Стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания с бестрасформаторным входом для электро- и радиоаппаратуры.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение надежности, повышение быстродействия при программно-дистанционном включении, обеспечение гальванической развязки, повышение надежности путем исключения перегрузки элементов в начальный момент включения выходного напряжения, повышение быстродействия установления выходного напряжения вследствие исключения задержки функционирования блока управления, повышение надежности путем увеличения стабильности порогов срабатывания зашиты, расширение функциональных возможностей путем обеспечения сигнализации рабочего и аварийного состояний, а также повышение надежности путем исключения ложного срабатывания защиты при каждом включении выходного напряжения на время его установки. На чертеже приведена функциональная схема стабилизирующего преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Преобразователь содержит входной выпрямитель с фильтром 1, преобразователь 2 (П), включенный между входным выпрямителем и выходными выводами 3, соединенными с входом блока 4 управления для регулируемого возбуждения П. Блок 4 управления состоит из узла 5 автономного и программно-дис- станпионного включения узла 6 плавного запуска, токостабилизирующего двухполюсника 7 с входом 8 включения, резисторного датчика 9 включения, узла 10 блокировки и задержки, узла 11

о к

х

СО

о ю

контроля уровня выходного напряжения; узла 12 сигнализации рабочего состояния, узла 13 сигнализации аварийного состояния, широтно-импульсного модулятора (ГШМ) 14, узла 15 запирания ШШ, узла 16 вспомогательных напряжений 16 с шинами питания узлов блока 4 упавления. При этом выход узла 5 автономного и программно-дистанционного включения подключен к входу 8 включения токостабилизирующего двухполюсника 7, соединенного одним полюсом через резисторный датчик 9 включения с одной (положительной) шиной питания, а другим полюсом - с узлом 6 плавного запуска. Потенциальный выход 17 узла 6 плавного запуска соединен с входом ИИМ 14 и с первыми входами датчиков (операционным усилителем) узла 12 контроля уровня выходного напряжения, вторые входы которых соединены с выходными выводами 3 через соответствующие делители 18 и 19 напряжения. Первый выход 20 узла 11 контроля уров ня выходного напряжения подключен к входу узла 12 сигнализации рабочего состояния, а второй 21 - к зходу узла 13 сигнализации аварийного состояния .

Узел 5 автономного и программно- дистанционного включения имеет автономный 22 и программно-дистанционный 23 входы. Автономный вход 22 соединен с входом RC-цепи 24.задержки, выход которой через стабилизатор 25 соединен с зашунтированным резистором 26 базоэмиттерным переходом исполнительного транзистора 27, коллектор которого через резистор 28 соединен с входом 8 включения токостабилизирующего двухполюсника 7. Программно-дистанционный вход 23 через ограничивающий резистор 29 соединен с входным элементом развязывающего оптрона 30, вы- ход которого включен между базой и коллектором исполнительного транзистора 27.

Узел 16 плавного запуска состоит и опорного стабилизатора 31, диода 32, резисторно-емкостного делителя 33 и резистора 34, причем опорный стабилитрон 21 зашунтирован последовательным соединением из диода 32 и рези- ( сторно-емкостного делителя 33, средний вывод которого образует потенциальный выход 17 плавно нарастающего опорного напряжения, а точка соединения резисторно-емкостного делителя

0

5

0 5

0

5

0

0

5

33с катодом диода 32 образует нулевой выход опорного напряжения, при этом катод диода 32 через резистор

34соединен с шиной отрицательной полярности узла вспомогательных напряжений, а анод диода 32 - с анодом стабилитрона 31 и общей шиной.

Узел 11 контроля уровня выходного напряжения состоит из двух операционных усилителей 35 и 36, двух резисторных делителей 18 и 19 выходного напряжения, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами операционных усилителей 36, а вторые входы - с потенциальным выходом 17 опорного напряжения через резистор 37.

Выход каждого операционного усилителя 36 соединен со своим неинвертирующим входом через соответствующий резистор 38 (39) положительной обратной связи и через диод 40 (41), объединенные анодами,и резистор 42,, включенный последовательно с ними - с выходом узла 21 аварийного состояния, а выходы операционных усилителей 35 и 36 через резисторы 43 и 44 соединены с выходом узла 20 рабочего состояния.

