Стабилизированный источник вторичного электропитания с защитой Советский патент 1988 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании источников вторичного электропитания для радиоэлектронной аппаратуры и средств вычислительной техники.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - принципиальная схема компаратора с запоминанием выходного сигнала; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Стабилизированный источник вторичного электропитания с защитой содержит силовой ключ 1, управляемый с выхода устройства через узел 2 усилителя обратной связи, делитель 3 сиг- нала рассогласования, компаратор 4 с запоминанием выходного сигнала, узел 5 управления силовым ключом. Вход силового ключа 1 связан с входным сетевым напряжением через сетево выпрямитель 6 с фильтром, а выход силового ключа 1 связан с выходом устройства через датчик 7 тока, силовой высокочастотный трансформатор 8 и выходной выпрямитель 9 с филь тром. Компаратор 4 вторым входом связан с выходом датчика 7 тока, входом обнуления через узел 10 обнуления компаратора - с общей точкой соединения выхода генератора 11 прямоугольных тактовых импульсов с входом узла 5 управления силовым ключом. Для питания узлов устройства служит вспомогательный источник 12 питания, соеди

0 5

водится в исходное состояние, при котором на его выходе 22 устанавливается нулевой потенциал.

На фиг.З приняты следующие условные обозначения: U , - напряжение генератора прямоугольных тактовых импульсов; - напряжение компаратора 4; - напряжение датчика тока; U(j - напряжение узла обнуления компаратора; uUg - напряжение узла усилителя обратной связи (напряжение рассогласования); uU - максимальное значение напряжения узла усилите5 ля обратной связи (максимальное напряжение рассогласования) ; uU(jc - напряжение делителя сигнала рассогласования; U,j - напряжение управления силовым ключом; Т - период следования импульсов напряжения генератора прямоугольных тактовых импульсов; I ток, протекающий через силовой ключ; Ick - активная составляющая тока

-ск

Q

Ue.c

R

ск

Н.(1

(см.ниже); 1 - реактиви

нал составляющая тока I

ск

i

i L,

Ktu (см.. ниже); Е - напряжение вспомогательного источника питания.

Стабилизированный источник вторичного электропитания с защитой работает следующим образом.

Генератор 11 вырабатывает импульсы напряжения прямоугольной формы с пе- риодом следования Т (фиг.З). В момент времени t,tg напряжение на выходе генератора 11 принимает значение низкого уровня, чем снимается запрет с узла 5 на включение силового ключа 1.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании источников вторичного электропитания для радиоэлектронной аппаратуры и средств вычислительной техники. Целью изобретения Является упрощение устройства. В данном техническом решении используется сигнал с информационного выхода датчика 7 тока в каждом тактовом импульсе для целей управления силовым ключом 1 и одновременно для его защиты от токо- в.ых перегрузок. Причем указанный сигнал содержит информацию как о токе силовой ключ 1 и нагрузку конвертора, так и о входном сетевом напряжении. Это дает возможность упростить узел защиты по току, существенно упростить вспомогательный источник питания 12, а также применить менее сложный узел усилителя обратной связи 2 и упростить всю схему стабилизированного источника в целом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с сл

ненный своим входом с выходом сегево- 40 Поскольку силовой ключ 1 связан с вы- го выпрямителя 6 (фиг.1).ходом схемы через силовой трансформатор 8 и выходной выпрямитель 9, то ток, протекающий через Силовой ключ 1 и силовые выводы датчика 7 тока,

Компаратор 4 с запоминанием выходного сигнала (фиг.1) может быть выполнен, например, как изображено на

фиг.2. Здесь выход операционного уси- .лителя 13 соединен с его входом 14 через цбпь 15 положительной обратной связи. Второй вход 16 компаратора через фильтр 17 соединен со средней точкой делителя из резисторов 18 и 19, подключенного между щиной нулевого потенциала и входом 14, через резистор 20 соединенным с источником вспомогательного напряжения. Вход 21 подключен к инвертирующему входу one- 55 пилообразное напряжение Цд при помо- рационного усилителя 13. Вход 14 щи датчика 7 тока и поступает на вто- является входом обнуления компарато- , рой вход компаратора 4. Напряжение ра. При подаче на этот вход кратко- обратной связи в усилителе обратной временного импульса компаратор пере- связи сравнивается с опорным напряже45 имеет активно-реактивный характер, т.е. I си - -ск ск Причем составляющая определяется в основном индуктивностью трансформатора 8 и дросселя узла 9 (Ц) и близка к его току на50 магничивания. Следовательно, форма тока I близка к пилообразной, а амплитуда определяется в том числе вып- рямленным сетевым напряжением U. . Нарастание тока I формируется в

пилообразное напряжение Цд при помо- щи датчика 7 тока и поступает на вто- рой вход компаратора 4. Напряжение обратной связи в усилителе обратной связи сравнивается с опорным напряжеимеет активно-реактивный характер, т.е. I си - -ск ск Причем составляющая определяется в основном индуктивностью трансформатора 8 и дросселя узла 9 (Ц) и близка к его току намагничивания. Следовательно, форма тока I близка к пилообразной, а амплитуда определяется в том числе вып- рямленным сетевым напряжением U. . Нарастание тока I формируется в

величины, определяемой напряжением

первый вход компаратора 4 (ли,). В момент времени , когда напряжение Цд равно uUjjj, , -узел компаратора 4 вырабатывает напряжение высокого

насыщения операционного усилителя узла усилителя обратной связи 2. В этом случае величина напряжения делителя

т.Д

нием и усиливается до необходимой величины uUo(; . Это усиленное напряжение обратной связи через делитель 3 сигнала рассогласования поступает на

