Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения - предотвращение перенапряжения на выходе при пере- кре-стном соединении выводов цепи об- ратной связи с силовыми выводами на нагрузке,

На чертеже изображена принципиал}.- ю ной связи включен резистор 28 связи.

20

мая электрическая схема стибилизиро- BEirHoro преобразователя постоянного напряжения.

Стабштизированньп1 преобразователь постоянного напряжения содержит тран- 15 зисторный усилитель 1 мощности, входом гоединенньй с выводами для подклю- Ч(;:ипя ИХ , дипг о напряжения, а выходом черот трансформатор 2, выпрямитель 3 и ((лгпьтр 4 - с положительным 5 и отрицательным 6 силовыми выводами для гюдключс ния нагрузки, к которой также П()дклч)чен11 с соблюдением полярности по. гожительньп 7 и отрицательный 8

вывоцы цепи обратной связи, подсоеди- 25 жения источника H(L HHi-ie к входу широтно-импульсного (ра 9, другими входами соединенного с- источником 10 опорного на- пряжоиия и т ыходом генератора 1 1 пи- jiofiniia иог о напряжения, а выходом - с .; из входов формирователя 12 управ i4in;:i,i;x ; М ульсов, выходом под- K. i 04f H k4 ii к управляющим входам уси- иггге.ия 1 (д.-2), а другим иходом - ;-, чмходу узла 13 зашиты от перегрузки, (1/ПП1М входом (А) соеди- И1мги(1го с источником 10 опорного напряжении. Входная цепь датчика 14 тока nop-..pysKH последовательно вклю- -J е и, J

ногти, . 1 ги.1ход зашунтирован последо- ват1--л1.};:)й 11г-п ю из первого диода 15, кондонса i dpa 1Ь и резистора 17. Общая тс.чкл диода 15 и конденсатора 16 cocAHtii- iia i- другим входом (Б) узла 13 , а общг1я точка конденсатора Ь и резистора 17 - с выходом г енератора 1 1 пилообразного напряжения чепс з рсчлстор 18, Вспомогательный источник 19 питпния с плавно нарастающим нап11яжением входом соединен с выводами для подключения входного Нсигряжеиия, а выходом - с входом узла 20 контроля напряжения, вьшола между соответствуюнщми отрицатель- ныг-ш выводами 6 и 8 - резистор 29 связи. Последовательная диодная цепочка 30 включена между базой транзистора 21 и отрицательным силовым выводом 6, а дополнительный резистор 31 включен между положительным силовым выводом 5 и отрицательным выводом 8 цепи обратной связи.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В широтно-импульсном модуляторе 9 происходит сравнение опорного напря10 с суммой пилообразного напряжения и выходного напряжения стабилизированного преобразователя. Выходные импульсы широтно-импульсного модулятора 9 поступают на вход фор30 мирователя 12 управляющих импульсов, формирующего импульсы, поступающие на управляющие входы (L- 2) усилителя 1 мощности и обеспечивающие его работу со скважностью выходного на25 пряжения, необходимой для поддержания выходного напряжения стабилизированного преобразователя на заданном уровне, т.е. имеет место стабилизации выходного напряжения. При

iMxonHoi i цепи усилителя 1 мощ- 40 этом выходные импульсы датчика 14

тока перегрузки, пропорциональные выходным импульсам тока усилителя 1 мощности, через диод 15 и резистор 17 заряжают конденсатор 16 до амплитуд45 ного значения импульсов датчика 14 тока. Сумма напряжения на конденсаторе 16 и пилообразного напряжения на резисторе 17, поступающая на вход Б узла 13 защиты (в качестве которого может быть использован операционный усилитель или компаратор), меньше опорного напряжения на входе А последнего. При этом отсутствует воздействие узла 13 защиты на формирова50

пенного на транзисторе 21, коллектор g тель 12 управляющих импульсов.

При возникновении перегрузк току на выходе стабилизированн преобразователя амплитуда импу напряжения на выходе датчика 1

которого подключен к средней точке делигепя напряжения на резисторах 22 и 2 j, соединенного с выходом вспомо- га ге-;1ьно1 о источника 19, а через второй диод 24 - к общей точке конденсатора 16 и первого диода 15. База транзистора 21 через стабилитрон 25 и резистор 26 соединена с положительным выводом источника 19 питания, а через резистор 27 - с отрицательным выводом. Между положительным силовым выводом 5 и положительным выводом 7 цепи обраттель 12 управляющих импульсов.