Узел 10 зашиты и блокировки состоит из воспринимающего транзистора 45, базоэмиттерный переход которого подключен к резисторному датчику 9 включения, а коллектор через нагрузочный резистор 46 подключен к общей шине и к базе блокирующего транзистора 47. Эмиттер транзистора 47 соединен с эмиттером воспринимающего транзистора 45, а коллектор через резистор 48 - с аварийным выходом 21 узла 11 контроля уровня выходного напряжения, причем между эмиттером и коллектором блокирующего транзистора 47 включена параллельная цепь из последовательной RC-цепи- 49 задержки блокировки и резистора 50.

Узел 12 сигнализации рабочего состояния состоит из транзистора 51,база которого соединена с выходом 20 рабочего состояния узла 11 контроля уровня выходного напряжения и через резистор 52 с общей шиной, которая через источник 53 вспомогательного опорного напряжения соединена с эмиттером, а коллектор - с шиной положительной полярности через светодиод 54, резистор 55 и оптопару 56.

Узел 13 сигнализации аварийного состояния состоит из транзистора 57, база которого соединена с аварийным выходом 21 узла 11 контроля уровня выходного напряжения, эмиттер - с общей шиной, а коллектор - с шиной отрицательной полярности через последовательно соединенные резистор RC- цепи 58 узла 15 запирания ПИК, ограничивающий резистор 59, оптрон 60 и светодиод 61.

Узел 15 запирания МИМ состоит из RC-цепи 58 на входе исполнительного транзистора 62, коллектор которого соединен с блокирующим входом 63 ШИМ 14 и через резистор 64 с аварийным выходом узла 11.

Преобразователь функционирует следующим образом.

При подаче входного напряжения запускается узел 16 вспомогательных напряжений, формируя требуемые напряжения литания узлов блока управления. При автономном включении устройства вход 22 узла 5 автономного и программно-дистанционного включения подключается с помощью перемычки, показанной на чертеже пунктиром, к шине питания положительной полярности. На время заряда конденсаторов входного фильтра узла 1 элементами RC-цепи 24 и стабилитроном 25 осуществляется задержка отпирания исполнительного транзистора 27, который включает токостабилизирующий двухполюсник 7 и узел 6 плавного запуска. Наличие конденсаторов на нижнем плече делителя 33, опорного стабилитрона 31 оеспечивает плавное нарастание на потенциальном выходе 17 опорного напряжения с небольшого отрицательного значения, определяемого падением на диоде 32 через резистор 34, до заданного положительного уровня. Нарастание опорного напряжения с отрицательного уровня позволяет формировать без задержки плавно нарастающую щирину импульсов возбужде

5

0

коном изменения опорного напряжения, т.е. без перерегулирования и без перегрузки элементов П. Аналогично происходит процесс включения выходного напряжения. П при подаче напряжения включения на программно-дистанционный вход 23.В этом случае перемычка,показанная на чертеже пунктиром, отсутствует

С момента включения узла 16 вспомогательных, напряжений через резистор

46отпирается блокирующий транзистор

47и через резистор 48 запирает транзистор 57 узла 13 сигнализации аварийного состояния до момента включения опорного напряжения. Этот момент фиксируется резистором 9 включения, падение напряжения на котором отпирает воспринимающий транзистор 45 и запирает транзистор 47 узла 10 блоки- ровки и задержки. На время установления выходного напряжения элементы RC-цепи 49 осуществляют задержку срабатывания узла 13 сигнализации ава- т

5 рийного состояния

При установлении выходного напряжения в границах заданного допуска на выходах операционных усилителей 33 и 36 появляется положительное Пс пт3Q жение, которое через резисторы 43 ь 44 отпирает транзистор 51 12 сигнализации рабочего состояния. Прр этом загорается светодиод 54, а через оптрон 56 передается во внешнюю цепь сигнал рабочего состояния преобразователя .

