Стабилизированный преобразователь напряжения с защитой от перегрузок Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 H02H7/12 

полупериодам амплитуды сигнал с дат- (чика 2 тока срабатывания порогового элемента 10 и подразряд К 14 происходят только раз в период. Но вследст- ви того, что постоянная времени цепи разряда К 14 много меньше постоянной времени цепи его заряда и напряжение на К 14 в течение периода изменяется незначительно, длительность импульсов управления модулятора 7 по полупериодам практически одиИзобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах защиты и управления преобразователей напряжения для вторичных источников питания. -

Цель изобретения - уменьшение провалов напряжения при кратковременных перегрузках и повьшение помехозащищенности,

На чертеже представлена схема стабилизированного преобразователя напряжения с защитой от перегрузок.

Преобразователь содержит инвертор

Iвыходом через датчик 2 тока подключенный к первичной обмотке трансформатора 3, вторичные обмотка которого через выпрямитель 4 подключена к нагрузке 5, датчик 6 напряжения (делитель) , подключенный входом к выходу выпрямителя, а выходам к другому входу модулятора 7, один вход которого подключен к выходу генератора 8 пилообразного напряжения (ГПН) 8, а выход его подключен к разрешающему входу управления формирователя 9 импульсов управления, выход датчика тока подключен к одному входу порогового элемента 10, другой вход которого подключен к одному выходу источника

IIопорного напряжения, а выход к другому информационному входу RS- триггера 12, один информационный вход которого подключен к выходу задающего генератора 13 и к тактовому входу формирователя импульсов управления, подключенного выходами к входам управления инвертора, выход RS-тригге- ра подключен к входу запрета форми

наковы и одностороннее насьшение трансформаторов отсутствует. В результате стабилизированный преобразователь напряжения устойчиво работает в режиме ограничения тока нагрузки. Для повьшения помехозащищенности разряд К 14 до уровня напряжения, когда начинает оказывать влияние цепочка плавного запуска, осуществляется последовательностью нескольких импульсов сигнала с триггера 12, 1 ил.

5

Q

5

0

5

рователя импульсов управления, управляющий вход ГПН подключен к выходу задающего генератора, цепочку плавного пуска, состоящую из последовательно включенных конденсатора 14 и первого резистора 15, транзистора 16, эмиттером подключенного к одному вьшоду конденсатора 14, и одному выводу третьего резистора 17, другой вывод которого подключен к базе транзистора и через второй резистор 18 к выходу RS-триггера, первый диод 19, подключенный катодом к одному входу модулятора, а анодом к другому выводу конденсатора 14, одному выводу первого резистора 15 цепочки плавного пуска, одному выводу четвертого .резистора 20 и одному выводу пятого резистора 21, подключенного другим вьшодом к коллектору транзистора цепочки плавного пуска, второй диод 22, катодом подключенный к аноду первого диода, а анодом к другому вьшоду источника опорного напряжения, входы питания модулятора и порогового

элементов подк,лючены к выходу дополнительного источника 23 питания, дру- г.ой вьшод четвертого резистора подключен к одним выводам конденсатора, третьего резистора, эмигтера транзистора цепочки плавного пуска и вместе с одним входом питания ГПН подключен к одному выводу дополнительного источника 23 питания, другой вывод ко- торого объединен с другим выходом источника 11 опорного напряжения и подключен к аноду второго диода и другому вьгооду первого резистора 15,

10

1295490

Один выход источника опорного напряжения подключен к другому входу питания ГПН,

Формирователь 9 импульсов управления состоит из одного 24 и другого 25 трехвходовых элементов И-НЕ, выходы которых подключены к соответствующим входам предусилителя 26, выходы которого служат выходами формирователя импульсов управления, первые входы одного и другого элементов .И-НЕ подключены соответственно к одному и другому выходам счетного триггера 27, вход которого является тактовым входом формирователя импульсов управления, вторые входы одного и другого элементов И-НЕ объединены и служат разрешающим входом, а третьи, их входы также объединены и служат входом запрета формирователя импульсов управления.

