Ключевой регулятор постоянного напряжения с электронной защитой от перегрузки Советский патент 1989 года по МПК G05F1/569 

iTy

«

;п

UD 30

:д

ю

31509

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания.

Цель изобретения - повышение надежности путем облегчения электрических режимов силовых элементов.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы ключевого регулятора; на фиг. 3-6функциональная схема устройства, варианты; на фиг. 7 - пороговый узел и узел управления; на фиг, 8 и 9 - осциллограммы напряжений и токов в номинальном и аварийном режимах.

Ключевой регулятор содержит включенную между входным 1 и первым выходным 2 выводами силовую цепь с последовательно включенными регулирующим элементом 3 и дросселем 4, образую- щим выходной LCD-фильтр с параллельным выходу конденсатором 5 и коммути- |рующим диодом 6, подключенным первым выходом к второму выходному выводу 7, датчик 8 тока, вьпюлненньй с двумя крайними и одним промежуточным выводами и включенный своими выводами к регулирующему элементу 3, дросселю 4 и к второму выводу коммутирующего диода 6, выход датчика 8 тока соеди- нен с входом порогового узла 9, выходом соединенного с одним из входов узла 10 управления, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента 3. К пороговому устройству, в забисимости от его выполнения, могут подключаться два или три вывода датчика тока.

Ключевой регулятор работает следующим образом.

В рабочем режиме при номинальной нагрузке через датчик 8 тока проходят импульсы тока регулирующего элемента 3 и коммутирующего диода 6. На вход порогового узла 9 поступает напряже- ние, форма которого изображена на фиг. 8.

Это напряжение пропоргщонально величине импульсов тока через регулиру- Ю1ЦИЙ элемент 3 в промежутке времени tt - tq и импульсов тока через ком- мутирую1ч;ий диод 6 в промежутке времени tq-t t,, Суммарное напряжение, поступающее на вход порогового узла 9, пропорционально току дросселя 4 и амплитуда его зависит от соотношения сопротивлений частей датчика 8 тока. Через датчик 8 тока также протекает сквозной ток, вызванный конечным временем восстановления обратного сопротивления диода 6. Величина этого тока ограничивается пороговой величиной, определяемой датчиком 8 тока.

Таким образом., токи через все силовые элементы вносят свой вклад в сигнал, формируемый на датчике тока, и контролируются пороговым узлом 9; при превышении в какой-то момент вре Meiffl tij-t заданной предельной пороговой величины происходит срабатывание порогового узла 9, и через узел 10 управления происходит запирание регулирующего элемента 3. Следоваг тельно, допустимое амплитудное значение тока через силовые элементы устройства однозначно задается соотношением величин сопротивлений плеч датчика 8 тока.

В аварийном режиме, в ызванном перегрузкой или коротким замыканием, импульс тока регулирующего элемента 3 достигает порогового значения, заданного датчиком 8 тока (фиг. 9), при этом пороговый узел 9 вьздает сигнал отключения в узел 10 управления регулирующего элемента 3, которьй отключается. Через датчик 8 тока продолжает протекать ток перегрузки, ко торый удерживает пороговый узел 9 и, следовательно, регулирующий элемент 3 в выключенном состоянии до тех пор пока напряжение на датчике 8 тока не уменьщится ниже порогового значения. При этом среднее значение тока перегрузив остается неизменным, заданньм датчиком 8 тока, т.е. устройство переходит в режим стаб.илизации тока, В этом режиме скважность импульсов ток регулирующего элемента 3 увеличивается, а .амплитуда не превышает пороговой величины, следовательно, мощность на регулирующем элементе 3 уменьшается по сравнению с номиналь- ным режимом. В выходной силовой цепи T.ei дросселе 4 и диоде 6,-рассеиваемая мощность в аварийном ре.жиме увеличивается, а суммарная мош,ность потерь в устройстве в аварийном и номинальном режимах остается неизменной.

Таким образом, введение в схему датчика тока, выполненного с двумя крайними и одним промежуточным выводом, включенным двумя выводами в силовую цепь, а третьим выводом соединенным со вторым выводом коммутирую20

25

щего диода, позволяет увеличить надежность за счет совмещения функций защиты по импульсному и среднему току, повысить надежность за счет ограничения импульсов тока через силовой транзистор.

