Импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

H-TYVVv

СА9

о

00 СП

1. ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЖЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, .содержащий последовательно включенные усилитель мощности, вьшрямитель и LC -фильтр, дроссель которого имеет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, измерительно-усилительный узел, вход которого подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора LC -фильтра, а выход - к первому входу тклпульсного управляющего узла, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную обмотку дросселя LC -фильтра подключен к минусовому выходу выпрямителя, а выход - к второму входу импульсного управляющего узла, второй вход порогового узла подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора L С -фильтра ,отличающийс я тем, .что, с расширения его функциональных возможностей путем повышения температурной стабильности порога срабатывания за- щиты, в него введен резистор, подключенный меяду первым входом порогового узла и плюсовым выходом выпрямителя .

т

ф

i Ц-ЕГ

Sг--4

L Н Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизированным источникам электропитания. Известен импульсньй стабилизатор напряженияS содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент, к управляющему входу которого подключен выход импульсного управляющего узла, входом соединенного с измерительно-усилительным узлом, датчик напряжения, пропорцио нального току нагрузки, и пороговое устройство, входы jcoToporo подключены к выводам датчика, а выход сое динен с входом управляющего узла Cl Недостатком такого устройства является то, что в нем в качестве датчика напряжения, пропорционально го току нагрузки, применен резистор включенньй последовательно с дроссе лем в силовую цепь стабилизатора. Мощность 5 рассеиваемая на резисторе, снижает КПД устройства, что особенно заметно при низких выходных напряжениях стабилизатора. Наиболее близким к изобретению является импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок, содержащий последовательно включенные усилитель мощности, выпрямитель и LC -фильтр, дроссель которого име ет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, измерительно-усилительный узел, вход которого подключен к конденсатору LC -фильтра, выход к первому входу импульсного управляющего узла, выход которого подклю чен к зшравляющему входу усилителя мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную обмот ку дросселя подключен к минусовому выходу выпрямителя, а выход - к второму входу импульсного управляют