3 сигнала рассогласования лЬ , пода ваемая на инвертирующий вход компаратора 4 остается постоянной при дальнейшем увеличении тока нагрузки ста- уровня и, тем самым, выдает запрещаю- ю билизированного источника. При этом щий сигнал UKO на узел 5 управления величина.тока нагрузки застабилизиру- силовым ключом 1 и последний перехо- ется на уровне (точки c,d,e, фиг.З), дит в непроводящее состояние. Через соответствующем уровню срабатывания некоторое время, равное времени за- от йерегрузки по току, а выходное на- держки Ujjj , после момента времени tg, 15 пряжение стабилизированного источника

начнет резко снижаться. Поскольку данная защита имеет высокое быстродействие и определяется лишь инерцикогда генератор 11 снова выдает напряжение высокого уровня, узел 10 обнуления компаратора своим коротким импульсом низкого уровня, подаваемым на вход обнуления компаратора 4, переводит последний в первоначальное состояние, соответствующее напряжению низкого уровня на его выходе, и силовой ключ 1 остается выключенным до момента времени t, . Далее процессы

повторяются (точка а, фиг.З).

Интервал между моментами времени t и tj определяет длительность уп- рав ляюще го импульса tu , которая, в свою очередь, определяет время прово- 30 дящего состояния ключа 1, и, следовательно, величину выходного напряжения стабилизированного.источника. Время проводящего состояния силового ключа

онностью работы электронных элементов 20 узла усилителя обратной связи, компаратора 4 и узла 5 управления силовым ключом, она является эффективной как при длительных перегрузках, так и при достаточно коротких экстратоковых 25 перегрузках транзисторюв силового

ключа 1, какие имеют место, например,, в первый момент после включения стабилизированного источника при заряде емкостей выходного выпрямителя 9.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении используется сигнал с информационного выхода датчика 7 тока в дсаждом тактовом импульсе для целей управления силовым ключом 1 и

1 зависит как от входного напряжения 35 одновременно для его защиты от токостабилизированного источника, от величины которого зависит амплитуда пилообразного напряжения, так и от выходного напряжения и тока нагрузки т.е. от приведенного сопротивления нагрузки R ц конвертора, от KOTOJ&IX зависит амплитуда пилообразного напряжения и величина сигнала рассогласования.

Защита от перегрузок по току источника осуществляется следующим образом.

Поскольку величина напряжения рассогласования uUpj. зависит как от величины тока, отдаваемого стабилизиро- 50 ванным источником в нагрузку,.так и от коэффициента деления делителя 3 сигнала рассогласования, то при определенном значении величины тока наг-

вых перегрузок. Причем, указанный сигнал содержит информацию как о токе через силовой ключ и нагрузку конвертора, так и о входном сетевом напря40 жении. Это дает возможность упростить в предлагаемом устройстве узел защиты по току, существенно упростить вспомогательный источник питания, а также применить менее сложный узел

45 усилителя обратной связи и упростить всю схему стабилизированного источника в целом.

Формула изобретения

величины, определяемой напряжением

насыщения операционного усилителя узла усилителя обратной связи 2. В этом случае величина напряжения делителя

т.Д

3 сигнала рассогласования лЬ , подаваемая на инвертирующий вход компаратора 4 остается постоянной при дальнейшем увеличении тока нагрузки ста- билизированного источника. При этом величина.тока нагрузки застабилизиру- ется на уровне (точки c,d,e, фиг.З), соответствующем уровню срабатывания от йерегрузки по току, а выходное на- пряжение стабилизированного источника

онностью работы электронных элементов узла усилителя обратной связи, компаратора 4 и узла 5 управления силовым ключом, она является эффективной как при длительных перегрузках, так и при достаточно коротких экстратоковых перегрузках транзисторюв силового

ключа 1, какие имеют место, например,, в первый момент после включения стабилизированного источника при заряде емкостей выходного выпрямителя 9.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении используется сигнал с информационного выхода датчика 7 тока в дсаждом тактовом импульсе для целей управления силовым ключом 1 и

50

вых перегрузок. Причем, указанный сигнал содержит информацию как о токе через силовой ключ и нагрузку конвертора, так и о входном сетевом напря40 жении. Это дает возможность упростить в предлагаемом устройстве узел защиты по току, существенно упростить вспомогательный источник питания, а также применить менее сложный узел

45 усилителя обратной связи и упростить всю схему стабилизированного источника в целом.

Формула изобретения

точника, узел управления силовым ключом, выходом соединенный с управляющим входом силового ключа, снабженный двумя управляющими входами, первый

из которых подключен к выходу генератора прямоугольных тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью упрощения источника, введены компаратор с запоминанием ходн-ого сигнала, снабженный входом обнуления, узел обнуления компаратора « регулируемый делитель сигнала рассогласования, при этом выход усилителя обратной связи через делитель сиг- нала рассогласования подключен к пер- вому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, вход обнуления через узел обнуления компаратора подключен к выходу генератора прямоугольных тактовых импульсов, а выход соединен с вторым управляющим входом узла управления силовым ключом.

и,« о

минанием выходного сигнала выполнен в виде операционного усилителя, пяти резисторов, конденсатора и фильтра, при этом выход операционного усилителя, соединенный с выходом компаратора, черезсоединенные последовательно первый и второй резисторы, один из которых шунтирован конденсатором, подключен к неинвертирующему входу, соединенному с входом обнуления компаратора, подключенному через третий резистор к выводу для присоединения вспомогательного источника питания, а через соединенные последовательно четвертый и пятый резисторы - к шине нулевого потенциала, причем первый вход компаратора через фильтр подключен к точке соединения четвертого и . пятого резисторов, а второй вход соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.

15

22

..

УДГ

Фиг.1