В случае появления на выходных ы- водах напряжения,, выходящв о за границы допуска, на знходг одного из

Ј операционных усилителей появляется отрицательное значение напряжения. При этом на базе транзистора 51 пропадает отпирающее напряжение к транзистор запирается. Гаснет светодиод

« 54 рабочего состояния. Транзистор 57 узла аварийного состояния отпирается и загорается светодиод 61,а через оптрон 60 сигнал аварийного состояния передается во внешнюю цепь

5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания электро- и радиоаппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности, быстродействия, обеспечение гальванической развязки и расширение функциональных возможностей. В устройство, содержащее силовой канал, блок управления и блок защиты, введены узлы, позволяйте повысить надежность схемы, ее быстродействие, а также расширить функциональные возможности. Облегчена эксплуатация и регулировка устройства, 4 з.п. Л-лы, 1 ил.

ния с нулевого уровня с учетом разма- $Ј для контроля или обесточиваняя преоб- ха пилообразного напряжения в ШИМ 14. разователя. Причем узел 15 запира- В случае отсутствия элементов 32 и 34 первый импульс возбуждения может

ния блокирует работу ШИМ 14.

В описываемом преобразователе скорость нарастания длительностей уп- нения 0,5, что обуславливает пере- „ равляющих импульсов возбуждения П оп- грузку элементов П. Отсутствие потен- ределяется постоянной времени резистивно-емкостного делителя узла плавного запуска при эффективном функционировании цепи обратной связи, что

формироваться с коэффициентом заполциальных барьеров в цепи обратной связи обеспечивает нарастание выходного напряжения в соответствии с запозволяет формировать оптимальную по, быстродействию скорость нарастания выходного напряжения. Кроме того,при программно-дистанционном включении выходного напряжения отсутствует задержка включения выходного напряжения, которая в известном преобразователе обусловлена перезарядом емкости узла плавного запуска. В предложенном преобразователе наличие узла контроля уровня выходного напряжения и узлов сигнализации рабочего и аварийного состояний источника питания облегчает регулировочные работы и эксплуатацию комплекса, сокращает время отыскания неисправных блоков, уменьшает время восстановления работоспособности аппаратуры.

Формула изобретения

5

0

5

через соответствующие делители.напряжения, причем первый выход узла контроля уровня выходного напряжения подключен к входу узла сигнализации рабочего состояния, а второй - к выходу узла блокировки и задержки, шунтирующему вход узла сигнализации аварийного состояния , один выход которого соединен с узлом запирания б.ло- ка управления, а другой выход - через оптронную пару гальванической развязки с внешними выводами для подключения блоков контроля или отключения.

0 токостабилизирующего двухполюсника, а программно-дистанционный вход через третий резистор соединен с входным элементом развязывающего оптро- на, выход которого включен между базой и коллектором исполнительного транзистора. ч

5

0

0

5

шиной питания отрицательной полярности источника вспомогательных напряжений.

сигнализации рабочего и аварийного состояния, узел контроля уровня выходного напряжения состоит из двух операционных усилителей, первые входы которых.соединены с потенциальным вы- ходом опорного напряжения, а вторые - через соответствующие резисторные делители с выходными выводами, при этом выход каждого операционного усилителя соединен со своим неинвертирующим BXO-,Q дом через соответствующий резистор положительной обратной связи, а через объединенные анодами диоды и последовательно включенный с ними пятый ре- v зистор соединен с входом узла аварий- 25 ного состояния, кроме того, выходы

задержки и блокировки состоит из воспринимающего транзистора, эмиттербазовый переход которого подключен к резисторному датчику включения, а кол лектор через нагрузочный резистор соединен с общей шиной и непосредственно с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером воспринимающего транзистора, а коллектор через шестой резистор - с входом узла сигнализации аварийного состояния, причем между эмиттером и коллектором блокирующего транзистора включена параллельная цепь из последовательной RC-цепи задержки и резистора .

операционных усилителей через ограничивающие резисторы соединены с входом узла рабочего состояния.

5. Преобразователь по п.1, о т - личающи йся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения ложного срабатывания защиты при каждом включении выходного напрязадержки и блокировки состоит из воспринимающего транзистора, эмиттербазовый переход которого подключен к резисторному датчику включения, а коллектор через нагрузочный резистор соединен с общей шиной и непосредствен но с базой блокирующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером воспринимающего транзистора, а коллектор через шестой резистор - с входом узла сигнализации аварийного состояния, причем между эмиттером и коллектором блокирующего транзистора включена параллельная цепь из последовательной RC-цепи задержки и резистора .