Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок по току Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

СП

С

ел Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания повышенной надеж ности. Известен стабилизатор с транзист ром в контуре импульсного регулирования 1 . Недостатком известного устройства является повышенная вероятность выхода из строя транзистора при его запирании в момент перегрузки по то ку, что обусловлено возникновением коммутационного выброса ЭДС самоиндукции накопительной индуктивности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок по току, содержащий контур непрерывного регулирований с датчиком тока нагрузки, подключенным к перво му nopoiOBOMy эле иенту, выхой которого подключен к управляющему входу ключевого элемента контура импульсного регулирования с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему электро ду отключающего тиристора, источник контура импульсного регулирования, вспомогательный источник, подключен ный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питания контура импульсного регулирования 2 , Недостатком данного устройства является повышенная вероятность выхода из строя регулирующего транзис тора контура непрерывного регулирования при перегрузке по току, так как по сигналу на снятие перегрузки Б прототипе отключается питание контура импульсного регулирования, после чего возрастающий ток перегрузки протекает через регулирующий транзис тор контура непрерывного регулирования в течение времени задержки выключения питания контура непрерывного регулирования, В течение указанного времени на коллекторе регулирующего транзистора контура и непрерывного регулирования вьщеляется мощность перегрузки, в десятки раз превышающая номинальную. В результате перегрева коллекторного перехода из-за избытка рассеиваемой мощности регулирующий транзистор контура непрерывного регулирования может выйти из строя. Кроме того, наличие отдель него источника питания контура непрерялвного регулирования усложняет устройство. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем исключения перегрузки по току регулирующего эле мента KOHTi pa непрерывного регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий контур непрерывного регулирования с датчиком тока нагрузки, подключенным к первому пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента контура импульсного регулирования с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему электроду отключающего тиристора, источник питания контура импульсного регулирования, вспомогательный источник, подключенный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питания контура импульсного регулирования, введены конденсатор и диод, через который анод отключающего тиристора подключен к управляющему входу ключевого элемента контура импульсного регулирования, а конденсатор подключен к входу контура непрерывного регулирования, который соединен с источником питания контура импульсного регулирования. На чертеясе показана структурная электрическая схема непрерывно-импульсного стабилизатора. Устройство содержит контур i непре:рывного регулирования со схемой 2 управления и датчиком 3 тока нагрузки, к которому подключен первый пороговый элемент 4, контур 5 импульсного регулирования с ключевым элементом 6, LCD-фильтром на диоде 7,, дросселе 8, конденсаторе 9 и датчик 10 тока перегрузки к которому подключен второй пороговый элемент 11. К выходу стабилизатора подключена на- грузка 12, Питается стабилизатор от источника 13 питания через ключ 14. Вспомогательный источник 15, коммутационный элемент 16, резистор 17, отключающий тиристор 18, диод 19 образует цепи защиты, конденсатор 20 подключен к входам контуров непрерывного и импульсного регулирования. Стабилизатор работает следующим образом. При малых токах нагрузки 12 стабилизация выходного напряжения осуществляется контуром 1 непрерывного регулирования с помощью схемы 2 управления, которая получает сигнал с вызсода стабилизатора, сравнивает его с эталонным значением и вырабатывает напряжение управления базовым током регулирующег транзистора, В результате этого возникает отрицательная обратная связь, которая с невысокой точностью обеспечивает заданную величину напряжения на нагрузке 12. При этом падение напряжения

на датчике 3 тока нагрузки мало и не вьаэывает срабатывание порогового элемента 4. Ключевый элемент б закрыт и контур 5 импульсного регулирования отключен от нагрузки 12, При увеличении тока нагрузки 12 растет напряжение на датчике 3 тока, которое при определенном уровне вызывает срабатывание noporoisoro элемента 4. На выходе элемента 4 появляется управляющее напряжение, которое открывает Ю ключевой элемент б, и ток в нагрузку начинает протекать от источника 13 питания через ключ б, дроссель 8, датчик 10 тока перегрузки.