При включении датчика тока одним крайним выводом к второму выводу ком- мут 5рующего диода, а промежуточньм выводом - к регулирующему элементу по схемам на фиг. 3,4 и 7 происходит дополнительное увеличение быстродействия и упрощение схемы по сравнению с прототипом за счет использования однополярных сигналов с каждого плеча датчика тока, при котором не требуется дополнительных интегрирующих элементов (конденсатор интегрирующей цепи на выходе порогового узла).

На фиг. 7 изображена электрическая принципиальная схема устройства с под1слючением к пороговому узлу 9 трех выводов датчика 8 тока. Причем пороговый узел 9 выполнен на двух транзисторах 11 и 12, коллекторы которых соединены и образуют выход по-

рогового узла, база одного из транзисторов 12 соединена с промежуточным выводом датчика 8 тока, змиттер другого транзистора 11 соединен с одним из крайних выводов датчика -8 тока и дрос.селем 4, а змиттер первого

транзистора 12 и база другого транзистора 11 соединены и подключены к

другому крайнему выводу датчика 8 тока.

Устройство по фиг. 7 работает ана.- лопично описанному.

При включении регулирующего элемента 3 через нижнее плечо датчика 8 тока протекает сквозной ток диода 6, вызванный конечным временем восстановления обратного сопротивления диода 6. Падение напряжения на нижнем дз плече датчика 8 тока, вызванное этим током, подается на база - эмиттерньй переход транзистора 12 и открывает

этот транзистор, которьш закрывает регулирующий элемент 3. Сквозной ток 50 диода 6 ограничивается величиной, заданной нижним плечом датчика 8 тока. На база - эмиттерный переход транзисто- . р а 11 подается падение напряжения с верхнего плеча датчика 8 тока и сcj

10

15

30

35

40

всего датчика тока, вызванное однопо- лярн.ыми- импульсами тока регулирующего элемента 3 и диода 6.

Таким образом, транзистор 12 контролирует токи через регулирующий эле- мент 3, диод 6 и дроссель 4 в номинальном и аварийном режимах.

Формула изобретения.

1. Ключевой регулятор постоянного напряжения с электронной защитой- от перегрузки инвертирующего или неин- вертирующего типа, содержащий регулирующий элемент, подключенный первым силовым выводом к первому входному выводу, узел управления, подключенный выходом к управляющему входу регулирующего элемента, а входом - к выходу порогового узла с двумя входами, дроссель, подключенный первым ВЫВОДОМ к первому .выходному выводу, коммутирующий диод, подключенный пер вым выводом к второму выходному выводу, конденсатор, включеиньй между выходными вьшодами, датчик тока с .одним промежуточным и двумя крайними выводами, первый из которых подключен к первому входу порогового узла, отличаю щийс я те, что, с целью повыщения надежности, в пороговый узел введен третий вход, а датчик тока подключен пербым крайним выводом к второму выводу коммутирующего диода, вторым крайним выводом - к второму дросселя и третье- му входу порогового узла и промежуточным выводом - к второму силовому выводу регулирующего элемента и к второму входу порогового узла.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что пороговый узел вьтолнен на двух транзисторах, причем база первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора и является первым входом порогового узла, база второго транзистора является вторым входом порогового узла, эмиттер первого транзистора - третьим входом порогового узла, а объединент ныё коллекторы первого и второго транзисторов являются выходом порогового узла.

фиг.

фиг.6

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем облегчения электрических режимов силовых элементов. Суммарное напряжение поступающее на вход порогового узла 9, пропорционально току дросселя 4 и зависит от соотношения сопротивлений плеч датчика тока 8. Токи через все силовые элементы вносят свой вклад в сигнал, формируемый на датчике токов, и контролируются пороговым узлом 9. При перегрузке срабатывает пороговый узел 9 и через узел управления 10 закрывает регулирующий элемент 3. Допустимое амплитудное значение тока через силовые элементы устройства однозначно задается соотношением величин сопротивлений плеч датчика тока 8. Транзистор 12 контролирует токи через регулирующий элемент, диод 6 и дроссель 4 в номинальном и аварийном режимах. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

0

Фие.7

Unop П

t; tat j

&z/.5

п

Т

IJ

1

N

tzt

-4uJ

I

i-j

i i

;|tz 63 Tl 1

J

.,