Устройство работает следующим образом ,

15

20

25

312954904

тьшает пороговый элемент, опрокидывается RS-триггер и на вход запрета формирователя импульсов управления поступает сигнал, который снимает управление с входа инвертора 1. Последний запирается, перегрузка исчезает, пороговый элемент возвращается в исходное состояние, а состояние RS-триггера не изменяется до конца полупериода, В течение этого времени открыт транзистор 16 цепочки плавного пуска, в результате разряжается конденсатор 14, потенциал анода первого диода 19 повышается.

Если перегрузка устойчивая, то через несколько таких циклов потенциал на аноде первого диода обеспечит его отпирание, В результате длительность сигнала на выходе модулятора 7 определяется потенциалом на аноде первого диода 19, Преобразователь работает в результате в режиме ограничения тока на допустимом уровне, Длительность управляюпщх импульсов инвертора определяется сигналом с выхода цепочки плавного запуска, т.е, потенциалом на аноде первого диода.

Длительность импульсов такова, что ток в первичной цепи инвертора достигает величины уставки только в конце их действия. Сигнал перегрузки на выходе порогового элемента 10 появляется только в конце полупериода и на выходе RS-триггера 12 формируются короткие импульсы напряжения, длительность которых достаточна только для незначительного разряда конденсатора 14 до такой величины, что средние значения напряжения на этом конденсаторе по полупериодам равны. Вследствие того,iчто постоянная вре:мени цепи заряда конденсатора 14 во много раз больше постоянной времени цепи его разряда и периода тактовых импульсов ЗГ, напряжение на конденсаторе 14 в течение полупериода практически остается неизменным.

Различие по полупериодам амплиту- Q ды сигнала с выхода датчика тока ведет к тому, что пороговый элемент срабатьгеает только раз в период и подразряд конденсатора 14 происходит также раз в период. Однако из-за не- на выходе порогового элемента 10 при- г значительного изменения напряжения сутствует нулевой сигнал, В резуль- на конденсаторе 14 в течение периода , тате RS-триггер 12 не формирует на длительность импульсов напряжения по выходе сигнал запрета, В случае пере- полупериодам на выходе модулятора и грузки сигналом с датчика тока сраба- на обмотках силового трансформатора

Однополярные тактовые импульсы с задающего генератора 13 (ЗГ) поступают одновременно на тактовый вход формирователя 9 импульсов управления, на выходах триггера 27 формируются импульсы длительностью 180 эл.град., на управляющий вход ТИН 8- также поступают сигналы с задающего генератора, которые обнуляют выход ГПН, В интервалах между импульсами на выходе ГПН формируется пилообразное напряжение, которое приподнятое на уровень опорного напряжения, источник опорного напряжения поступает на один вход модулятора 7, на другой вход которого с выхода датчика напряжения поступает напряжение с выхода преобразователя. Цепочка плавного пуска отключена от модулятора за счет обратного смещения первого диода 19, являющегося развязывающим. На вьЬсоде модулятора 7 формируются широтно-мо- дулированные импульсы напряжения, которые через формирователь импульсов управления поступают на вход инвертора 1 .

При отсутствии .перегрузки сигнал с датчика 2 тока ниже напряжения источника опорного напряжения, поэтому

30

35

40

45

10

15

20

25

30

35

40

45

3 практически одинаковы и одностороннее насыщение силового и управляющего трансформаторов инвертора отсутствует.

Штя уменьшения длительности переходного процесса перевода преобразователя из режима стабилизации напряжения в режим ограничения тока, в течение которого имеет место различие длительностей управляющих импульсов по полупериодам, необходимо уровень потенциала другого входа модулятора в режиме стабилизации напряжения максимально приближать к опорному напряжению и уменьшать постоянную времени цепи разряда конденсатора 14 В то же время для повыгаения помехозащищенности необходимо, чтобы при единичном срабатывании порогового элемента либо RS-триггера под действием импульсной помехи конденсатор 14 не разрядится до значения напряжения, при котором потенциал точки другого входа модулятора становится выше уровня сигнала, поступающего с выхода делителя 6 напряжения,