Вследствие перераспределения то- 15 ков ток контура непрерывного регулировайия начинает уменьшаться, падение напряжения на датчике 3 также начинает уменьшаться, что приводит к отпусканию (выключению) порогового элемен-2о та 4 и выключению ключа б. Энергия, накопленная в дросселе 8, через диод 7 разряжается на нагрузку 12, и ток контура 1 непрерывного регулирования снова начинает увеличиваться, 25 что снова приводит к срабатыванию порогового элемента 4. Далее процесс повторяется. Таким образом, стабилизация напряжения на .нагрузке обеспечивается схемой 2 управления контура 1 непрерывного регулирования, а уп- равление ключом б контура 5 импульсного регулирования производится через пороговый элемент 4 в соответствии с законом изменения тока нагрузки, так что при большем токе нагруз- 35 ки ключ 6 открывается на более длительное время и чаще, применьшем на более короткое и реже.

При номинальной нагрузке сигнал атчика 10 тока перегрузки не вызы- 40 вает срабатывание порогового элемента 11. При этом отключающий тиристор 18 закрыт, ключ 14 источника 13 3 акрыт.

При увеличении тока нагрузки 12 45 выше допустимого предела срабатывает пороговый элемент 11 и включает тиристор 18, с анода которого через диод 19 на вход ключевого элемента 6 подается сигнал, удерживающий эле- JQ мент 6 в открытом состоянии. Одновре менно с включением тиристора 18 закрывается ключ 14, и поступление энергии в контуры 1 и 5 непрерывного и

импульсного регулирования прекращается. Возникающий при запирании ключа 14 коммутационный выброс ЭДС самоиндукции накопительной индуктивности О прикладывается к конденсатору 20 через нагрузку 12, открытый ключевой элемент 6, а затем через время, необходимое для открытия диода 7, разряжается на нагрузку 12 через диод 7.

Включение конденсатора 20 на выходе источника 13 контура импульсного регулирования улучшает переходный процесс при срабатывании защиты по току, так как в момент запирания ключа 14, скорость измене.ния тока в накопительной индуктивности 8 значительно уменьшается за счет энергии, накопленной в конденсаторе 20, В результате этого уменьшается и амплитуда ЭДС Самоиндукции индуктивности 8, а следовательно, и ампли- туда напряжения, прикладываемого к входам контуров 1 и 5 регулирования стабилизатора. Время, в течение которого тереходный процесс в контуре 5 импульсного регулирования не блокируется диодом 7, определяется параметрами диода 7 и не превышает десятков микросекунд, в связи с чем , емкость конденсатора 20 выбирается небольшой.

После устранения причины аварийного режима стабилизатора защита сбрасывается путем включения кo№ yтационного элемента 16, в результате чего прекращается ток через тириетор 18 и он запирается, а стабилизатор выходит на рабочий режим.

Таким образом, при перегрузке по току или коротком замыкании на выходе стабилизатора срабатывает защита, которая эффективно защищает регулирукщий элемент контура непрерывного регулирования и ключевой элемент контура импульсного регу шрования от перегрузок по току и коммутационных перенапряжений, что существенно повышает надежность устройства. При этом отсутствует отдельный источник питания контура непрерывного регулирования и коммутирующий его элемент за счет объединения входов непрерывного и импульсного контуров регулирования, благодаря чему упрощается устройство.

-1 НЕПРЕРЫВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ. СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЙРЕГРУЗОК ПО ТОКУ, содержащий контур непрерывного регулирования с. датчиком тока нагруёки, подключенным к первому пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента контура импульсного регулирования с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему элект- i роду отключакндего тиристора, источник питания контура импульсного регулирования, вспомогательный источник, подключенный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питания контура импульсного регулирования, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения перегрузки по току регулирующего элемента контура непрерывного регулирования, в него введены конденсатор и диод, через который анод отключающего тиристора подключен к управляющему входу ключевого элемента контура импульс-;ного регулирования, а конденсатор § подключен к входу контура непрерыв(Л ного регулирования, который соединен с источником питания контура имс пульсного регулирования.