Стабилизатор напряжения с резервированием Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике и радиотехнике, а именно к источникам вторичного электропитания радиоэлектронного оборудования, и может быть испольэовано в приборостроении, измерительной и вычислительной технике для питания различной радиоэлектронной аппаратуры.

Известен резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два последовательно включенных элемента в силовую шину стабилзатора, управляемых двумя блоками управления, подключенных входами к выходу стабилизатора. В даннсм устройстве резервирование одного из регулирующих элементов осуществляется при помощи двух дополнительЕШх транзисторов с двумя датчиками тока, включенных соответственно между выходами блоков управления и управляющими входами регулирующих элементов Ш.

Недостатками данного устройстваkвляются относительно низкое значение КПД, так как оба регулирунмцих элемента работгиот в линейном режиме с большим.падением напряжения на их коплектор-эмиттерных переходах; низкая надежность, так как при обрыве одного из регулирукмцих элементов прекращается подача энергии в нагрузку стабилизатора.

Наиболее близким к изобретению является стабилизатор напряжения с резервированием, содержащий два регулирующих элемента, включенных последовательно между входной и выходной клеммами силовой шины, управляемых коммутируемым блоком управления, состоящим из двух блоков управления, выводами подключенных к управлякхдим входам регулирующих элементов соответственно, а входами - к выходу стабилизатора 121.

В данном устройстве при пробое регулирующего элемента последний переходит из режима насыщения в линейный режим и этим обеспечивается дальнейшая работа стабилизатора. Однако это устройство имеет относительно невысокое значение КПД при нормальном режиме работы и недостаточную надежность. Это объясняется тем, что в цепи прямой передачи энергии включены насьпценный регулирующи элемент и дат-. чик защиты по току от коротких замыканий,в которых за счет потерь мощности происходит ухудшение КПД.Кроме того, при обрыве любого из регулирующих элементов стабилизатор выходит из строя и подача энергии в нагрузку прекращается , что в целом понижает надежность устройства.

Цель изобретения - повышение КПД в нормал ном режиме работы и надёжности стабилизатора напряжения с . резервированием.

Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор напряжения с резервированием, содержащий два регулиющих элемента, первый из которых вклчен последовательно в силовую шину силовым входом к входной клемме, перЬый блок управления, выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента, второй блок управления, включенный между выходной клe o«IOй и шиной питания, выход которого подключен к управлякицему входу второго ре гулирувицего элемеита, введены токостабилзируннций двухполюсник, тиристор, дополнительный блок управления и шредохранитель, причем второй регулирующий элемент включен между выходной клеммой и общей шиной питания, токостабилизирующий двухполюсник включен между входной и выходной клеммами последовательно с тиристором, дополнительный блок управления подключен входами между входной и выходной клеммами. а выходом - к управляющему электроду тиристора, предохранитель включен между выходом первого регулирующего элемента и выходной клеммой.

На чертеже приведена схема предла|Гаемого стабилизатора. I Стабилизатор содержит два регулирующих элемента 1 и 2, перБыК из которых включен последовательно в силовую шину силовым входом к входной клемме, и.два блока 3 и 4 управления, выход каждого из которых подключен к управляющему входу соответствующего регулирующего элемент.а, блок 3 управления регулирующего элемента 1 включен между выходом этого регулирующего элемента и общей шиной а регулирующий элемент 2 и его блок 4 управления включены между выходной клеммой и общей шиной, предохранитель 5, включенный между выходом регулирующего элемента 1 и выходной клеммой, а между входной и выходной клеммами введены токостабилизирующий двухполюсник 6f включенный последовательно с тиристором 7, и дополнительный блок 8 управления, выход которого подключен к.управляющему элекроду тиристора 7. В качестве токостабклйэирующего двухполюсника может быть применено балластное сопротивление ,

