьШение габаритов источника электропиТания и повышение надежности путем снижения потерь энергии в режиме перегрузки.

На фиг, 1 и 2 даны обобщенные схемы импульсного стабилизатора (на фиг.1 — понижающий; на фиг. 2 — инвертирующий полярность входного напряжения); на фиг. 3 — вариант выполнения отдельных узлов устройства; на фиг.4 — эпюры напряжений в отдельных точках схемы.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент (РЭ) 1, включенный между входным выводом 2 и электронако пительным элементом 3, образующим с комйутирующим диодом 4 и выходным конденсатором 5 выходной 1.CD-фильтр

6, соединенный с выхопным выводом 7, датчик 8 тока в силовой цепи н пороговый узел 9, образующие узел 10

35 защиты, широтно-импульсный модулятор (IIIHM) 11, связанный через согласующий силовой узел 12 с входом регулирующегo элемента, IIpH этом ЙИМ 11имеет 40 первый и второй входы 13 и 14 регулирования по скважности и вход 15 регулирования частотой генератора синхрониэирующего напряжения, соединенный с выходом узла 16 управления 45 частотой генератора синхронизирующего напряжения, вход узла 16 соединен с выходом узла защиты, одновременно соединенным с одним из входов 14 управления по скважности при этом другой вход 13 управления по скважности соединен с выходным выводом 7.

На фиг, 2 даны варианты выполнения широтно-импульсного модулятора узла защиты и узла регулирования частотой

ШИМ. IIIHN содержит генератор 17 син55 хронизирующего напряжения (ГПН), соединенный выходом с первым входом компаратора 18, второй вход которого ния — максимальный ток и снижает величину минимального тока, что приводит к дополнительному снижению потерь и повышает надежность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. соединен с выходом измерительно-усилительного узла 19, входы которого соединены со входами 13 и 14 регулирования по скважности, выход компаратора 18 связан с входом формирователя 20 управляющих импульсов, выход которого соединен с выходом IIMM. Генератор синхронизирующего напряжения (ГСН) выполнен на транзисторе 21,, эмиттерной цепью связанным с вспомогательным источником питания, а коллектором и базой соединенным соответственно через конденсатор 22 и резистор 23 с общей шиной, при этом коллектор соединен с выходом генератора, а база подключена ко входу регулирования частотой, при этом узел

16 управления частотой генератора синхронизирующего напряжения выполнен на транзисторе 24, коллектором и базой соединенным соответственно с выходом и входом узла 16, а эмиттером подключенным к вспомогательному источнику 25 питания.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения узла защити со снижением порога срабатывания при уменьшении частоты.

Данная зависимость реализована специальным выполнением датчика 8 тока, в выходную цепь которого включен вы- прямитель, имеющий на входе трансформаторную связь через обмотку 26 с дросселем 3 LCD-фильтра 6, а на выходе

LC-фильтр на дросселе 27 и конденсаторе 28, причем дроссель 27 можно формировать индуктивностью рассеивания дросселя 3. Выход датчика тока — резистор 29, диод 30— подключен к входу порогового узла 9.

Источник электропитания работает следующим образом.

При токах ниже порога срабатывания защиты регулирование выходного напряжения происходит с помощью изменения скважности РЭ под воздействием сигнала, поступающего с выхода 7 на первый вход 13 регулирования скважности (фиг.1, 3) .

16б 1738

При достижении током нагрузки I величины, соответствующей порогу срабатывания 1,», с выхода узла защиты сигнал поступает на второй вход

14 регулирования скважности, уменьшая время открытого состояния РЭ.

Одновременно этот же сигнал через узел 16 воздействует на вход 15 регулирования частоты, уменьшая эту частоту до достижения током IIE максимального значения Х „ (фиг.4), при котором начинается интенсивное закрывание РЭ, падение Uвых При

UEI„ > = О (короткое замыкание) I > ограничивается величиной остаточного

I ост

В примере на фиг. 3 ШИМ работает традиционным образом, сравнивая напряжение на выходе ГСН с сигналом на выходе измерительно-усилительного узла 19, усиливающего сигналы по входам 13 и 14. Частота генератора, определяющая частоту переключения, уменьшается при открывании транзистора 24 сигналом с узла защиты, так как при этом происходит уменьшение тока транзистора 21 и, следовательно, увеличение времени заряда конденсатора 22.

