Стабилизированный источник электропитания Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

00 4 Ю

со

Изобретение относится к вторичным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры и электротехнических систем.

Цель изобретения - повышение надежности стабилизированного источника электропитания.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного источника электропитания.

Стабилизированный источник электропитания содержит силовой трансформатор 1, последовательно с первичной обмоткой которого включен регулирующий элемент 2, а вторичная обмотка которого выполнена с отводом, силовой 3 и дополнительный 4 выпрямители, подключенные к отводам вторичной обмотки трансформатора, силовой 5 и дополнительный 6 сглаживающие фильтры, связанные соответственно с выходами силового 3 и дополнительного 4 выпрямите- лей, нагрузку 7, подключенную к выходу силового выпрямителя 3, блок 8 управления, состоящий из последовательно соединенных узла 9 сравнения, узла 10 гальванической развязки, усилителя 11 постоянного тока, щиротно-импульсного модулятора 12 и усилителя 13 мощности, при этом выход усилителя мощности связан с управляющим входом регулирующего элемента 2, входы узла 9 сравнения соединены с выходом силового выпрямителя 3, причем по цепи питания узел сравнения соединен с выходом дополнительного выпрямителя, а остальные элементы блока управления через блок 14 запуска и стабилизации напряжения - с входными выводами стабилизированного источника электропитания, и блок 15 защиты, содержапдий элемент И-НЕ 16, фильтр 17 нижних частот, ключевой элемент 18, диод- но-резистивную цепь,19, сумматор 20, пороговый элемент 21, исполнительный элемент 22, конденсатор 23 и два развязывающих диода 24 и 25.

Стабилизированный источник электропитания работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход стабилизированного источника электропитания запуск блока 8 управления осуществляется через блок 14 запуска и стабилизации напряжения и питание блока управления осуществляется стабилизированным напряжением 5-6 В. При этом вступает в работу широтно-импульсный модулятор 12, д тительность прямоугольных импульсов напряжения на выходе которого зависит от аналогового сигнала, поступающего на его вход с усилителя 11 постоянного тока. Под действием управляющего сигнала с усилителя 13 мощности силовой регулирующий элемент (транзистор) 2 периодически находится в открытом или закрытом состоянии. На интервале открытого состояния регулирующего элемента 2 через индуктив

ность первичной обмотки трансформатора 1 протекает ток. На интервале запертого состояния регулирующего элемента 2 накопленная энергия в первичной обмотке трансформатора 1 отдается во вторичные цепи трансформатора и напряжение на выходных фильтрах 5 и 6 возрастает. С ростом выходного напряжения увеличивается аналоговый,сигнал на выходе узла 10 гальванической развязки и усилителя 11 постоянного тока, что приводит к изменению длительности импульсов напряжения на выходах щиротно-импульсного модулятора 12 и усилителя 13 мощности. При этом длительность открытого состояния регулирующего элемента 2 уменьщается и снижается напряжение на выходе источника электропитания. Таким образом, достигается режим стабилизации выходного напряжения источника.

5

0

g 5

В зависимости от длительности импульсов напряжения на выходе щиротно-импульсного модулятора 12 изменяется длительность импульсов прямоугольного напряжения на выходе элемента И-НЕ 16 и среднее значение напряжения на выходе фильтра 17 нижних частот блока 15 защиты. При наличии перегрузок по току или короткого замыкания в нагрузке стабилизированного источника электропитания вследствие понижения выходного напряжения длительность открытого состояния регулирующего элемента 2 увеличивается, что приводит к увеличению среднего значения напряжения на выходе фильтра 17 нижних частот. При этом возрастет напряжение на диодно-резистив- ной цепи 19 и на входе порогового элемента 21. Пороговый элемент 21 срабатывает и сигнал с его выхода через исполнительный элемент 22 поступает на дополнительный вход усилителя 11 постоянного тока, на- ключевой элемент 18 и конденсатор 23. Это приводит к запиранию регулирующего элемента 2, включению ключевого элемента 18 и разряду конденсатора- фильтра 17 нижних частот.

