Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении источников вторичного питания. ...

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 приведена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения на фиг. 2 - схе- ма блока переключения с расширенными функциональньми возможностями по величине тока и времени заряда конденсатора, на фиг, 3 - функциональная электрическая схема блока переключения, позволяющего задавать период пов-- торения его подключения к-шинам.питания схемы управления, на фиг. 4 . принципиальная схема блока переключения.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения (фиг. 1) содержит инвертор 1, подключенный си- ловым входом к входным-выводам 2. Выход инвертора 1 через блок 3 вы- прямления и фильтрации соединен с выходными выводами 4, к которьш подключены одновременно вход блока 5 управления непосредственно и шины питания этого блока через выпрямитель (диод) 6..

Выход блока 5 управления соединен с управляющим входом инвертора 1. Шины питания блока 5 управления соединены через замыкающие электроме- . ханические контакты 7, 8, входящие в состав коммутатора 9 блока 10 переключения, к конденсатору 11. Конденсатор 11, параллельно которому подключен измерительный элемент 12 блока переключения, посредством размыкающих электромеханических контактов 13, 14, входящих в состав коммутатора 9 блока 10 переключения, соединен с вxoдны и выводами 2 через балластный резистор 15.

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

В момент включения стабилизированного преобразователя напряжение с источника входных выводов 2 подается одновременно на инвертор 1 и через балластньш резистор 15 и нормально замкнутые контакты 13 и 14 - на конденсатор 11 и измерительный элемент 12 блока 10 переключения.

Инвертор 1 не работает, так как на его управляющем входе отсутствует необходимый сигнал вследствие того, что на блок 5 управления питающее на44760 2

пряжение не подается. Конденсатор 11 заряжается через балластный резистор 15. При достижении на нем заданной

величины напряжения измерительный 5 элемент 12 срабатывает, размыкает

контакты 13, 14 и замыкает контакты

7, 8Jподключая тем самым заряженный, конденсатор 11 к шинам питания схемы 5 управления. За счет электрического

0 заряда, накопленного конденсатором 11, блок 5 управления начинает работать и подавать соответствующие сигналы на управляющий вход инв.ертора 1 . который начинает преобразовывать пос /

15 тоянное напряжение на входных выводах 2 в переменное. Переменное напряжение необходимой величины с выхода инвертора 1 поступает на блок 3 выпрямления и фильтрации, где оно

20 преобразуется в требуемое постоянное напряжение и где производится фильтрация переменных составляющих. Отфильтрованное постоянное напряжение подается на выходные выводы 4, вход

25 блока 5 управления и через диод 6 - на шины питания блока 5. 1Если нет перегруз ки или короткого замыкания, то дальнейшее питание блока 5 управления после запуска осуществляет30 ся от стабилизированного выхода 4, напржкение которого поддерживает измерительный элемент 12 коммутатора 9 в состоянии, когда контакты 7, 8 замкнуты и конденсат.ор 1 1 подключен

35 к шинам питания блока 5 управления. Если же на вькоде стабилизированного инвертора короткое замыкание или перегрузка, т.е. напряжение на стабилизированном выходе не достигает

40 требуемой величины, измерительный элемент 12 размыкает.контакты 7, В

и замыкает контакты .13, 14. Конденсатор 11 начинает заряжаться и -процесс повторяется. Следовательно,

45 блок 10 переключения в этом случае выполняет одновременно и роль устройства, автоматически опрашивающего состояние выхода стабилизированного инвертора. При устранении пе50 регрузки или короткого замыкания стабилизированного преобразователя блок 10 переключения включает его автоматически.

Б случае, когда переключателем 55 является низковольтное электромагнитное реле постоянного тока, достигается предельная простота устройства и наименьшая его стоимость.

Однако у реле постоянного тока не- стдбнльны пороги его включения и выключения и от образца к образцу они меняются в больших пределах. Это является существенным недостат- ком этого устройства, так как -при низком напряжении включения реле, энергия,накопленная в конденсаторе 11, и напряжение на нем могут оказаться недостаточными для запуска блока 5 управления и соответственно инвертора 1. Низкое напряжение вы-- ключения реле опасно тем, что при перегрузке инвертора энергия на схему управления некоторое время пода- ется с конденсатора 11. Активные элементы, например транзисторы инвертора, входят в активньш режим работы, что может ,привести к выходу из строя..

Более совер11}енным. является блок 1 переключения, функциональная схема которо.го кроме обмотки электромагнитного реле 16 постоянного .тока с электромеханическими контактам1г 7, 8 и 13, 14, содержит электронный ключ

17и двухуровневый компаратор 18 постоянного напряжения, причем обмотка реле подключена к конденсатору

11 через электронный ключ 17, уп- равляющий вход которого-соединен с выходом компаратора 18 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом. .

Конденсатор 11 заряжается, как и раньше, через нормально замкнутые контакты 13, 14 и балластньш резистор 15, когда напряжение на конденсаторе 11 достигает заданной вели- чины - первого уровня ко 1паратора

18постоянного напряжения. Компарато 18 формирует сигнал, открывающий электронный ключ 17 и включающий об- .мотку реле 16, которое размыкает контакты 13, 14 и замыкает контакты

7 и 8, подавая питание на блок 5 управления . Если напряжение на конденсаторе 11 уменьшилось, но не достигло некоторой заданной величины - второго уровня компаратора 78 постоянного напряжения, то состояниереле не изменяется и конденсатор 11 остается подключенным к шинам питания блока 5 управления (фиг. 1.), Еели напряжение на конденсаторе 11 уменьшается до второго уровня сраба- тывания компаратора 18, то сигнал

на выходе компаратора 18 скачкообразно изменяется таким образом, что электронный ключ 17 закрывается и прерывает тог через обмотку электромагнитного реле 16, в результате чего размыкаются контакты 7, 8 и замыкаются контакты 13, 14. Конденсатор 11 снова начинает заряжаться через балластный резистор 15 и замкнутые контакты 13, 14. Процесс переключения конденсатора 11 повторяется. Если на выходе преобразователя имеется перегрузка, то, как и раньше блок 10 переключения автоматически через некоторый период включает его.

