Стабилизированный источник вторичного электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания телевизионных приемников . Цель изобретения - повышение надежности путем повышения эффективности автоматической защиты от токовых перегрузок в низковольтных выходных цепях. Источник питания содержит сетевой выпрямитель , полупроводниковый ключ, индуктивный накопитель, формирователь сигнала куска, формирователь сигнала о режиме функционирования, узел запуска, цепь питания и устройство управления ключом. Введен узел определения перегрузки в низковольтных выходных цепях, содержащий транзистор, конденсатор 28 и четыре резистора 29-32. Благодаря этому повышается эффективность работы защиты, а следовательно обеспечивается полная надежность источника электропитания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

АИ1

Ь ф (21) 4602849/07 (22) 09.11.88 (46) 30.11.91. Бюл, N. 44 (72) Г; M. M. Захарова и Г. Н. Сызько (53) 621.314,57(088,8) (56) Заявка ФРГ N 3032034, кл. G 05 F i/56, 1980.

Заявка ФРГ N 3340138, кл. Н 02 P 13/22, 1985. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЪ|Й ИСТОЧНИК

ВТОРИЧ НОГО ЭЛ Е КТРОПИТАН И Я (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания телевизионных приемников. Цель изобретения — повышение на„„5U„„1695462 А1 (я)5 Н 02 М 3/335, G 05 F 1/56 дежности путем повышения эффективности автоматической защиты от токовых перегрузок в низковольтных выходных цепях. Источник питания содержит сетевой выпрямитель, полупроводниковый ключ, индуктивный накопитель, формирователь сигнала куска, формирователь сигнала о режиме функционирования, узел запуска, цепь питания и устройство управления ключом.

Введен узел определения перегрузки в низковольтных выходных цепях, содержащий транзистор, конденсатор 28 и четыре резистора 29 — 32. Благодаря этому повышается эффективность работы защиты, а следовательно обеспечивается полная надежность источника электропитания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1695462

30 г. 0

Изобретение относите I\ к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания телевизионных приемников, Цель изобретения — повышение надежности путем повышения эффективности автоматической эагциты От токОвых перегрузок в низковольтных выходных цепях.

На фиг. 1 представлена функциональная схема источника питания; на ф1лг, 2— принципиальная схема узла определения перегрузки в низковольтных выходных цепях; на фиг, 3 — временные длаграммы работы источника питания в режиме возникновения токовой перегрузки в низковольтных выходных ц,r15ix(8 — зависимо "ть напря>кения питания устройства управления от времени; б — зависимость напря:кения нэ входе формирователя внешчих блокирующих импульсов; в — изменение сопротивления нагрузки; г — напряжение на выходе уэлэ стабилизации питающих напря>кений, д — напряжени" на выходе формирователя сигнала о режиме функциоHNpoBBHMsI источника Г1итачия; (.; Напряжение на базе транзистора узла определения перегрузки в низковольтных выходных цепях; ж — напряжение на эмиттере транзистора узла определения перегрузки в низковольтных выходных цепях; э — TQK нагрузки низковольтного канала); на фиг. 4— нагрузочная характеристика низковольтного выхода источника; HB фиг. 5 -- принципиальная электрическая схема источн1,ка питания, Стабилизированнь и источ INK питания (фиг. 1) содержит сетевой выпрямитель 1 с фильтром, IlongrlpOBQII,никовый клк3ч 2, индуктивный накопитель 3 с обмоткой 4 намагничиванияя, обмоткой 5 обратной связи и вспомогательной обмоткой 6, выходной;=ысоковольтной обмоткой 7 и выходной низковольтной обмоткой 8, формлрователь 9 сигнала пуска, форми1зовэ1ель 10 сигна lа о режиме функционировани5! Источника, узел

11 запуска, цепь 12 питания и устройство 13 управления транзисторным кл очом, в состав которого входят узел 14 стабилизации питающих напряжений, формирователь 15 внешнлх блокирующих и ;гульсов, oõåèe 16 локальной автоматики, ганс ратор .7 пиг:ообразного напряжения, схема 18 or.ределения перегрузки в высоковольтных (ВБ) выходнь)х цепях, усилитель 19 3егулирозания.и усилитель 2С тока. Ис очник rодержит также узел 21 определения перегрузки в низковольтных (Н В) вь,кодных цепях, высоковольтный (ВВ) выпрямvòåë; 22, низковольтный (НВ) выпрямитель 23, к ЕВ выпрямителю 22 подключена нагрузка 24, а к НВ выпрямителю 23 подключена нагрузка