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы стабилизатора регулирующий элемент 2 при помощи блока 4 управления находится в режиме отсечки (регулирующий элемент 2 закрыт). Регулирующий элемент 1 при помощи блока 3 управления обеспечивает нормальный режим стабилизации выходного напряжения,- а тиристор 7 закрыт,так как на его управляющем электроде отсутствует напряже ние включения. В аварийном режиме (при обрыве в цепи регулирующего элемента 1 или предохранителя 5) блок 8 управления тиристором обеспечивает переход тиристора 7.в открытое состояние, что приводит к некоторому увеличению напряжения на выходе стабилизатора, а блок 4 управления переводит регулирующий элемент 2 в линейный режим. При этом токостабилизирующий двух- полюсник 6 и регулирующий элемент 2 образуют стабилизатор напряжения с п раллельным включением регулирующего элемента, что обеспечивает, дальнейшую работу предлагаемого стабилизатора и стабилизацию напряжения на его выходе. В случае обрыва регулирующего эле мента 1 начинает работать регулирующий элемент 2 в схеме стабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента, что обеспечивает бесперебойность напряжения на выходе предлагаемого устройства. В случае пробоя регулирующего элемента 1 напряжение на выходе стабилизатора начинает увеличиваться, что приводит к включению регулирующего элемента 2. При этом через предохранитель 5 начинает протекать сумма токов нагрузки и- регулирующего элемента 2. В результате этого , предохранитель 5 сгорает и включается цепь, содержащая токостабилизирующий двухполюс ник 6, и предлагаемый стабилизатор продолжает.нормальную работу и стафилизацию выходного напряжения. Наличие в известном устройстве 1 насыщенного регулирующего элемента и .датчика защиты по току, включенных в силовую цепь последовательно, на КОТО1Ж1Х при протекании тока нагрузки 1ц создаются падения напряжения и Uj , обусловленные соответственно сопротивлением перехода коллектор эмиттер насыщенного регулирующего эл мента и сопротивлением датчика защи ты по току, приводит к выделению на них мощностей Р,, ХнОнд и РП,. , являющихся мощностями дополнительных потерь. Так как ток нагрузки IM РЙИ/ОЦ (РН , UM - мощность и напряжение на нагрузке), последователь но суммарная мощность потерь на насы щенном регулирующем элементе 1 и датчике б защиты по току равна Следовательно,, КПД прототипа равен Н.«.,Ь - р„ р и р -J-p4.р 4 ППГ f где Ptw - потери мощност, присущие стабилизатору при отсутствии насыщенного регулирующего элемента и датчика защиты по току. Таким образом, по сравнению с известным устройством применение стабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента в качестве резервного позволяет достичь повышения КПД в нормальном режиме работы стабилизатора с резервированием, так как в силовую включен последовательно всего один элемент потерь (регулирующий элемент). Кроме того, при аварийном режиме КПД предлагаемого устройства может достичь КПД .стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента. Отсутствие в силовой цепи дополнительных функциональных элементов приводит к получению дополнительного эффекта при предлагаемом пути резер- , вирования стабилизатора - исключена потери мощности РПОТ-.ММ +РПОТ.З в формуле (1), обусловленные сопротивлениями перехода коллектор - эмит- . тер насыщенного регулирующего элемента 1 и датчика 6 защиты по току в прототипе, что приводит к повышению КПД предлагаемого устройства до величины КПД стабилизатора с последовательным включением регулирующего эле мента. Стаби ЛИЗ авторы с параллельным включением регулирующего элемента в отличие от стабилизаторов с последовательным включением регулирующего элемента характеризуются нечувствительностью к перегрузкам и коротким замыканиям на их выходе и не требуют дополнительных устройств защиты от перегрузок. Обеспечивается работоспособность устройства в целом и бесперебойность подачи энергии в нагрузку при любой аварийной ситуации по сравнению с устройством с двумя регулирующими элементами, включенными последовательно в силовую цепь. Надежностьстабилизатора с параллельным включением регулирующего элемента вьоие, чем у стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента.

43-И

8

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ, содержащий два регулирующих элемента, первый из которых включен последовательно в силовую шййу силовым входом к входной клемме ; первый блок управления, выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента, второй блок управления, включенный между выходной клеммой и общей шиной питания, выход которого подключен к управляющему входу второго регулирующего элемента, отличающяйс я тем, что, с целью повышения КПД при нормсшьном режиме работы и надея ности стабилизатора, в него введены: токостабилизирующий двухполюсник, тиристор, дополнительный блок управления и предохранитель, причем второй регулирующий элемент включен между выходной клеммой и общей шиной питания, токостабилизирующий дву}5полюсник включен между входной и выходной клеммами последовательно с тиристором, допол1 ительный блок управления подключен входами между входной и выхоД ной клеммами,а выходом - к управляю(Л щему электроду тиристора, предохранитель включен между выходом первого регулирующего элемента и выходной клеммой.