При возникновении перегрузки по току на выходе стабилизированного преобразователя амплитуда импульсов напряжения на выходе датчика 14 тока

перегру: к 1 у яеличивается . Конденсатор 16 через диод 15 и резистор 17 заряжается до наибольшей амплитуды этих импульсов. В результате сумма пилообразного напряжения на резисторе 17 и постоянного напряжения на конденсаторе 16 на части полупериода превышает опорное напряжение. При этом на выходе узла 13 защиты появляются им- пульсы, воздействующие на формирователь 12 таким образом, что скважность управляющих импульсов, а следовательно, и импульсов на выходе усилителя 1 мощности возрастает. Выходное напряжение стабилизированного преобразователя падает, а выходной ток определяется порогом ограничения узла 13 защиты и остается неизменным при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до полного короткого замыкания, т.е. имеет место режим стабилизации выходного тока.

После снятия перегрузки нормальный режим стабилизации выходного на- 1

пряжения автоматически восстанавливается.

При включении стабилизированного преобразователя выходное напряжение вспомогательного источника 19 пита- ния поступает на вход узла 20 контроля напряжения. Когда его величина еще не достигла установивщегося значения, ток, поступающий через резистор 26 и стабилитрон 25, не создает на резисторе 27 напряжения, достаточного дня отпирания транзистора 21, который при этом закрыт. Падение напряжения на резисторе 23 через диод 24 и резистор 17 заряжает конденса- тор 16 до напряжения, значительно превышающего напряжение источника 10 опорного напряжения, на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, воздействующий на .формирователь 12 управляющих импульсов таким образом, что силовые транзисторы усилителя 1 мощности остаются закрытыми.

При дальнейшем повышении выходного напряжения вспомогательного источника 19 транзистор 21 открывается током, поступаюпщм в его базу через резистор 26 и стабилитрон 25, и шунтирует резистор 23 делителя напряжения Диод 24 запирается, в результате чего прекращается заряд конденсатора 16 с выхода узла 20 контроля напряжения. Начинается медленный разряд конден

5

о Q

Q g

5

5

16

сатора 16 через входную цепь узла 13 защиты.

По мере разряда конденсатора 16 в интервалы времени, когда сумма постоянного напряжения на конденсаторе 16 и пилообразного напряжения на резисторе 17 становится меньше опорного напряжения источника 10, на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, обеспечивающий путем воздействия на формирователь 12 формирование короткого выходного импульса усилителя мощности. В результате медленного снижения напряжения на конденсаторе 16 продолжительность открытого состояния транзисторов усилителя 1 мощности плавно увеличивается и скважность импульсного напряжения, поступающего с выхода выпрямителя 3 на вход индуктивно-емкостного фильтра 4, медленно уменьшается от большой до рабочего значения, определяемого широт- но-импульсными модулятором 9. Большие длительности пауз по сравнению с дли- тель ностями импульсов в начале процесса включения обеспечивают такой разряд дросселя фильтра 4 в паузе каждого полупериода рабочей частоты, что ток дросселя нарастает медленно, без превьщ1ения в пусковом режиме его установившейся величины. Пропорционально toKy дросселя нарастают амплитуды импульсов коллекторного тока силовых транзисторов усилителя мощности, а их величины при включении не превышают значений установившегося режима.

В дальнейшем конденсатор 16 разряжается до уровня, определяемого напряжением на выходе датчика 14 тока перегрузки. Сумма этого напряжения и пилообразного напряжения на резисторе 17 становится при этом ниже напряжения опорного источника 10 и на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, не оказывающий влияния на установившийся режим работы стабилизированного преобразователя.

Соединение силовых выводов 5 и 6 стабилизированного преобразователя с однополярными выводами 7 и 8 цепи обратной связи непосредственно на нагрузке обеспечивает возможность стабилизации напряжения на удаленной нагрузке. Резисторы 28 и 29 предотвращают перенапряжение на нагрузке при обрьше проводников, соединяющих выводы нагрузки с выводами 7 и 8 цепи обратной связи.