25, В источник входит также емкостной накапитель 26 питающего напряжения, Узел определения перегрузки в низковольтных цепях содержит (фиг. 2) транзистор 27, конденсатор 28 и четыре резистора

Стабилизированный источник питания работает следующим образом, При подключении источника к напряжению первичной сети положительные полуволны синусоидального напряжения сети подаются на узел 11 запуска, а с его выхода через емкостной накопитель 26 — на узел 14 стабилизации питающих напряжений а устройстве 13. При этом заряжается емкость накопителя 26. Как только напряжение на емкости накопителя 26 достигает порога включения стабилизаторов в узле 14 происходит покаскадное включение опорных напря>кений, питающих все узлы устройства

13 управления, а также узел 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях, Одновременно напряжение с узла 11 запуска подается на усилитель 20 тока. Включение последнего по очереди стабилизатора в узле 14 вызывает подачу команды со схемы 16 локальной автоматики на включение усилителя 20 тока, на выходе которого появляется первый импульс тока, поступающий на силовой транзисторный ключ 2, замыкая его.

При этом к обмотке 4 намагничивания прикладывается выпрямленное и отфильтрованное сетевым выпрямителем 1 напряжение сети, вследствие чего в обмотке

4 намагничивания протекает ток. Первый импульс тока в обмотке 4 намагничивания порождает во вспомогательной обмотке 6 напряжение, которое подается на вход цепи

12 питания, Далее с выхода цепи 12 питания снимается выпрямленное напряжение, необходимое для поддержания устойчивого питания стабилизаторов в узле 14 и усилителе 20 тока.

Во время действия импульса тока с выхода усилителя 20 тока происходит процесс накопления энергии в сердечнике индуктивного накопителя 3, а диоды вторичных выпрямителей 22 и 23 заперты. При этом расход энергии на нагрузки 24 и 25отсутствует. После окончания действия импульса тока с выхода усилителя 20 тока диоды вторичных выпрямителей 22 и 23 открываются, и накопленная в сердечнике индуктивного накопителя 3 энергия поступает в нагрузки

24 и 25. Образуемое на обмотке 5 напряжение обратной связи в то время, когда диоды вторичных выпрямителей 22 и 23 открыты, прямо пропорционально выходным нэпря", I II15 Л,72 жениям источника и используе сч в клчестtIo входного сигнала для формирователя 10 сигнала о режиме функционирования источника. а также для формирователя 9 си нала пуска, который определяет момент окончания отбора энергии в нагрузки 24 и 25 и по этому признаку дает команду схеме 16 локальной автоматики на следующее включение усилителя 20 тока.

Усилитель 19 регулирования и схема 18 определения перегрузки в ВВ выходных цепях, а также схема 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях, которые в качестве входного сигнала используют напряжения соответственно с первого и второго выходов формирователя 10 сигнала о режиме функционирования источника, имеют различный друг от друга порог срабатывания и включаются поочередно в зависимости от величины поступившего на их вход напряжения. Их выходные сигналы поступают на соответствующие входы схемы 16 локальной автоматики (выход узла 21 связан с входом схемы 16 через формирователь 15 внешних блокирующих сигналов) и являются для схемы 16 командой выключения усилителя 20 тока, Таким образом, эти три узла — усилитель 19 регулирования, схема 18 определения перегрузки в ВВ цепях и схема 21 определения перегрузки в НВ цепях через изменения длительности импульса тока с выхода усилителя 20 тока определяют количество энергии, подаваемой в сердечник индуктивного накопителя 3. а значит, управляют режимом работы ВИП, Генератор 17 пилообразного напряжения необходим для огранизации широтноимпульсной модуляции (ШИМ) в схеме 16 локальной автоматики.

Порог срабатывания схемы 18 определения перегрузки в ВВ цепях выбран таким, что схема реагирует только на очень сильное поглощение энергии высоковольтной нагрузкой 24, либо вторичными цепями (например, при коротком замыкании всех витков обмотки 7 и 8). В практике, однако, часто требуется защитить от перегрузок низковольтные выходы, работающие от обмотки

8 с малым количеством витков. Короткое замыкание в низковольтных выходных цепях вызывает недостаточно большое изменение напряжения на входе схемы,18 определения перегрузки в ВВ цепях и, в этой связи, схема 18 от такого сигнала не срабатывает. Введенная схема 21 определения перегрузки в НВ цепях имеет собственный порог срабатывания, который позволяет выделить те изменения напряжения на выходе формирователя 10 сигнала о режиме функционирования источника, ко1 о р Ы Р Р O Ë н 11 К Л 7 о т R f 1 I1 3 7 l I Ь Т л T o Y O (1 о Т V (7 Г О 3 3мыкания в НВ нагрузке 25 или же в НВ узлах.Обмотке 8 и вы и рями7 еле 23.

