Устройство для управления стабилизирующим преобразователем постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования ао вторичных источниках электропитания с импульсным регулированием. Цель изобретения - повышение надежности в работе преобразователя. Устройство содержит узел преобразования напряжения 1, модулятор длительности паузы 2, выходом подключенный к управляющему входу 3 регулирующего ключевого элемента, входящею в состав стабилизирующего преобразователя , а зход модулятора 2 соединен с компаратором напряжения 4, первый вход которого подключен к датчику тока 5 ключевою регулирующего элемента, второй вход компаратора 4 через первый резистивный делитель 13 подключен к источнику опорного напряжения 7. Источник опорного напряжения 7 подключен к одному из входов первого дифференциального усилителя 8, другой вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, а выход через первый диод 10 соединен с вторим входом компаратора 4. В отличие от известного, устройство снабжено датчиком температуоы 11, вторым дифференциальным усилителем 12, вторым резистивным делителем 6 и вторым диодом 14 Датчик температуры 11 подключен к первому входу второго дифференциального усилителя 12, выход которого через второй диод 14 соединен с вторим входом компаратора 4. Устройство обеспечивает автоматическую коррекцию уставки защиты по ток/ в зависимости от температуры корпуса преобразователя . Ограничение рабочей температуры преобразователя повышает его надежность и увеличивает ресурс. Возможность параллельной работы нескольких преобразователей позволяет (резко сократить их номенклатуру и обеспечить питание нагрузки практически любой мощности. 5 ил. И С о оо сь СП о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I5!)s Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ГЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4746760/07

{22) 09.10.89 (46) 23.10.91. Бюл. ¹ 39 (71) Научно-производственное обьединение

"Агат" (72) В. П. Борисов (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 944018, кл, Н 02 М 3/335, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1534678, . Í 02 M 3/335, 1989, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТА

БИЛИЗИРУ!ОЩИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания с импульсным регулированием. Цель изобретения — повышение надежности в работе преобразователя. Устройства содержит узел преобразования напряжения 1, модулятор длительности паузы 2, выходам подключенный к управляющему входу 3 регулиру>ащего ключевого элемента, входящего в состав стабилизирующего преобразователя, а вход модулятора 2 соединен с компаратаром напряжения 4, первый вход которого подключен к датчику тока 5 ключеИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках электропитания с импульсным регулированием.

Целью изобретения является повышение надежности в работе преобразователя и расширение его функциональных вазможностей за счет обеспечения нормальной ра„„4,)„„1686656 А1 ваго регулирующего элемента, второй вход компаратора 4 через первый резистивный делитель 13 подключен к источнику опорного напряжения 7. Источник спорного напряжения 7 подключен к одному из входов перво)-о дифференциального усилителя 8, другой вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, а выход через первый диод 10 соединен с вторым входом кампаратора 4. В отличие ат известнага, устройства снабжено датчиком температуаы 11, вторым дифференциальIfûì усилителем 12, вторым реэистивным делителем 6 и вторым диодом 14,Датчик температуры 11 подключен к первому входу втооого дифференциального усилителя 12, выход катарага через второй диод 14 соединен с вторым входам кампаратора 4. Устройство обеспечивает автоматическую каррекциIo уставки защиты по току в зависимости ат температуры корпуса преобразователя. Ограничение рабочей температуры преобразователя повышает его надежность и увеличивает ресурс, Вазможность параллельной рабаты нескольких преобразователей позволяет резко сокра-, тить их номенклатуру и обеспечить питание нагрузки практически любой мощности.

5 ил. боты нескольких однотипных параллельна соединенных преобразователей путем автоматического уменьшения максимально дапустимага тока нагрузки при увеличении температуры корпуса.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — схема параллельного соединения двух од1686656 нотипных преобразователей; на фиг, 3 — вариант принципиальной схемы модулятора длительности паузы; на фиг. 4 — вариант схемы включения датчика температуры и второго дифференциального усилителя; на фиг, 5 — зависимости тока (4), отдаваемого преобразователем в нагрузку и управляющего напряжения Uy на выходе второго дифференциального усилителя от температуры корпуса преобразователя.

