Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от перегрузок Советский патент 1990 года по МПК G05F1/573 

#0-4

С

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем обеспечения неизменности порога ее срабатывания при регулировании выходного напряжения. Силовой канал устройства составляют усилитель 1 мощности, выпрямитель 2 и LC-фильтр, состоящий из дросселя 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками и конденсатора 6. В канал управления и защиты входят измерительно-усилительный узел 7, узел 8 управления, пороговый элемент 9, вспомогательный источник 10 опорного напряжения и токоограничивающий резистор 11. Выбором одинакового количества витков в обмотках 4, 5 дросселя 3, их бифилярной намоткой и использованным схемным построением защиты достигается стабильность порога срабатывания при воздействии температурных и временных дестабилизирующих факторов. Задание тока через вторичную обмотку 5 дросселя 3, равного нагрузочному, вспомогательным источником 10 опорного напряжения предопределяют возможность использования устройства при регулируемом в широком диапазоне выходном напряжении. 1 ил.

Л70-

it

ГО

ел

Ч

гл

о ел

//

на витков в обмотках 4, 5 дросселя 3, га бифилярной намоткой и использованным схемным построением защиты достигается стабильность порога ера- батывания при воздействии температурных и временных дестабилизарующих факторов. Задание, тока через вто-Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного Электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты путем Обеспечения неизменности порога ее Срабатывания при регулировании вы- Ходного напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема импульсного стабилизатора напряжения с защитой от перегрузок.

Устройство содержит усилитель 1 мощности, выпрямитель 2, LC-фильтр, состоящий из дросселя 3 с равновитк выми первичной 4 и вторичной 5 об- Мотками конденсатора 6. В состав устройства входят, кроме того, измерительно-усилительный узел 7, узел управленияs пороговый элемент 9, вспомогательный источник 10 опорного напряжения и токоограничивающий резистор 11 о На схеме отмечены также выводы 12 и 13 для подключения первичного источника питания, выводы 14 и 15 для подключения нагрузки и шина 16 нулевого потенциала. Усилитель 1 мощности, выпрямитель 2 и фильтр 4,6 подключены последовательно между выводами 12, 13 и 14, Г. Первичная 4 и вторичная 5 обмотки дросселя 4 объединены первыми одноименными выводами со стороны выпрямителя 2. Измерител-ьно-усилитель- ный узел 7 соединен входом с выводами 14, 15, последний из .которых связан с шиной 16 нулевого потенциала. Дифференциальный вход порогового элемента 9 подключен к вторым выводам первичной 4 и вторичной 5 обмоток дросселя 3, Входы узла 8 управления соединены с выходами измерительно-усилительного узла 7 и порогового элемента 9, а выход - с управляющим входом усилителя 1

ричную обмотку 5 дросселя 3, равного нагрузочному, вспомогательным источником 10 опорного напряжения предопределяют возможность использования устройства при регулируемом в широком диапазоне выходном напряжении. I ил,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

мощности. Один из выводов токоогра- ничивающего резистора 11 подключен к второму выводу вторичной обмотки 5 дросселя 3. Вспомогательный источник 10 опорного напряжения включен между шиной 16 нулевого потенциала и другим выводом токоограничитель- ного резистора 11.

Устройство работает следующим образом.

Во включенном состоянии на вторичной обмотке 5 дросселя 3 формируется переменное напряжение, равное ЭДС самоиндукции первичной обмотки 4, так как обе обмотки имеют равное число витков. Поскольку два одноименных вывода обмоток 4, 5 соединены между собой, а напряжение на первичной обмотке 4 может быть представлено в виде суммы ЭДС самоиндукции и напряжения на активном сопротивлении обмотки, то между другими выводами обмоток 4, 5 и, следовательно, на дифференциальном входе порогового элемента 9 действует напряжение, равное напряжению на активном сопротивлении первичной обмотки 4 минус падение напряжения на вторичной обмотке 5, Указанное напряжение пропорционально току, протекающему через дроссель 3, т.е. току нагрузки.