Временные диаграммы, поясняющие работу источника в режиме токовой перегрузки при коротком замыкании в НВ выходных цепях, показаны на фиг. 3.

Когда сопротивление нагрузки уменьшается до нуля (момент tK.з.) напряжение с выхода формирователя 10 сигнала о режиме

10 блокировки источника (зона устойчивой ра50 боты — моменты tg, t4, t6). Когда напряжение на входе узла 14 стабилизации питающих напряжении за счет энергии сетевых импульсов пуска увеличивается до определен55 нОгО Значвния, внОвь вкл7ОчаЕтСя уЗЕл 14 стабилизации питающих напряжений, и на-. чинается новый цикл вк IIO I! 7Ièÿ иcTo4ника.

Таким образом, при наличии признака короткого замыкания в ньч ру:ке 25 накачка энергии в индуктивном II I 7пителе 3 произфункционирования источника резко падает до уровня А, который является порогом срабатывания узла 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях, и последняя включа15 ется. При этом на ее выходе и соответственно на входе формирователя 15 внешних блокирующих сигналов возникает напряжение достаточной величины, чтобы включился формирователь 15 внешних блокиру20 ющих импульсов, который подает сигнал запрета на схему 16 локальной автоматики.

Тогда прекращается подача импульсов тока с выхода усилителя 20 тока на силовой транзисторный ключ 2, прекращается накопле25 ние энергии в индуктивном накопителе 3 и, как следствие, падают напряжения во всех нагрузках 24 и 25. Напряжение питания на входе узла 14 стабилизации питающих напряжений падает, так как напряжение с вы30 хода цепи 12 питания снижается до нуля, и питание стабилизаторов осуществляется только от узла 11 запуска через емкостной накопитель 26, Это приводит к уменьшению l напряжения на входе узла 14 стабилизации

35 питающих напряжений до порога выключения стабилизаторов (моменты t7, тз, t5). Таким образом разрушаются условия питания всех узлов устройства 13 управления, а также узла 21 определения перегрузки в НВ

40 цепях.

Пропадание напряжения питания выводит узел 21 определения перегрузки в НВ цепях из активного состояния. Теперь напряжение на входе формирователя 15 внеш45 них блокирующих сигналов начинает расти (интервалы t1 — 12, t3 — t4, (;7-t6) за счет импульсов пуска, поступающих на узел 11 запуска от первичной сети, и наконец, вырастает до .значения, которое является порогом раз1695462

10 водится пачками импульсов, следующими с частотой 1 = 1/Т, !

В общем случае средний ток короткого замыкания т о может быть выражен формулой

tê.зо = J кзм (t) Clt, о о где l > — амплитудное значение тока короткого замыкания;

t — длительность импульса тока в НВ нагрузке;

Т вЂ” продолжительность цикла "Включение-выключение" конвертора ВИП (фиг. Зз), N — количество импульсов в цикле.

Схема 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях на один вход получает опорное напряжение, вырабатываемое узлом 14 стабилизации питающих напряжений (фиг. 1), размещен ным внутри устройства 13 управления. Опорное напряжение возникает независимо от схемы 21 определения перегрузки в НВ выходных це-. пях как только напряжение питания Ug устройства 13 управления достигает значения

Овкд (моменты времени t2, t4, 1в на фиг.3). На другой вход схемы 21 подается выпрямленное напряжение Ооо, выделенное с обмотки

5 обратной связи формирователем 10 сигнала о режиме функционирования источника.

В случае короткого замыкания в низковольтной цепи напряжение 0оо значительно уменьшается.

Как только это напряжение уменьшится ниже порогового значения Опор, заданного

or узла 14 стабилизации питающих напряжений схема 21 определения перегрузки в

НВ выходных цепях подключает к формирователю 15 блокирующих сигналов напряжение такой величины в зоне блокировки, которое способно вызвать запрет прохождения на полупроводниковый ключ 2 импульсов управления, 3ro значит, что будет сорван ток во всех вторичных. обмотках индуктивного накопителя (в короткозамкнутых тоже), Как следствие подпитка устройства 13 управления через цепь 12 питания будет прекращена, Поэтому устройство 13 управления через некоторое время выключается (моменты t>, тз, tg на фиг. 6), Одновременно выключается и узел 14 стабилизации питающих напряжений для устройства 13 управления, пропадает, напряжение U> на входе схемы 21, т,е. будут разрушены условия работы схемы 21, что приводит к снятию запрета прохождения импульсов управления на полупроводниковый ключ 2 от устройства 13 управления. Теперь начинается новый цикл запуска устройства 13 управления через узел 11 запуска.