Устройство содержит узел преобразования напряжения 1, состоящий, например, из ключевого регулирующего элемента, выпрямителя и сглаживающего фильтра (на схеме не показаны), и может быть выполнен по любой из применяемых схем.

В состав устройства входит также модулятор 2 длительности паузы, выход которого подключен к управляющему входу 3 узла преобразования напряжения 1, а вход — к выходу компаратора напряжения 4, первый вход которого подключен к датчику тока 5 узла преобразования напряжения 1, Второй вход компаратора 4 подключен через резистивный делитель 6 к источнику опорного напряжения 7, подключенному к одному из входов дифференциального усилителя 8, другим своим входом соединенным с выходом 9 стабилизирующего преобразователя узла преобразования напряжения 1. Выход дифференциального усилителя 8 через диод

10 соединен с вторым входом компаратора

4. Датчик температуры 11 подключен к первому входу второго дифференциального усилителя 12, второй вход которого через второй резистивный делитель 13 соединен с источником опорного напряжения 7, а выход через второй диод 14 — с вторым входом компаратора 4. Вход 15 стабилизирующего преобразователя предназначен для подключения к источнику питающего постоянного напряжения.

При параллельной работе преобразователей (см. фиг. 2) питающее напряжение подается на соединенные между собой входы

15, а нагрузка — на выходы 9.

Модулятор 2 длительнос и паузы может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг. 3, которая формирует паузу (длительность выключенного состояния регулирующего элемента) неизменной длительности.

Данная схема представляет собой стандартную схему генератора импульсов на R-S-триггере 6. Длительность паузы определяется времязадающей цепью из резистора.17 и конденсатора 18. Длительность импульса задается цепью из резистора 19 и конденсатора 20 и выбирается примерно в 2-3 раза большей максимально возможной длительности включенного состояния регулирующего эле5

55 мента; Момент переключения триггера 16 и отключения регулирующего элемента происходит одновременно с подачей положительного импульса с компаратора 4 на вход

21, который через диод 22 поступает íà Rвход триггера.

Другим возможным вариантом модулятора 2 длительности паузы может быть схема, в которой длительность паузы изменяется обратно пропорционально выходному напряжению преобразователя, В качестве датчика температуры 11 может быть использован полупроводниковый диод (см, фиг. 4), включенный в прямом направлении. Этот диод должен располагаться на корпусе преобразователя, При увеличении температуры корпуса (диода) пропорционально уменьшается падение напряжения на диоде 11. Питание диода 11 осуществляется от источника — U« через резистор 23, Прямой вход усилителя 12 подключен к резистивному делителю 13, выбором коэффициента деления которого достигается установка начальной температуры, при которой начинает ограничиваться максимальный ток стабилизирующего преобразователя. Требуемый коэффициент усиления усилителя 12 обеспечивается отрицательной обратной связью из резисторов 24 и 25. Изменением соотношения номинальных значений этих резисторов задается требуемый в каждом конкретном случае характер зависимости выходного напряжения усилителя 12 от температуры (наклон пунктирной линии Оу на фиг. 5). Это в свою очередь, обусловливает требуемый закон изменения максимального тока нагрузки преобразователя от температуры его корпуса.

Рассмотрим работу преобразователя 1 при управлении от предложенного устройства.

После подачи питающего напряжения на вход 15 (одновременно подается питание на остальные элементы схемы) включается ключевой регулирующий элемент узла преобразования напряжения 1, через который начинает протекать нарастающий ток по цепи; датчик тока 5 — выпрямитель — сглаживающий фильтр, создавая увеличивающееся напряжение на выходе 9. На выходе датчика тока 5 при этом возникает напряжение, пропорциональное величине тока ключевого регулирующего элемента. В момент равенства напряжений на входах компаратора 4 последний срабатывает и на его выходе возникает положительный импульс, запускающий мсдулятор 2 длительности паузы, В

Этот момент времени выходным сигналом модулятора 2 ключевой регулирующий эле1686656