5 13

Предположим, что выводы цепи обратной связи соединены с силовыми выводами на удаленной нагрузке с нарушением полярности, т.е. перекрестно. При включении стабилизированного пре- образователя, когда напряжение на его силовых выводах еще не достигает номинального значения, по цепи: положительный силовой вывод 5, отрицательный вывод 8 цепи обратной связи, ре- зистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6 - проходит ток ц напряжение на резисторе 27 прикладывается в обратном направлении к переходу база - эмиттер транзисто- ра 21, который запирается, на резисторе 23 появляется напряжение, заряжающее, через диод 24 и резистор 17 конденсатор 16 до величины, превышающей опорное напряжение источника 10. При этом на несколько периодов рабочей частоты на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень сигнала, воздействующий на формирователь 12 уп- равляю1Щ1х импульсов таким образом, что силовые транзисторы усилителя 1 мощности закрываются и выходное напряжение стабилизированного конвертора снижается. Ток цепи: положительный силовой вывод 5, отрицательньй вывод 8 цепи обратной связи, резистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6 - становится меньше тока, поступающего от вспомогательного источника 19 через резистор 26 и стаби- литрон 25. Транзистор 21 отпирается, шунтируя резистор 23. Конденсатор 16 начинает медленно разряжаться через входную цепь узла 13 защиты. По мере его разряда постепенно прекращается воздействие узла 13 зашиты на скваж- кость выходных импульсов усилителя 1 мощности, которая снова определяется щиротно-импульсным модулятором 9. Выходное напряжение стабилизирован- ного преобразователя повышается до уровня, когда снова запирается транзистор 21, и далее цикл повторяется.

Если имеет мести частичное перекрестное соединение выводов цепи обратной связи с силовыми -выводами на нагрузке, когда отрицательный силовой выв(5Д 6 соединен с положительным выводом 7 цепи обратн ой сцязи, а цепь О1 рицательного вывода цепи обратной связи разорвана, при включении стабилизированного преобразователя , когда напряжение на его силовых вьгоодах еще

166

не достигает номинального зна п ,П1Я, ток протекает по цепи: положительн111Й силовой вывод 5, дополнительный резистор 31, резистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6. Транзистор 21 -запирается обратным напряжением на резисторе 27, и далее процесс происходит, как в случае полного перекрестного соединения выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке.

Число диодов в цепочке 30 выбирается с учетом падений напряжений на них, напряжения на змиттерном переходе транзистора 21 и падения напряжения на проводе, соединяющем отрицательный силовой вывод 6 с нагрузкой.

Таким образом, изобретение предотвращает перенапряжение на вькоде стабилизированного преобразователя постоянного напряжения при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке, что пов1 1шает эксплуатационную надежность вторичных источников электропитания, использующих предлагаемьй стабилизированный преобразователь, особенно при наладке радиотехнической аппаратуры и средств вьмислительной техники.

Ф о

мула

изобретения

5 О -5 20 -30 35 40 45

50

„

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный усилитель мощности, входом соединенный с выводами для поключения входного напряжения, а выходом через трансформатор, выпрямитель и фильтр - с силовыми выводами для подключения нагрузки, выводы цепи оЬ ратной связи, предназначенные для соединения с нагрузкой и подключенные к входу широтно-импульсного модулятора, другими входами соединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пштообразного напряжения, а выходом - с одним входом формирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющим входам усилителя мощности, а другим входом - к выходу узла защиты от перегрузки, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входная цепь которого включена в выходной цепи усилителя мощности, а выход зашунти- рован последовательной цепью из пер/ , 13 вого днода, конденсатора и резистора, причем общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла защиты, а общая точка конденсатора и резистора - с выходом генератора пилообразного напряжения, вспомогательный источник плавно нарастающего напряжения, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом - с входом узла контроля напряжения, выполненного на транзисторе, коллектор которого подключен к средней точке резисторно- го делителя напряжения, соединенного с выходом вспомогательного источника, а через второй диод - к указанной

8

общей точке конденсатора и первого диода, резисторы связи, вк;1юченные между однополярными силовыми выводами и выводами цепи обратной связи, отличающийся тем, что, с целью предотвращения перенапряжения на выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми вьшодами на нагрузке, в него введены последовательная диодная цепочка, включенная между базой транзистора узла контроля напряжения и отрицательным силовым выводом, и дополнительный резистор, включенный между положительным силовым выводом и отрицательным выводом цепи обратной связи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Целью изобретения является предотвращение перенапряжения на выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке. При перекрестном соединении цепи обратной связи при включении преобразователя до достижения на его выходе значения номинального напряжения через диодную цепочку 30 запирается транзистор 21, при этом конденсатор 16 заряжается до напряжения, превьшающего опорное напряжение источника 10. На несколько периодов рабочей частоты на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень сигнала, воздействующий через формирователь 12 на силовые транзисторы усилителя 1 мощности, которые закрываются, обеспечивая тем самым снижение выходного напряжения, вследствие чего тракзистор 21 отпирается, прекращается воздействие на узел защиты. Выходное напряжение повьшается до уровня, при котором снова запирается транзистор 21, и далее цикл повторяется. 1 ил. § (Л г::: Ьгрузка П s . I а - ff - в - г со со о Oi