Количество N импульсов тока в НВ нагрузке 25 определяется двумя факторами: продолжительностью цикла выхода конвертора в режим равновесия энергии, подаваемой в индуктивный накопитель 3 от сетевого выпрямителя 1 и снимаемой с него на нагрузки 24 и 25, а также временем задержки срабатывания схемы 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях. Ввиду малого значения параметра N за период Т среднее значение тока !к.>.о короткого замыкания намного ниже максимального значения тока нагрузки в НВ цепи (фиг. 3).

Принципиальная электрическая схема определения перегрузки в НВ выходных цепях (фиг. 2) состоит из резисторов 29-32, транзистора 27 и конденсатора 28. Транзистор предназначен для подачи напряжения блокировки на вход формирователя 25 внешних блокирующих импульсов в режиме короткого замыкания в НВ выходных цепях.

Транзистор 27 размещен на выходе мостовой схемы, одно плечо которой состоит из резисторов 29 и 30 и включенного последовательно им источника напряжения Оос, величина которого определяет состояние равновесия мостовой схемы. Второе плечо мостовой схемы содержит резисторы 31 и 32 и по существу задает порог срабатывания самой схем. Пока режим короткого замыкания в НВ выходных цепях отсутствует Мостовая схема находится в состоянии равновесия и соблюдается условие: потенциал в точке А рА равен потенциалу в точке

В в рд >,pl3

При возникновении режима к,з. в НВ выходных цепях изменяется значение напряжения 4о. Это возмущение нарушает равновесие мостовой схемы и при условии

pA-p >0,7 в включается транзистор 27. При этом напряжение, падающее на резисторе 32, появляется на выходе схемы и подается на вход формирователя 15 внешних блокирующих импульсов.

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник вторичного электропитания, содержащий сетевой выпрямитель, к выходу которого через полупроводниковый ключ подключена первичная обмотка индуктивного накопителя, выходные обмотки которого подключены к высоковольтному и низковольтному выпрямителям, а обмотка обратной связи подключена к входам формирователей сигнала пуска и сигнала о режиме функционирования источника, узел запуска, входом подключенный к входу сетевого выпрямителя, 1695462

10 цепь питания, входом подключенная к вспомогательной обмотке индуктивного накопителя, устройство управления ключом, включающее в себя узел стабилизации питающих напряжений, генератор пилообразного напряжения, узел определения перегрузки в высоковольтных цепях, усилитель регулирования и формирователь внешних блокирующих импульсов, выходами подключенные к входам схемы локальной автоматики, выходом через усилитель тока подключенной к управляющему входу полупроводникового ключа, причем управляющие входы узла стабилизации питающих напряжений и усилителя тока устройства управления ключом через емкостной накопитель подключены к выходам узла запуска и цепи питания, первый выход формирователя сигнала о режиме функционирования подключен к входам усилителя ретулирования и схемы определения перегрузки в высоковольтных цепях устройства управления ключом, а выход формирователя сигнала пуска подключен к запускающему входу схемы локальной автоматики, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения эффективности защиты от токовых перегрузок в низковольтных цепях, в него введен узел определения перегрузки в низковольтных цепях, первым входом подключенный к второму выходу

5 формирователя сигнала о режиме функционирования, вторым входом — к выходу узла стабилизации устройства управления ключом, а выходом — к входу его формирователя блокирующих импульсов.

2, Источник по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что узел определения перегрузки в низковольтных цепях содержит транзистор, че.тыре резистора и конденсатор, причем

15 первый вывод первого резистора, параллельно которому подключен конденсатор, подключен к базе транзистора, а второй вывод указанного резистора является первым входом узла определения перегрузки, пер20 вые выводы второго и третьего резисторов объединены и являются вторым входом узла определения перегрузки, а их вторые выводы подключены соответственно к базе и змиттеру транзистора, причем последний

25 через четвертый резистор подключен к общей шине, а коллектор транзистора является выходом узла определения перегрузки.

1695462

Lly Ebf

A а1 г боспор д Qoc

Ц6

Г б пор р

Фиг, Я

3>

1695462

Составитель С.Коняхин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Король

Редактор И.Касарда

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

Заказ 4110 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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