Стабилизированный источник питания Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

сравнения и усилителя-формирователя с прямым и инверсным выходами, а форнируххций узел состоит из задающего генератора несущей частоты с прямым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четырьмя управляющими входами и одним блокирующим входом, являющимся блокирующим входом данного блока, схемы согласования, органа гальванической развязки и усиления мощности, вьтолненного в виде двух двухтактных преобразователей и двух вьщрямителёй, соединенных по цепи переменного тока с выходами, являющимися выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнения является, входом данного блока, а к второму и третьему входам

ее поотдельности подключены источник опорного напряжения и форьшрователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора частоты квантования, а выход схемы сравнения подключен к входу усилителя-формирователя, прямой и инверсный выходы которого подключены поотдельности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к прямому и инверсному выходам задающего генератора несущей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласования подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической развязки.

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий сетевой трансформатор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогательньй выпрямитель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирующим элементом, блок управления, вход которого относительно общей шины соединен с выходным вьтодом, а его выходные выводы подключены к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, отличающ и и с я тем, что, с.целью повышения стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повьшении эксплуатационной надежности, в него введены блок защиты от входных перенапряжений с исполнительным узлом в виде балластного резистора и щунтируклцих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора, с выпрямителем, подключен W ным к вторичным обмоткам трансформатора, с делителем напряжения, подключенным относительно общей шины к выходу выпрямителя, и с пороговой схемой, относительно общей щйны входом подключенной к среднему выводу делителя, а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управлякнций коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным-к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управляемого пшротно-импульсного регулятора, вход которого является входом указанного блока, и формирующего узла, выходы которого являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммутационно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цепь регулирующего элемента, выход управляющего коммутацион- , ного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла : блока управления, а дополнительный источник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления, 2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. Известно устройство питания, содержащее регулирукиций элемент и блок управления DJ . Недостатками данного устройства являются отсутствие защиты от пропадания питакш его узла защиты, защиты от перенапряжений в питающей сети, а также Низкий КПД. Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный источник питания, содер жащий сетевой трансформатор, вторичные обмотки которого через вьшрямитель и фильтр подключены к выходным выводам, вспомогательный выпрямитель включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирукяцим элементом, блок управления,. состоящт из порогового управлякяцего элемента, входом подклю ченного к выходным выводам а выходом - к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защит ный узел с контактами, включенн11 ми в цепь регулирующего элемента 2j. Недостатки известного устройства заключаются в низкой стабильности выходного Напряжения и низком КПД устройства, а также в отсутствии защиты от перенапряжения в питающей сети. Низкая стабильность выходного напряжения в известном устройстве обусловлена относительной простотой схемы органа управления, выполненной с применением только двух активных элементов (транзистор и туннельный диод). Регулирукиций элемент коммутирует все выпрямленное вспомогательным выпрямителем питакяцеё напряжение с относительно высокой частотой. В моменты запирания регулирукицего элемента на его выводах возникают значительные всплески напряжения (так как происходит разрыв цепи, содержащей индуктивное сопротивление первичные обмотки трансформатора. Кр.оме того, в известном устройстве отсутствует защита от перенапряжения в питающей сети, защита от перегрузок по току и защита от исчезновения напряжений питающих различные узлы устройства. Недостатки снижают эксплуатационную надежность устройства. Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повьщ1ении эксплуатационной надежности. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий сетевой трансформатор,вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключен к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогатель ный выпрямитель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулируинцим элементом, блок управления, вход которого относительно общей шины соеди нены с выходным выводом, а его выход ные выводы подключены к управляюа ей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, введены блок защиты от входных перенапряжений с исполнительным узло в виде балластного резистора и шунтирующих его контактов репе, с транс форматором, первичные обмотки которо го подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора, с выпрямителем, подключенным к вторичным обмоткам трансформатора, с fle лителем напряжения, подключенным относительно общей шины к выходу выпрямителя, и с пороговой схемой, относительно общей шины входом подклю ченной к среднему выводу делителя, а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напря жения, управляющий коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управляемого ииротно-импульсного регулятора, вход которого является входом указанного блока, и формирукяцёго узла, выходы которого являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммута ционно-защитного узла включет. в питакмцую цепь сетевого трансформатора, балластный резисто э и датчик тока включены в цепь регулирующего элемен та, выход управляющего коммутационного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выхо узла блокировки подключен к блокирую щему входу формирующего узла блока управления, а дополнительный источник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питаюпщм выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления. Кроме того, в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы сравнения и усилителя-формирователя с прямым и ИН-. версным выходами, а формирующий узел состоит из задакмцего генератора несущей частоты с прямым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четьфьмя управлякицими входами с одним блокирующим входом, являкядимся блокирующим входом данного блока, схемы согласования, органа гальванической развязки и усиления мощности, выполненного в виде двух двухтактных преобразователей, и двух выпрямителей, соединенных по цепи переменного тока с.