Пороговый элемент 21 находится во включенном состоянии на момент заряда конденсатора 23, сигнал с которого через развязывающий диод 24 поступает на вход порогового элемента. После заряда конденсатора 23 пороговый элемент переключается в исходное состояние, а напряжение на конденсаторе 23 обеспечивает поддержание во включенном состоянии ключевого элемента 18 и исполнительного элемента 22. При этом регулирующий элемент 2 находится в запертом состоянии на время разряда конденсатора 23 по одной из возможных цепей: плюсовой зажим конденсатора 23, переход база-эмиттер ключевого элемента (тран- зистора) 18, развязывающий диод 25, мину- совой зажим конденсатора 23.

Выбором постоянной времени разряда конденсатора 23 задается время нахождения

0

5

0

стабилизированного источника электропитания в отключенном состоянии. После разряда конденсатора 23 блока защиты происходит самовосстановление режима стабилизации выходного напряжения, если к этому моменту нагрузка восстановила свои параметры. В противном случае указанные процессы повторяются.

Особенностью работы блока защиты является то, что при возникновении перегрузок по току или режима короткого замыкания в нагрузке силовой регулирующий транзистор переходит в режим отсечки, что приводит к снижению потерь мощности в силовой части на этапе аварийного режима и к повыщению надежности источника.

Кроме того, блок защиты позволяет снять перегрузки по току с силового регулирующего транзистора в момент включения стабилизированного источника электропитания, поскольку блок защиты заставляет работать регулирующий элемент с ограничением по длительности включенного состояния.

Формула изобретения

Стабилизированный источник электропитания, выполненный по схеме однотактно- го преобразователя, содержащий силовой трансформатор и регулирующий элемент, включенный последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора между входными выводами, силовой и дополнительный выпрямители, подключенные к отводам вторичной обмотки силового трансформатора, силовой и дополнительный сглаживающие фильтры, соединенные соответственно с выходами силового и дополни0

тельного выпрямителя, выход силового выпрямителя подключен к выходным выводам, блок защиты, блок управления, состоящий из последовательно соединенных узла сравнения, узла гальванической развязки, усилителя постоянного тока, щиротно-импульс- ного модулятора и усилителя мощности, выход усилителя мощности соединен с управляющим входом регулирующего э темента, управляющие входы узла сравнения соединены с выходными выводами, причем по цепи питания узел сравнения соединен с выходом дополнительного выпрямителя, а остальные элементы узла управления через блок запуска и стабилизации напряжения - с входными выводами, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, блок защиты включает в себя элемент И-НЕ, фильтр нижних частот, ключевой элемент, диодно-ре- зистивную цепь, сумматор, пороговый элемент, исполнительный элемент, конденсатор и два развязывающих диода, при этом выход щиротно-импульсного модулятора блока управления через элемент И-НЕ соединен с входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходами ключевого элемента и с двумя крайними выводами ди- одно-резистивной цепи, своим средним выводом подключенной к первому входу сумматора, выходом соединенного с входом порогового элемента, выход которого подключен к управляющему входу ключевого эле0 мента непосредственно, через исполнительный элемент - к дополнительному входу усилителя постоянного тока, а через конденсатор - к общей точке развязывающих диодов, один из которых соединен с вторым входом сумматора, а другой - с крайним

5 выводом резистора диодно-резистивной цепи.

0

5

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания. Целью изобретения является повышение надежности. Цель достигается тем, что блок зашиты выполнен на элементе И-НЕ, фильтре нижних частот, ключевом элементе, диодно-ре- зисторной цепи, сумматоре, пороговом элементе, исполнительном элементе, емкости, развязываюш.их диодах. Вход элемента И- НЕ соединен с выходом широтно-импульс- ного модулятора (ШИМ) и является входом блока защиты, выходом подключенного к дополнительному входу усилителя постоянного тока. При включении источника к.з. на выходе и перегрузках обеспечивается ограничение тока регулирующего элемента без введения датчика тока за счет ограничения щирины выходных импульсов ШИ.М. 1 ил. ш (Л