СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H02J1/12 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоконадежным системам электроснабжения.

Известны надежные системы электроснабжения (СЭС), имеющие в своем составе стабилизаторы постоянного напряжения с последовательным регулирующим элементом (Высокочастотные транзисторные преобразователи. М.: Радио и связь, 1988, стр.11, рис.1.4).

К стабилизаторам напряжения в таких СЭС предъявляются жесткие требования по надежности, в частности обеспечение работоспособности при единичном отказе любого электрорадиоэлемента или обрыве провода.

Одним из методов повышения надежности преобразовательных устройств является построение этих устройств из «n» однотипных силовых ячеек, включенных параллельно входу и выходу, имеющих на входе каждой силовой ячейки датчик тока с пороговым устройством и выключатель на МДП-транзисторе (заявка на изобретение №2005137604/09 с решением о выдаче патента, «Зарядно-разрядное устройство»).

Для того, чтобы неисправная силовая ячейка не оказывала влияния на работу исправных, на выходе каждой силовой ячейки включен развязывающий диод, изолирующий неисправную силовую ячейку от выхода устройства (журнал «Компоненты и технологии» №7-2005, стр.136, рис.4).

Наиболее близким, принятым за прототип, к заявляемому стабилизатору постоянного напряжения является стабилизатор постоянного напряжения, силовая ячейка которого содержит регулирующий элемент, выход которого связан с первым выводом дросселя и катодом замыкающего диода, второй вывод дросселя соединен с первым выводом конденсатора, выход которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, при этом второй вывод конденсатора и анод замыкающего диода подключены к общему проводу и первым клеммам для подключения источника питания и нагрузки (Высокочастотные транзисторные преобразователи. М.: Радио и связь, 1988, стр.11, рис.1.4).

К недостаткам прототипа следует отнести то, что он не обладает необходимой надежностью, т.к. при отказе одного из электрорадиоэлементов или обрыве провода теряет работоспособность.

Задачей, на решение которой направлено создание настоящего изобретения, является повышение надежности работы стабилизатора постоянного напряжения с последовательным регулирующим элементом.

Поставленная задача решается тем, что стабилизатор постоянного напряжения, силовая ячейка которого содержит регулирующий элемент, выход которого связан с первым выводом дросселя и катодом замыкающего диода, второй вывод дросселя соединен с первым выводом конденсатора и входом модулятора, выход которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, при этом второй вывод конденсатора и анод замыкающего диода подключены к общему проводу и первым клеммам для подключения источника питания и нагрузки, дополнительно содержит (n-1) указанных ячеек, в каждой из которых датчик тока через выключатель, связанный с регулирующим элементом, подключен ко второй клемме для подключения источника питания, а выход датчика тока связан с первым входом порогового устройства, второй вход которого подключен ко входу модулятора, при этом первый вывод конденсатора через разделительный диод связан со второй клеммой для подключения нагрузки.

На чертеже представлена схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит «n» однотипных силовых ячеек: - «силовая ячейка 1» ... «силовая ячейка n».

Каждая из силовых ячеек содержит регулирующий элемент 1, дроссель 2, замыкающий диод 3, конденсатор 4, модулятор 5, клеммы 6, 10 для подключения источника питания и клеммы 7, 13 для подключения нагрузки, датчик тока 8, выключатель 9, пороговое устройство 11, разделительный диод 12. Для пояснения работы устройства на чертеже показано, что к клеммам 6, 10 подключен источник питания 14, а к клеммам 7, 13 - нагрузка 15.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

В исправном состоянии силовой ячейки выключатель 9 замкнут. Регулирующий элемент 1 управляется сигналами ШИМ от модулятора 5, при этом на нагрузке 15 поддерживается стабильное напряжение. При возникновении в силовой ячейке неисправности типа «короткое замыкание, например, замыкающего диода 3 либо конденсатора 4», неисправная силовая ячейка отключается по выходу от нагрузки 15 закрытым разделительным диодом 12, а по входу выключателем 9 от источника питания 14, т.к. при коротком замыкании указанных диода 3 или конденсатора 4 возрастет ток на входе неисправной силовой ячейки выше допустимого уровня, и пороговое устройство 11 по сигналу датчика тока 8 приведет выключатель 9 в разомкнутое состояние.

Таким образом, неисправная силовая ячейка будет отключена по входу и выходу и не будет оказывать влияние на работу стабилизатора постоянного напряжения.

При неисправности в силовой ячейке типа «короткое замыкание регулирующего элемента 1», если мощность нагрузки 15 меньше или равна установленной мощности одной силовой ячейки, возрастет напряжение на конденсаторе 4 до уровня срабатывания порогового устройства 11, которое приведет выключатель 9 в разомкнутое состояние. При этом разделительный диод 12 закроется и отключит выход неисправной силовой ячейки от нагрузки 15, таким образом, неисправная силовая ячейка не будет влиять на работу стабилизатора постоянного напряжения.

Стабильное напряжение на нагрузке 15 будут поддерживать исправные «n-1» силовые ячейки.

Неисправности типа «короткое замыкание выключателя 9», либо «короткое замыкание разделительного диода 12» не оказывают влияния на работу стабилизатора напряжения.

Предлагаемое техническое решение повышает надежность стабилизатора постоянного напряжения с последовательным регулирующим элементом за счет выполнения его в виде «n» однотипных силовых ячеек с защитой от превышения входного тока и выходного напряжения.

Заявляемый стабилизатор постоянного напряжения предполагается использовать в перспективных системах электроснабжения космических аппаратов с ресурсом работы 10-25 лет.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоконадежным системам электроснабжения. Стабилизатор постоянного напряжения, силовая ячейка которого содержит регулирующий элемент, выход которого связан с первым выводом дросселя и катодом замыкающего диода, второй вывод дросселя соединен с первым выводом конденсатора и входом модулятора, выход которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, при этом второй вывод конденсатора и анод замыкающего диода подключены к общему проводу и первым клеммам для подключения источника питания и нагрузки, дополнительно содержит (n-1) указанных ячеек, в каждой из которых датчик тока через выключатель, связанный с регулирующим элементом, подключен ко второй клемме для подключения источника питания, а выход датчика тока связан с первым входом порогового устройства, второй вход которого подключен ко входу модулятора, при этом первый вывод конденсатора через разделительный диод связан со второй клеммой для подключения нагрузки. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы стабилизатора постоянного напряжения с последовательным регулирующим элементом. 1 ил.

Стабилизатор постоянного напряжения, силовая ячейка которого содержит регулирующий элемент, выход которого связан с первым выводом дросселя и катодом замыкающего диода, второй вывод дросселя соединен с первым выводом конденсатора и входом модулятора, выход которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, при этом второй вывод конденсатора и анод замыкающего диода подключены к общему проводу и первым клеммам для подключения источника питания и нагрузки, отличающийся тем, что стабилизатор дополнительно содержит (n-1) указанных ячеек, в каждой из которых датчик тока через выключатель, связанный с регулирующим элементом, подключен ко второй клемме для подключения источника питания, а выход датчика тока связан с первым входом порогового устройства, второй вход которого подключен ко входу модулятора, при этом первый вывод конденсатора через разделительный диод связан со второй клеммой для подключения нагрузки.