Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой по току Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковым источникам питания, и может быть испопь эовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники,преимущественно там, где первичной сетью является сеть постоянного напряжения. При небольшой мощности наиболее рациональным построением стабилизированных преобразователей таких систем является последовательное соединение лине1 « ного стабилизатора, инвертора (конверто- ра), имеющего на своем выходе трансфор матор, и выпрямителей по числу требуемых каналов i ,. Линейный стабилизатор в этом случае, как и при автономном использовании, обы но снабжают устройством защиты по току использующим для своей работы падение нйпряжения на резисторе - датчике тока 2 . Наиболее близким к изо1фетению по технической сущности является стабилизи рованный преобразователь постоянного напряжения с защитой, по току, состоящий из последовательно соединенных между входом и выходом линейного стабилизатора с регулирующим элементом, подключен ным к его входу,-управляющим элементом и блокировочным конденсатором, подключенным параллельно выходу стабилизатор из резистора-датчика тока, конвертора с генератором переменного напряжения, трансформатором с выпрямителем, а так же из узла защиты с порого№1м элемен- том, входом связанным с резистором датчиком тока, а выходом - с входом регулирующего элемента линейного стабилизатора. Линейный стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на входы конвертора, который преобразует его в переменное напряжение, а затем после трансформатора снова в постоянное, благодаря чему осуществляется гальваническая развязка входа преобразователя от его выхода. При перегрузке выделяемое на резисторе - датчике тока наиражение открывает транзистор порогового элемента, а он снимает ток управления с регулирующего транзистора, что приводит к ограничению тока нагрузки sj Недостатком устройства является то что его узел защиты неконтролируем. Неисправность, приводящая к потере его работоспособности, но не искажающая процесс стабилизации, может длительно не обнаруживаться. Если после этого преобразователь окажется перегруженным, то он может выйти из строя. Выявить эти неисправности можно только профилакти ; ческими проверками в ходе которых создается искусственная перегрузка оговоренной величины и необходимо отключение преобразователя от потребителя на время профилактики. Цепь изобретения - по№1шение надежности путем выведения автоматического самоконтроля исправности узла защиты. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преофазователе постоянного напряжения с защитой по току, содержащем линейный стабилизатор, состоящий из последовательного регулируещего элемента, входом подключенного к управлякхцему элементу, и блокирующего конденсатора, последовательно включенный в цепь питания двухтактный конвертор,, содержащий инвертор, входы которого связаны с выходами управляющего генератора переменного напряжения, при этом в выходную цепь линейного стабилизатора включён датчик токовых перегрузок, соединенный с входом порогового элемента узла защиты, выход исполнительного элемента которого подключен к входу регулируквдегр элемента, генератор переменного напряжения выполнен в виде синхройизируемого генёратс а прямоугольных импульсов на базе счётного триггера, а в конвфтор введен генератор тактовых импульсов, iobixoQt которого через введенный конденса ЧЧ соединен с нхоцом порогового элемента, при этом синхронизирующий вход синхронизируемого генератора прямоугольного напряжения соединен с выходом -исполнительного элемента узда защиты, На фиг, 1 представлена схема данного преобразователя; на фиг, 2 - диаграмма работы элементов схемы, Он состоит из линейного стабилизатора 1 , содержащего регулирующий 2 и управляющий 3 элементы, связанные с блокирующим конденсатором 4, из резистора - датчика тока 5, включенного последовательно в цепь питания конверто ра 6, включакщего синхронизируемый генератор переменного напряжения 7, инвертор 8 с выходным трансформатором, связанным с выпрямителем 9, а также синхронизатор 1Q выполненный на эмиттерном овторителе -1.1 и переходной /R С - цепи 12, из узла защиты по току 13, в который входит пороговый 14 и исполнительный 15 элементы, из генератора такто вых импульсов 16 и конденсатора 17,

через который выход генератора 16 поцкиючен к входу порогового элемента 14,

На фиг 2 даны дплуры импульсных процессов в схеме преобразователя. Эпюры 18-2 О изображают импульсы на выходах узлов 16, 13 и 1О; 21.1 и 21.2 на выходах триггера 7, а 22 - на выхб да гфеоф ователя.

Прео азоватёль работает следующим обрезом.

С моментом подачи нходного напряже НИИ начинает работать линейный стабалр-. аатс 1, регулирующий элемент 2 которого под воздействием управлягацего anewi мента 3 устанавливает номинал его выходного напряжения. Затем вступает в ту генератсф 16 и его импульсы (эпюра 18 фиг, 2) через конденсатор 17 подаются на бава-эмиттерный переход транзйс- тора hoporoBcro элемента, проводяще. го ток в промежутки времени между импульсами. Опфываясь от каждого импульса задающего генератора, он активизирует испопнительный элемент 15, создающий во входном напряжении регулируквдегб элемента 2 характерные вырезки (вплоть ао нуля) представляющие собой короткие (в данном случае отрицательные) импупь- си (штюра 19 фиг. 2), подаваемые через амрттерный повторитель 11 и далее черев п ехбдцую RC - цеиь 12 (эпюра,2б) на счетный вход синхронизируемого ими генератора прямоугольного напряжения (триггера 7), Его колебания используются, в конверторе 6 для формирования в перЕЖЧной обмотке трансформатора 8 переменного тока. Напряжение вторичной. абмоткя этого трансформатора выпрямг№ется и подается на выхсях конвертора Гй всего стагбилизированного преобразователя). Генератор переменного напряжения 7 является, таким образом, пассивным и может работать только при наличии синхроимпульсов, которые от генератора 16 должны пройти до его входа. Если один из элементов узла защиты выйдет из строя, то путь следования импульсов задаадцего генератора 16 оборвется (причем случится при любой неисправности в элементах защиты) и триггер 7 остановится, вследствие чего прекратится подача энергии на выход преобразователя. Если защита была неисправна еще до вкгаочения преобразователя, он вообще не начнет работать.

Некоторые в работе регулирукьщего элемента реально не сказьШаются на характеристики линейного стабилизатора, провалов же стабилизированного напряжения легко избежать соответствующим Ёыборем конденсатора 4.

Импульсы генератора 16, следовательно, непрерывно зондируют устройство защиты, а не охваченным контролем остается только лишь резистор - датчик тока. Однако при его возможном обрыве выходное напряжения преобразователя также исчезнет, а изменение его номинала или короткое замыкание (это низкоомный, чаше проволочный резистор) маловероятны-, .

Таким образом, данное техническое решение позволяет осуществлять постоянный самоконтроль исправности узла защиты и повысить надежность всего устройства в целом.

- СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ПО ТОКУ, содержащий линейный стабилизатор, состоящий из последовательного регулирующего элемента, входом подключенного к управляющему элементу, и блокирукяцего конденса- , последовательно включеннь1й в цепь питания двухтактный конвертор, содержащий инвертор,входы которого связаны с выходами управлякщего генератора переменного напр-яжения, при этом в выходную цепь линейного стабилизатора включен датчик тока, .соединенный с входом порогового элемента узла защиты по току,, выход исполнительного элемента которого подключен к входу регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем введения автоматического самоконтроля исправности, генератор переменного напряжения выполнен в виде синхронизируемого генератора прямоугольных импульсов на базе счетного триггера, а в конвер(Л тор введен генератор тактовых импульсов, выход которого через введенный конденсаtop соединен с входом порогового эле- . мента, при этом синхронизирующий вход S синхронизируемого генератора прямоуголь- него напряжения соединен с выходом исполнительного элемента узла защиты.