выходами, являющимися выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнения является входом данного блока, а к второму и третьему входам ее поотдельности подключены источник опорного напряжения и формирователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора частоты квантования, а йыход схемы сравнения подключен к входу усилителяформирователя, прямой и инверсный выходы которого подключены поотделы ности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к прямому и инверсному выходам задающего генератора несзщей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласования подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической развязки. На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного источника питания. Источник питания содержит регулирующий элемент 1, управляющей цепью, подключенный к выходу блока управления, в Состав которого входит управляемый широтно-импульсный регулятор 2, коммутационно-защитный узел 3, включенный силовыми контактами в питакнцую цепь устройства, сетевой трансформатор 4, выпрямитель 5, фильтр 6, вспомогательный выпрямитель 7. Нагруэка 8 подключена относительно общей шины к выходному выводу, а входным выводом является вывод 9, подключаемый к питающей сети, В блоке управления формирующий узел состоит из задающегю генератора 10 несущей частоты, ного коммутатора 11, схемы 12 еогла сования органа 13 гальванической развязки и усиления мощности, иыпол ненном в виде двух двухтактных щ ербраэователей, и двух выпрямителей 14 и 15, соединенный между собой. В состав виротно-импульсного регулятора 2 блока управления входит генератор 16 частоты квантования, форнярователь 17 пилообразного напряжения, схема 18 сравнения, источники 19 опорного напряжения и ус литель-формирователь 20 с прямым и инверсньш выходами, подключенными к коммута ору 11. Кроме того, в состав устройства входит блок защиты от входных перенапряжений, СОСТОЯ1Щ1Й из трансформатора 21, выпрямителя 22, делителя 23 напряжения (датчик перенапряжения), пороговой схема 24 и исполнительного узла 25, вьшолненного в виде балластного резистора 26 и реле 27, обмотка которого подключена к выходу пороговой схемы 24. Устройство содержит также управляюврй коммута1щонный узел 28 с пороговьм органом, узел 29 блокировки, дополнительный источник 30 постоянного напряжения, и датчик 31 тока, подключенньА к входу узла 28 Устройство работает следующим образом. Переменное напряжение питакнцей сети с входной клеммы 9 через коммутационный защитный узел 3 подается на трансформатор 4, в цепи первичных обмоток которого включен вспомогательный выпрямитель 7 с регулирующим элементом 1, работающим в ключевом режиме. С вторичных обмоток трансформатора 4 напряжение поступает в выпрямитель 5, фильтр 6 и нагрузку 8. Задакнций генератор 16 частоты квантования формирует прямоугольные импульсы с заданной частотой, выбранной в 10-20 раз въте частоты силовой питающей сети. Из прямоугольных импульсов задаю щего генератора 16 частоты квантования с помощью формирователя 17 пилообразного напряжения получается пилообразное напряжение. Пилообразное напряжение, напряжение управления цепи обратной связи с выхода устройства (нагрузки) и напряжение- источника 19 опорного напряжения подаются на схему 18 сравнения. Схема 18 сравнения вс абатывает последовательность импульсов, длительность которых определяется величиной отклонения напряжения цепи угфавления (выходного напряжения источника питания) от напряжения источника 19 опорного напряжения с частотой задающего генератора 16 частоты квантования. В усилителе-формирователе 20, вьшолненном на логических элементах, производится усиление и формирование крутых фронтов импульсов ишротно-импульсной модулящш (ШМ). Задающий генератор 10 частоты вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой повторения в 5-10 раз выше частоты ШИМ. Импульсы ПШМ, поступакш не в электронный коммутатор 11, выполненный на логических элементах И-НЕ, суммируются (смешиваются) с прямоугольными импульсами заполнения задающего генератора 10 несущей частоты и через схему 12 согласования подаются в орган 13 гальванической развязки и усиления мощности, свыходов которого пачки импульсов ШИМ поступают на входы первого и второго выпрямителей 14 и 15. С выходов выпрямителей 14 и 15 окончательно сформированный двухполярный ШИМ сигнал поступает на управляющий вход регулирующего элемента 1. Такое построение органа гальванической развязки позволяет получить широкий диапазон регулирования коэффициента заполнения импульсов управляющего ШИМ сигнала (практически от О до 1). При перенапряжении в питающей сетис датчика 23 перенапряжения сети питания, питаемого через трансформатор 21 и выпрямитель 22, поступает повьшенное напряжение в пороговую схему 24, которая вьздает в исполнительный узел 25 отключающий сигнал. Коммутирующее устройство реле 27 отключает цепь шунтирования балластного резистора 26. Падение напряжения на балластном резисторе 26 резко увеличивается. В результате происходит ограничение величины напряжения, поступающего на регулирующий элемент 1. Защита от пропадания вспомогательного напряжения источника пита7 1 ния обеспечивается в нормальном режиме работы подачей логической 1 на управляющий вывод электронного кою4утатора 11, что обеспечивает работу источника питания по изложенному. В аварийном режиме срабатывает узел 29 блокировки, что приводит к подаче логического О на управляющий вывод электронного коммутатора 11, который обеспечивает регулирующего элемента 1 «.Это приводит к разм1 гканию первичных обмоток трансформатора, и выходное напряжение источника питания снижается до нулевого значения.

256118

Защита от токовой перегрузки и короткого замыкания обеспечивается тем, что увеличивается падение напряжения на датчике 31 перегрузки по то5 ку, срабатывает пороговый орган

управляющего коммутационного узла 28, в результате чего коммутационное .защитное устройство 3 отключает напряжение питающей сети. 10 Благодаря введенным средствам повышается стабильность выходного напряжения, увеличивается КПД предлагаемого устройства. Одновременно средства защиты повышают эксплуатационную надежность.