20

30

55 мент отключается, ток через последний становится равным нулю. По истечении времени паузы, задаваемой модулятором 2, на выходе последнего возникает сигнал, включающий ключевой регулирующий элемент, Описанный процесс коммутации будет периодически повторяться, обеспечивая нарастание выходного напряжения преобразователя. Поскольку на данном этапе выходное напряжение и температура корпуса преобразователя еще не достигли своих заданных значений, то выходные напряжения усилителей 8 и 12 превышают величину выходного напряжения делителя 6, диоды 10, 14 закрыты и преобразователь работает в режиме источникатока. Величинатока,отдэвэемогопреобразователем в нагрузку, определяется величиной выходного напряжения делителя 6. При достижении выходным напряжением преобразователя своего заданного значения уменьшается выходное напряжение усилителя 8. Диод 10 открывается, ограничивая напряжение на выходе делителя 6 и тем самым уменьшая ток, отдаваемый преобраэователем в нагрузку. В результате выходное напряжение будет стабилизироваться на заданном уровне. При возникновении перегрузки по току произойдет уменьшение выходного напряжения преобразователя и его ток нагрузки будет ограничен на заданном делителем 6 уровне.

По мере повышения температуры корпуса преобразователя постепенно уменьшается выходное напряжение усилителя 12.

Если температура достигает значения (Э (см. фиг. 5), открывается диод 14. При дальнейшем повышении температуры происходит уменьшение выходного напряжения делителя 6 по цепи диод 14 — усилитель

12, что сопровождается уменьшением тока, отдаваемым преобразователем в нагрузку.

Ток нагрузки может уменьшаться до нуля, если температура достигнет значения С4.

Перепад температур И - И задается соотношением резисторов 24, 25 и, в зависимости от конкретных требований или условий эксплуатации, может составлять 3 — 4

5...100 С.

При параллельном соединении двух или более преобразователей (см, фиг. 2) в начальный период часть преобразователей будет работать в режиме источника тока и отдавать максимально ьоэможный ток в нагрузку. По мере нагрева ток нагрузки этих преобразователей будет уменьшаться, а ток нагрузки недо гружен н ых и реобразователей возрастать (при неизменном общем токе нагрузки), чем достигается относительно равномерное распределение тока нагрузки между преобразователями, Тем самым устройство для управления стабилизирующим преобразователем постоянного напряжения позволяет повысить надежность преобразователя.

Введение дополнительного контура управления позволяет при работе преобразователя в режиме источника тока изменять величину тока его нагрузки в зависимости от степени нагрева корпуса.

Оно также позволяет обеспечить автоматическую коррекцию уставки защиты по току в зависимости от температуры корпуса преобразователя, В случае повышения температуры окружающей среды или саморазогрева преобразователя при неисправности системы его охлаждения происходят уменьшение тока, отдаваемого в нагрузку, снижение тепловой мощности, выделяемой преобразователем, и, следовательно, прекращение роста температуры его корпуса. Ограничение рабочей температуры преобразователя повышает его надежность и увеличивает его ресурс, При параллельном соединении нескольких преобразователей иэ-за неравномерной загрузки последних происходит их неравномерный разогрев. Более нагруженные преобразователи нагреваются быстрее других. В результате, по мере их разогрева, снижается отдаваемый ими в нагрузку ток. что препятствует их дальнейшему разогреву, и увеличивается ток, отдаваемый менее загруженными преобразователями.

Формула изобретения

Устройство для управления стабилизирующим преобразователем постоянного напряжения, включающим узел преобразования напряжения, состоящий из выпрямителя, выходного фильтра и ключевого регулирующего элемента, содержащего модулятор длительности паузы, выход которого предназначен для подключения к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, вход модулятора соединен с выходом компаратора напряжения, первый вход которого подключен к датчику тока ключевого регулирующего элемента, второй вход компаратора связан через первый резистивный делитель с источником опорного напряжения, подключенным к одному иэ входов первого дифференциального усилителя, другой вход которого предназначен для соединения с выходом стабилизирующего преобразователя, причем выход первого дифференциального усилителя через первый диод соединен с вторым входом компаратора напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежно7 сти преобразователя и расширения его функциональных возможностей путем обеспечения нормальной работы нескольких параллельно соединенных однотипных преo6p83GBBTBllpA, оНо снабжено QBTчиком температуры, вторым дифференциальным усилителем, вторым резистивным делителем и вторым диодом, причем датчик темпе ратуры подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен через второй резистив5 ный делитель с источником опорного напряженил, а выход через второй диод — с вторым входом компаратора напряжения,