- ток через вторичную обмотку дросселя,

1ц - ток нагрузкиi S - сечение первичной обмотки дросселя. щего узла, второй вход порогового элемента к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора LC -фильтра 2J. Недостатком известного стабилизатора является то, что используемый в качестве обмоточного провода сглаживающего дросселя медньй провод имеет значительный температурный коэффициент с опротивления, . Для достигающий (4-5)-10 диапазона изменения температуры (0-60) С погрешность порога срабатывания схемы защиты по этой причине составляет приблизительно +15%, что является недопустимым. Введение дополнительных цепей температурной коррекции усложняет устройство и не позволяет получить полную компенсацию погрешности во всем диапазоне изменения температуры. Цель изг)бретения - расширение функциональных возможностей стабилизатора путем повышения температурной стабильности порога срабатывания защиты. Поставленная цель достигается тем, что в импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок, содержащий последовательно включенные усилитель мопщости, выпрямитель и L С -фильтр, дроссель которого имеет вторичную обмотку с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, измерительно-усилительный узел, вход которого подключен к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора tC -фильтра, а выход - к первому входу импульсного управляющего узла, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, пороговый узел, первый вход которого через вторичную . обмотку дросселя LC- -фильтра подключен к минусовому выходу вьтрямителя, а выход - к второму входу импульсного управляющего узла, второй вход порогового элемента - к точке соединения первичной обмотки дросселя и конденсатора LС-фильтра введен резистор, подключенный между первым входом порогового узла и плюсовым выходом вьшрямителя. Кроме того, сечение вторичной обмотки сглаживающего дросселя выбирается из соотношения v-И где 1 - ток через вторичную обмотку сглаживающего дросселя 1ц - ток нагрузки S - сечение первичной обмотки сглаживающего дросселя. На чертеже приведена функциональ ная схема импульсного стабилизатора напряжения с защитой от перегрузок. Импульсньй стабилизатор напряжения содержит входные вьшоды 1, усилитель 2 мощности и вьтрямитель 3, подсоединенный к первичной обмотке 4 сглаживающего дросселя 5. второй вывод которого подключен к первому входу порогового узла 6, к выходным выводам 7 и к входу измерительноусилительного узла 8. Параллельно выходным выводам установлен конденсатор 9 фильтра. Выходы порогового устройства и измерительно-управляющего узла подсоединены к входам импульсного управляющего узла 10, выходом соединенного с управляющим входом усилителя мощности. Вторичная обмотка 11 сглаживающего дросселя одним вьшодом соедине на с одноименным выводом первичной обмотки, а вторым - с вторым входом порогового узла и через резистор 12 с общей шиной. Импульсный стабилизатор работает следующим образом. Во включенном состоянии на вторичной обмотке дросселя 5 формирует ся переменное напряжение, равное ЭДС рамоиндукции первичной обмотки, так как первичная и вторичная обмотки имеют равное число витков. Поскольку два одноименных вывода охоток соединены между собой, а напряжение на первичной обмотке может быть представлено в виде суммы 04 ЭДС самоиндукции и напряжения на активном сопротивлении обмотки, то между двумя другими концами и соответственно между входами порогового устройства 6 действует напряжение, равное напрйжению на активном сопротивлении первичной обмотки дросселя минус падение напряжения на вторичной обмотке; Указанное напряжение пропорционально току, протекающему через дроссель, и, следовательно, току нагрузки. Ток ч,ерез вторичную обмотку 11 сглаживающего дросселя задается резистором 12 и выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на обмотке бьто равньм падению напряжения на первичной обмотке при максимальном токе нагрузки. При номинальном токе нагрузки паг дение напряжения на вторичной обмотке сглаживающего дросселя превышает падение напряжения на первичной обмотке , и пороговый узел находится в отключенном состоянии. При превышении током нагрузки максимального значения падение напряжения на первичной обмотке дросселяпревышает падение напряжения на вторичной обмотке, и пороговьй узел включается, запирая своим выходным сигналом импульсный управля ющий узел и тем самым усилитель 2 мощности. После запирания усилителя мощности ток через дроссель постепенно уменьшается до величины, при которой пороговый узел возвращается в исходное состояние, и усилитель мощности вновь вступает в работу. При последующем возрастании тока нагрузки до максимального значения пороговый узел вновь срабатывает. Процесс повторяется периодически до тех пор, пока проводимость нагрузки не уменьшится до неличины, обеспечивающей допустимое значение выходного тока устройства. Таким образом, при любой проводимости нагрузки выходной ток стабилизатора не превышает заданного допустимого значения. Проведем далее математический анализ параметров схемы защиты. Падения напряжения на обмотках сглаживающего дросселя соответственно равны иГ-1н и,.1

где

падение напряжения на первичной обмотке дросселя ,

u падение напряжения на вторичной обмотке дросселя ,

IH - ток нагрузки;

j - ток через вторичную обмотку дросселя}

t - длина провода первичной обмотки дросселя;

6 длина провода вторичной обмотки дросселя J

5 - сечение первичной обмотки дросселя; ;

1 - сечение вторичной обмотки дросселя;

f - удельное сопротивление провода обмотки.

Допуская, -что входной ток порогового узла приблизительно равен нулю срабатывание порогового узла происходит при разности потенциалов на

входах, равной нулю; .намотка обмоток дросселя осуществлена в два провода, т.е. 6| tj,, и учитывая, что в момент срабатьгаания защиты Ц. УЛ. получают

Л 1

(1) S Si

Из соотношения (1) следует, что все температурные и временные нестабильности параметров обмоток дросселя при этом из рассмотрения исключаются, т.е. обеспечивается независимость порога срабатывания за1читы от температуры.

Ток через вторичную обмотку дросселя может быть выбран достаточно малым при соответствующем выборе сечений первичной и вторичной обмоток.