Ток через вторичную обмотку 5 дросселя 3 задается величиной выходного напряжения источника 10 опорного напряжения и выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на вторичной обмотке 5 было равным

падению напряжения на первичной обмотке 4 для максимального тока нагрузки.

При номинальном токе нагрузки падение напряжения на вторичной обмотке 5 превышает падение напряжения на первичной обмотке 4 и пороговый узел находится в отключенном состоянии. При достижении током нагрузки максимального значения падение напряжения на первичной обмотке 4 становится больше падения напряжения на вторичной обмотке 5 и пороговый элемент 9 включается, запирая своим выходным сигналом узел 8 управления

1и,тем самым, усилитель 1 мощности.

После запирания усилителя 1 мощности ток через дроссель 3 постепенно уменьшается до величины, при которой пороговый элемент 9 возвращается в исходное состояние и усилитель 1 мощности вновь вступает в работу. При последующем возрастании тока нагрузки до максимального значения пороговый элемент 9 вновь срабатывает. Процесс повторяется периодически до тех пор, пока проводимость нагрузки не уменьшится до величины, обеспечивающей допустимое

значение выходного тока устройства.

Таким образом, при любой проводимости нагрузки выходной ток стабилизтора не превышает допустимого значения.

Проведем математический анализ параметров схемы защиты.

Падение напряжения на обмотках 4, 5 дросселя 3 соответственно р.ааны:

т 1«Л

иг .IfJL.

sff.

и.

где U4 - падение напряжения на первичной обмотке 4; падение напряжения на вторичной обмотке 5; ток нагрузки;

ток через вторичную обмотку, 5;

длина провода первичной обмотки 4;

длина провода вторичной обмотки 5;

сечение первичной обмотки 4 ;

сечение вторичной обмотки 5;

удельное сопротивление провода обмоток 4, 5. Если принять, что входной ток порогового элемента 9 приблизительно равен нулю, срабатывание порогового элемента 9 происходит при разности потенциалов на входных выводах, также равной нулю, а намот- ка обмоток 4, 5 дросселя 3 осуществена в два провода (li lj )

Is

S4 SS f

15715656

то для момента срабатывания справедливо

k1 - ISlL

S4 -k

-- или

Учитывая, что

1 5

uJ5

R1f

опорное напряжение источника R у - сопротивление резистора можно записать

U1,10,

11),

-. s.

R11 sf

Из полученных соотношений следует, что все температурные и временные нестабильности параметров обмоток 4, 5 дросселя 3 из рассмотрения исключаются, т.е. обеспечивается независимость порога срабатывания защиты от температуры.

Ток через вторичную обмотку 5 дросселя 3 может быть выбран доста- точно малым при соответствующем выборе сечений обмоток 4 и 5.

Данное устройство может быть применено в составе источников питания не только с фиксированным, но и с регулируемым в широком диапазоне выходным напряжением.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от перегрузок, содержащий включенные последовательно между выводами для подключения первичного источника питания и нагрузки усилитель мощности, выпрямитель и LC-фильтр, дроссель которого выполнен с первичной и вторичной равновитковыми обмотками, соединенными первыми одноименными выводами со стороны выпрямителя , измерительно-усилительный узел, соединенный входом с выводами для подключения нагрузки, один из которых связан с шиной нулевого

5

потенциала, пороговый элемент, дифференциальный вход которого подключен к вторым вьтодам первичной н вторичной обмоток дросселя, узел управления, входы которого соединены с выходами измерительно-усилительного узла и порогового элемента, а выход - с управляющим входом усилителя мощности, токоограничивающий

1 1571565 . 8

резистор, один из выводов которогования при регулировании выходного

подключен к второму выводу вторич-напряжения, в него введен вспомоганой обмотки дросселя, отличаю-тельный источник опорного напряжения,

щ и и с я тем, что, с целью повышения ,включенный между шиной нулевого поэффективности защиты путем обеспе-тенциала и другим выводом токоограчения неизменности порога ее срабаты-ничивающего резистора.