Однако используя данную схему, невозможно регулировать этот период в широких пределах, так как время заряда конденсатора 11 не может быть очень большим вследствие больших токов утечки конденсатора 11, который, как правило, является электро- лит ическим конденсатором.

Этот недостаток устранен в схеме блока 10, куда дополнительно введены генератор ,19 тактовых импульсов и формирователь 20 сигнала управления. При этом управляющий вход электронного к.пюча 17 соединен с выходами двухуровневого компаратора 18 постоянного напряжения и с генератором 19 тактовых импульсов через формирователь 20. сигнала управления.

Отличие работы этого устройства от -описанного состоит в том, что после того, как напряжение на конденсаторе 11 достигнет первого порога срабатывания компаратора 18, подключается к питанию генератора 19 тактовых импульсов и одновременно по дается с выхода компаратора 18 сигнал на формирователь 20 сигнала управления . Однако сигнал на выходе формирователя 20 управляющего сигнала изменяется только в том случае, когда на второй его вход поступает также сигнал с выхода генератора 19 тактовых импульсов. После этого управляющий сигнал на входе электронного ключа 17 открывает этот ключ и поддерживает его в открытом состоянии до тех пор-, пока сигнал на выходе компаратора 18 не изменится. Сигнал на выходе компаратора 18 изменяется лишь в том случае, когда выходное напряжение преобразователя уменьшится до второго порога сраба- тьшания компаратора 18.

В блоке 10 переключения генератор 19 тактовых импульсов выполнен на- однопереходном транзисторе 21, в качестве формирователя 20 сигнала управления используется триггер на туннельном диоде 22. Электронным ключом 17 является биполярный транзистор, двухуровневый компаратор 18 выполнен на стабилитронах 23, 24 и биполярном транзисторе .25.

Формула- изобретения

1. Стабилизированньш преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор, блок выпрямления и фильтрации, конденсатор, балластный резистор, блок переключения с измерительным входом и коммутатором и выпрямитель, подключенньш входом к выходным выводам, соединенным через блок выпрямления и фил)этpau iи с выходом инвертора, подключенного силовым входом к входным выводам , а управляющи м входом - к выхо;ду блока управления, входом соединенного с выходными выводами, а шинами питания через коммутатор блока переключения - с выводами конденсатора, содиненными с измерительным входом блока переключения, причем балластный резистор первым выводом соедине с первым входным выводом, о т л-и - чающийся тем, что,, с целью повьшения КЦЦ, указанньм коммутатор выполнен по меньшей мере на одной паре.переключающих контактов элект0

5

0:

5

0

ромеханического реле, причем через размыкающие контакты коммутатора и бгшластный резистор конденсатор соединен с входными выводами, а через замьжающие - с шинами питания блока управления, соединенным с выходом выпрямителя, .

2, Преобразователь по п. 1, о-т - ли чающийся тем, что блок переключения выполнен на электромагнитном реле с двумя парами переклю- чаюа1их контактов, обмотка которого подключена параллельно конденсатору.

3„ Преобразователь по п. 1, о т - ли чающийся тем, что блок переключения снабжен электродным ключом, двухуровневым компаратором постоянного напряжения и электромагнитным реле с по меньшей мере одной парой перекидных контактов, обмотка которого через, электронный ключ подключена параллельно конденсатору, управляющий вход электронного ключа соединен с выходом компаратора постоянного напряжения, вход которого подключен параллельно конденсатору.

4„ Преобразователь по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что., блок переключения снабжен генератором тактовых импульсов и формирователем сигнала управления, причем.уп- равляющ1ш вход указанного электрон- ного ключа соединен с выходом компаратора постоянного напряжения и с вькодом генератора тактовых импульсов через формирователь сигнала управления.

фи$.2

.-. . . . zn

фиг.З .

Изобретение относится к электротехнике и- может быть использов ано в.о вторичных источниках питания. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит инвертор 1, блок выпрямления и фильтрации 3, блок управления (БУ) 5, блок переключения (БП) 10. Выполнение коммутатора 9 БП 10 на переключакнцих контактах электромеханического реле и подключение через размыкающие контакты 13, 14 и балластный резистор 15 конденсатора 1 1 к входу, а через замыкающие контакты 7, 8 - к шинам питания БУ 5 обеспечивают повьшение КПД. Указанное усовершенствование одновременно автоматически опрашивает состояние выхода стабилизированного инвертора, а также при устранении перегрузки или короткого замыкания происходит автоматическое включение преобразователя. При низковольтном, напряжении питания устройство просто и дешево. В БП 10 введены генератор тактовых импульсов (ГТИ), формирователь сигнала управления и двухуровне- вьш компаратор, что позволяет изменять сигнал на компараторе при уменьшении выходного напряжения до второго порога срабатывания. Приведен ва- иант выполнения ГТИ на.однопереход- ,м транзисторе. З.з.п. ф-лы, 4 ил. с $ (Л to 4 ijib Од