Датчик 8 тока при уменьшении частоты снижает порог срабатывания в связи с тем, что выпрямитель с

ЬС-фильтром переходит иэ режима работы на индуктивную нагрузку в режим работы на емкбстную нагрузку, что вызывает увеличение выходного напряжения выпрямителя, в свою очередь смещающего базу транзистора в направлении открывания последнего.

На фиг, 4 кривые А и Б соответствуют работе устройства без узла управления частотой для случаев различных величин Icp» а кривая В соответствует работе устройства с обратно пропорциональной зависимостью частоты от выходного тока величине I идентичной кривой А. с, Таким образом, кроме снижения потерь на переключение при возрастании

I и от I< po I „происходит дополнительное снижение потерь из-за уменьшения разности Д I = I I и величины

То, что эквивалентно от 1асти приближению кривой В к кривой Б, соответствую,щей устройству с меньшими Iи иI . Последнее позволяет использовать теплоотводящие конструкции меньших габаритов.

Физическая причина снижения Д Х заключается в том, что со снижением частоты автоматически возрастает амплитуда импульса тока через датчик тока. Уменьшению Д I в еще большей степени способствует построение узла защиты со снижением порога срабатывания при уменьшении частоты.

Таким образом, осуществляется последовательное снижение рассеиваемой мощности в аварийном режиме, что позволяет применять теплоотводящие конструкции, рассчитанные на меньшие токи срабатывания защиты, уменьшая общие габариты и повышая надежность.

Формула изобретения

20 1 . Импульсный стабилизированный источник электропитания с защитой от перегрузки, содержащий регулйрующий элемент, включенный силовыми выводами между входным выводом и элек25 тромагнитным накопителем, составляющим вместе с коммутирующим диодом и выходным конденсатором выходной

LCD-фильтр, соединенный с выкодным выводом, узел защиты из датчика то30 ка в силовой цепи и порогового узла, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход использован как выкод узла защиты» широтно-им- . пульсный модулятор с первым и вторым входами регулирования скважности, соединенными соответственно с выходным выводом и выходом узла защиты, а выходом соединенный через согласующий силовой узел с управляющим вхо40 дом регулирующего элемента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения надежности, в него введен узел управления частотой генератора синхронизирующего напРяжения широтно-импульсного модулятора, а широтно-им. пульсный модулятор выполнен с входом регулирования частоть генератора синхронизирующего напряжения в сторо5р ну уменьшения при аварии.

2. Источник по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения порога срабатывания при уменьшении рабочей частоты, в выход55 ную цепь датчика тока введен выпрямитель с LC-фильтром на выходе, причем вход выпрямителя через трансформатор соединен с дросселем выходного LCD-фильтра.

1661738

3. Источник по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что широтноИмпульсный модулятор включает в себя генератор синхронизирующего напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом измерительно-усилительного узЛа, входы которого использованы в

Качестве первого и второго входов регулирования по скважности, а выход компаратора соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого использован в качест- .!5 ве выхода, при этом генератор синхронизирующего напряжения выполнен на токостабилизирующем транзисторе, база которого соединена череэ резистор с общей шиной, коллектор исполь| зован в качестве выхода н через кон-! денсатор соединен с общей шиной, а эмиттер подключен через резистор к вспомогательному источнику питания, база токостабилиэирующего транзистора использована в качестве входа регулирования частоты, а узел управления частотой синхронизирующего напряжения выполнен на транзисторе,,базовая и коллекторная цепи которого использованы в качестве соответственно входа и выхода, а змиттерная цепь подключена к вспомогательному источнику питания.

1651738

1н

1осм kp и kp J

Раг. У

Составитель U.Àâåðèí

Техред A.Êðàâ÷óê

Корректор й.Ревская

Редактор С.Патрушева

Заказ 2123 Тираж %М 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. Гагарина, 1О1