Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой Советский патент 1983 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к источникам питания радиоэлектронной аппара туры и может найти применение в устройствах электропитания.автоматики, вычислительной технике и средст связи. Известны стабилизированнные прео разователи постоянного напряжения, содержащие последовательно включенные усилитель мощности, выходной выпрямитель и фильтр, а также блок управления } Недостатком устройств является п ниженная надежность работы транзист ров усилителя мощности из-за Н&лнчия значительйых токов при включени преобразователя на выпрямитель с ем костью в-фильтре. Возникающие при заряде емкости фильтра токи превыша ют максимально допустимые для переключающих транзисторов усилителя мощ ности и могут вызвать выход последних из строя. Наиболее, близким к изобретению п технической сущности является стаби лизированный преобразователь напряжения, содержащий включенный-последовательно между входными и выходны ми выводами усилитель мощности, выпрямитель и фильтр, а также блок уп равления, включающий задающий генератор. Формирователь пилообразного напряжения и ШЙМ-компаратор, включе ные последовательно, делитель часто ты, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выходы подключены к первым входам, двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом ШИМ-компаратора, а выходы подключены ко входам усилителя мощности, и узел обратной связи, вхо ды которого соединены, соответствен но, с выходными выводами и источником эталонного напряжения, а выход подключенко входу ШИМ-компаратора, блок запуска и нуль-орган, входы которого соединены, соответственно, с выходом устройства и источником эталонного напряжения Г2. Однако в этом устройстве при нали чии быстродействующей защиты в процессе включения из-за заряда емкости в фильтре происходят отключения С1«абилизированного преобразователя. Отстройка защиты на ток больший тока .включения делает защиту по току малоэффективной при коротких замыканиях в нагрузке, когда токи короткого замыкания в нагрузке соизмеримы с токами включения. Наличие же даже незначительной временной задержки на выключение в защите по току может привести к выходу переключающих тран зисторов усилителя мощности из строя Кроме jToro, вторичное включение преобразователя после срабатывания защиты может быть осуществлено только путем подачи запускающего импульса с выхода блока запуска, поскольку в этом случае не обеспечивается восстановление работоспосо.бности преобразователя при самоустранении короткого замыкания в.нагрузке. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем защиты пре образователя от перегрузок по току при первичном включении и при повторных включениях после срабатывания защиты. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированнный преобразователь напряжения, содержащий включен ные последовательно между входными и выходными выводами усилитель мощности, выпрямитель и фильтр, а также блок управления, включающий задающий генератор, формирователь пилообразного напряжения и ШИМ-компаратор, вклюг ченные последовательно, делиТель частоты, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выходы подключены к первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходом ШИМ-компаратора, а выходы подключены ко входам усилителя мощности, узел обратной связи, входы которого соединены, соответственно, с выходными выводами и источником эталонного напряжения, а выход подключен к входу ШИМ-компаратора, блок запуска и нуль-орган, входы которого роединены, соответственно, с выходом устройства и источниксм эталонного напряжения, дополнительно, введены ждущий мультивибратор, первый и второй элементы И, компаратор и блок формирования времени выхода на режим, выполненный в виде транзисторного ключа, базовая цепь которого через первый резистор соединена с выходом первого элемента И, а коллекторная цепь содержит включенные последовательно второй резистор и конденсатор, шунтированный третьим резистором, и подключенными к первому входу введенного компаратора, при. этом выход нуль-органа соединен со входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к первым входам введенных элементов И, второй вход первого из которых подключен к выходу блока запуска, а второй вход второго элемента И соединен с выходом введенного компаратора, второй йход которого подключен к выходу формирователя пилообразного напряжения, а выход второго элемента И соединен с третьими входами селекторов. . На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Спорная частота задающего генератора 1 подается на формирователь пилообразного напряжения 2 и делитель частоты 3. Напряжение с выхода узла обратной связи 4 подается на вход ШИМ-компаратора 5. Пилообразное напряжение с формирователя 2 подается на первый вход ШИМ-компаратора 5 и сравнивается с напряжением, поданнь№ на,второй вход ШИМ компаратора 5с выхода узла- обратной связи 4. Импуль сы напряжения с широтной модуляцией с выхода ШИМ-компаратора 5 поступают на первые входы селекторов б и 7, на вторые входы которых поступают импул сы с выходов делителя аастоты 3.