Таким образом обеспечивается возможность работать при перегрузках в режиме ограничения тока без одностороннего насьщения силового и управляющего трансформаторов, повысить помехозащищенность преобразователя, что значительно повьшает его эксплу атационную надежность. Кроме того, при кратковременных перегрузках (например, подключения нагрузки с емкостным фильтром) значительно снижены провалы выходного напряжения стабилизированного преобразователя,

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь н апряжения с защитой от перегрузок, содержащий инвертор, вьпсодом через датчик тока подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входу вьтрямителя, выходом предназначенног для подключения к нагрузке, задающий генератор, источник опорного напряжения, выходом подключенный к пороговому элементу, информационный вход которого подключен к выходу датчика тока, модулятор, выходом подключенный к разрещающему входу формирователя импульса управления, выходом подключенного к управляющим входам инвертора, датчик напряжения, уста

10

0

5

новленныи на выходе выпрямителя, цепочку плавного пуска, состоящую из последовательно включенных первого резистора и конденсатора и транзистора, эмиттер которого подключен к одному выводу-конденсатора, первый и второй диоды, второй и третий резисторы и дополнительный источник питания, отличающийся: тем, что, с целью уменьшения провалов напряжения при кратковременных

перегрузках и повьшения помехозащищенности, он снабжен генератором пилообразного напряжения, RS-триггером J5 и четвертым и пятым резисторами, а формирователь импульсов управления выполнен на двух трехвходовых элементах И-НЕ, выходы которых подключены к соответств ующим входам предусили- теля, выходы которого служат выходами формирователя импульсов управления, первые входы одного и другого элементов И-НЕ подключены соответственно к одному и другому выходам счетного триггера, вход которого является тактовым входом формирователя импульсов управления, вторые входы одного и другого элементов И-НЕ объединены и служат разрешающим входом, а третьи их входы также объединены и служат входами запрета формирователя импульсов управления, причем один вывод питания генератора пилообразного напряжения подсоединен к одному выходу источника опорного напряжения, а другой предназначен для подключения к одному выводу дополнительного источника питания, вход управления генератора пилообразного напряжения подключен к выходу задающего генератора, а выход к одному входу модулятора, другой вход которого подключен к выходу датчи ка напряжения, тактовьй вход формирователя импульсов управления и один информационный вход RS-триггера подключены к выходу задающего генератора, вьгход RS-триггера -подключен к входу запрета формирователя импульсов управления и через второй резистор к базе транзистора цепочки плавного пуска и одному выводу третьего резистора, подключенного другим выводом к эмиттеру транзистора и одному выводу конденсатора цепочки плавного пуска, зашунтирован- ного четвертым резистором, другой вьшод конденсатора цепочки плавного пуска через пятый резистор подключен : к коллектору транзистора цепочки

0

5

0

5

0

5

7 12954908

плавного пуска через первый диод книку питания, общая точка одного вы- другому входу модулятора и через пер-вода конденсатора и эмиттера тран- вый резистор и параллельно включен-зистора цепочки плавного пуска пред- ный к нему второй диод к другому вы-назначены для подключения к одному ходу источника опорного напряжения, 5вьтоду дополнительного источника пи- входы питания модулятора и порогово-тания, другой вывод которого предназ- го элемента предназначены для под- ,начен для подключения к другому выключения и к.дополнительному источ-ходу источника опорного напряжения.

Изобретение OTHOCHtCH к электротехнике и может быть использовано для управления транзисторными преобразователями с защитой от перегрузок. Целью изобретения является уменьшение провалов выходного напряжения преобразователя при кратковременных перегрузках по току и повышение помехозащищенности схемы защиты. Во время перегрузок с помощью импульсного сигнала, сформированного триггером 12, запирают ключи ;инвертора 1 и одновременно разряжают конденсатор (К) 14. В результате длительность импульсов управления ключами инвертора 1 задает сигнал с цепочки плавного запуска, в состав которой входит К 14, и их длительность такова, что сигнал перегрузки на выходе порогового элемента 10 появляется в конце полупериода. При этом длительность импульсов с выхода триггера I2 достаточна только для незначительного разряда К 14. Из-за различия по с € (Л ю со :д 4 СО