Снимаемые с усилителя- мощности 8 широтно-модулированные импульсы преобразуются в постоянное напряжение выпрямителем 9 и фильтром 1р. Напряжение с фильтра lO поступает на нагрузку 11 и узел обратной связи 4, (Сигнал тока нагрузки 11 поступает на вход нуль-органа 12, Сигнал запуска с блока запуска 13 и потенциальный сигнал с выхода ждущего мультивибратора 14 поступают на входы первого элемента И 15, одновременно потенциг альный сигнал с выхода ждущего мультивибратора 14 поступает на второй вход второго элемента И. Сигнал с выхода первого элемента И 15 обеспечивает через резистор 16 включение или выключение р-п-р транзистора 17 блока формирования времени выхода на режим, при этом через резистор 18 обеспечивается заряд конденсатора t-9 плавно нарастающее напряжение с которого поступает на вход компаратора -20 на второй вход компаратора 20 подает ся пилообразное напряжение с выхода формирователяппилообразного напряженид 2. Сигнал с выхода компаратора 2Q обеспечивает через второй элемент И 21 подачу на третий вход селекторов 6 и 7 широтно-модулированного сигнала с уменьшающейся скважностью при наличии крманфл на включение с блока запуска 13. Сигнал с выхо да элемента И 15 обеспечивает включение или вык чение транзистора 17 блока формирЬвания времени выхода на рехвм 22.. Стабилизированный преобразователь напряжения работает следующим образом. . . .При подаче напряжения питания и отсутствие команды на включение с блока запуска 13 опорная частота задающего генератора 1 подается на формирователь пилообразного напряжения 2 и делитель частоты 3. Поскольку напря жение на выходе устройства отсутствует, на вход селекторов 6 и 7 с компаратора 5 и делителя частоты 3 поступают импульсы напряжения максимгшьной длительности с частотой задающего генератора. На выходе селекторов импульсы напряжения отсутствуют из-эа наличия запрета на выходе элемента И 21 . Подача сигнала на включение устрой ства с блока запуска 13 обеспечивает включение транзистора 17 и плавный ,заряд конденсатора 19 блока формирования времени выхода на режим 22. При.этом на выходе KOMnapafopa 20 появляются широтно-модУлированные импульсы напряжения увеличивающейся длительностью, поступающие на вход элемента И 21, на его второй вход поступает логическая единица с выхода ждущего мультивибратора 14. Соответственно с выхода элемента И 21 на третий вход селекторов 6 и 7 поступают импульсы напряжения с нарастающей длительностью, что обеспечит мягкое включение устройства при отсутствии пусковых токов заряда емкоруей фильтра 10. На выходе устройства появляется напряжение, обеспечивающее нормальное функционирование цепи обратной связи 4 и стибилизацию выходного напряжения. При появлении короткого замыкания на выходе устройства токовый сигнал изменяет состояние нуль-органа 12,, чем обеспечивается запуск ждущеГо мультивибратора 14. На выходе ждущего мультивибратора на заданное время появляется логический ,поступающий на вход элемента И 21 и обееп печивающий выключение устройства. Одновременно Закрывается транзнст;тор 17 блока формирования времени выхода на режим 22 и обеспечивается разряд конденсатора 19. Длительность,выключенного состоя- ния устройства определяется временем наличия логического нуля на выходе ждущего мультивибратора. При появлении на его выходе потенциального сигнала прод1сходит повторное 22мягкое включение устройства за счет повторного линейного нарастания напряжения на конденсаторе 19. Если короткое замыкание на выходе не устраняется, происходит повторное выклю-. чения устройства. Циклы включения и выключения устройства определяется частотой переключения ждущего мультивибратора. Снижение частоты перключения ждущего мультивибратора 14 обеспечивает уменьшение потребления от первичной сети в аварийнрм режиме работы. Таким образом, нормирование времени выхода на рабочий режим обеспечивает отсутствие пусковых токов заряда емкостей фильтров , что повышает надежность устройства, делает защиту по току более эффективной. Повторный запуск устройства осуществляется автоматически без дополнительной команды на включение,- при этом пусковые токи отсутствуют. /rt(m

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОВРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержащий включенные послет довательно между входными и выходны-: .ми выводсши усилитель мощности, В.ЫП1 ямитель и, фильтрf а также.блок управления, включающий задающий генераторг фо{ ирователь пилообразного напряжения и ШИМ компаратор, включенные последовательно, делитель частоты, вход которого соединен с выХОДСМ4 задающего генератора, а выходы подключены к первым входам двух селекторов, вторые входы которых соединены с выходе ШИМ-комцаратЬра, а ° выходы подключены ко входам усили- i теля мощности, узел обратной связи, входы которого соединены, соответСт- венно, с выходньми выводами и истбчниксм эталонного напряжения, а выход подключен ко входу ШИМ-компаратора, , : блок запуска и нуль-орган, входы которого соединены, соответственно, с выходом устройства и источником эталонного напряжения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повыше,ния надежности путем защиты преобразователя от перегрузок по току при первичном включении и при повторных включениях после срабатывания защиты, дополнительно введены ждущий мультивибратор, первый и второй элемен- . ты Vt, кс таратор и блок формирования времени выхода на режим, выполненный в виде транзисторного ключа, базовая цепь которого через первый резистор соединена с выходом первого элемента И, а коллекторн ая цепь содержит включенные последовательно g второй резистор и конденсатор, шунО) тированный третьим резистором и подключенный к первому входу введенного кс шаратора, при этом выход нульоргана соединен со входом ждущего мультивибратора, выход которого под- g ключей к первым входам введенных элеХ ментов И, второй, вход первого из которых подключен к выходу блока запуска а второй вход второго элемен4i та И соединен с выходом введенново KD кс таратора второй вход которого подключен к выходу фо н ирователя пилообразного напряжения, а выход вто.to рого элемента И соединен с третьими Ф входсми селекторов.