Источник стабилизированного напряжения Советский патент 1991 года по МПК G05F1/569 

срабатывания узла 4, до достижения на выходе внутреннего источника 26 напряжения, обеспечивающего нормальную

работу усилителя 9, что снижает требуемую мощность блока 6 вспомогательных напряжений,) 1 ил„

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитанияо Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем уменьшения потребляемой от блока вспомогательных напряжений мощности. Источник содержит трансформаторный регулируемый преобразователь 1, узел 2 коррекции кривой переключения силового транзистора, усилитель 3 обратной связи, узел 4 задержки и плавного нарастания опорного напряжения, НИМ 5, блок 6 вспомогательных напряжений, усилитель 9 мощности импульсов, выход которого соединен с входом силового транзистора,, узел 13 формирования токового сигнала, подключенный к вторичной обмотке трансформатора 16 токового датчика, накопительную емкость 22 и внутренний источник 260 При включении источника узел 4 в течении определенного времени поддерживает силовой транзистор закрытым За это время заряжается накопительный конденсатор 22, питающий усилитель 9 после (Л о Ј О О 00 to

30

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам Ю вторичного электропитания, и может быть использовано в устройствах электропитания вычислительной техники и автоматики

Целью -изобретения является повы- ение надежности и КОД путем уменьшения потребляемой от блока вспомогательных напряжений мощности0

На чертеже представлена электриеская схема источника стабилизиро- 20 анного напряжения.

Источник содержит трансформаторый регулируемый преобразователь 1 на

пряжения, узел 2 коррекции кривой переключения силового транзистора, уси- итель 3 обратной связи с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, входом соединенный с узлом 4 задержки и плавного нарастания опорного напряжения, выходом соединенный с первым входом широтно- импульсного модулятора (ШИМ) 5, второй вход которого соединен с выходом прямоугольного переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений, 35 а дополнительным входом соединен через диод 7 с выходом усилителя 8 защиты Выход ШИМ 5 соединен с входом усилителя 9 мощности импульсов, выход которого соединен с входом силового транзистора регулируемого преобразователя 1 напряжения. Выход усилителя 8 защиты через диод 10 и резистор 11 обратной связи соединен с неинвертирующим входом, который через резистор

12смещения соединен с выходом узла

13формирования токового сигнала, со- стоящим из последовательно соединенных дросселя 14 и формирующего резистора 15, подключенных к выводам вто- 50 ричной обмотки трансформатора 16 токового датчика Параллельно дросселю 14 подсоединен сглаживающий резистор 170

Неинвертирующий вход усилителя 8 55 защиты через резистор 1-8 и4диод 19 возврата защиты в исходное состояние соединен с выходом прямоугольного ле40

45

0

0

5

0

5

0

5

ременного напряжения блока 6 вспомогательных напряженийо

Инвертирующий вход усилителя 8 защиты соединен через резистор 20 с выходным выводом источника и подсоединен к среднему выводу делителя 21 напряжения, крайние выводы которого подключены к разнополярным выводам накопительного конденсатора 22„ Последний через ограничительный резистор 23 и выпрямительный диод 24 соединен с питающим выходом прямоугольного переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений.

Разнополярные выводы накопительного конденсатора 22 подсоединены к входам питания усилителя 9 мощности импульсов и через разделительный диод 25 подсоединены к выходным выводам той же полярности внутреннего источника 26 напряжения, питаемого от отвода вторичной обмотки силового трансформатора регулируемого преобразователя 1 „

Источник работает следующим об- разоМо

При подаче напряжения на входные выводы питания регулируемого преобразователя 1 узел 4 задерживает начало функционирования источника опорного напряжения усилителя 3 обратной связи При этом силовой транзистор регулируемого преобразователя 1 продолжает оставаться в запертом состоянии

Одновременно с подачей напряжения питающей сети подается на вход блока 6 вспомогательных напряжений служебное напряжение и на его первом выходе устанавливается с минимальной задержкой напряжение, питающее усилители обратной связи 3 и защиты 8. На втором выходе усилителя 8 с минимальной задержкой устанавливается прямоугольное переменное напряжение, которое через выпрямительный диод 24 и ограничительный резистор 23 заряжает накопительный конденсатор 22„

Время задержки узлом 4 плавного нарастания опорного напряжения усилителя 3 выбрано таким, что оно превышает время заряда накопительного конденсатора 22„ Это обеспечивает формирование импульсов усилителем мощности при пуске источника, необходимых для надежного открывания и закрывания силового транзистора регулируемого преобразователя 1„ Конденсатор 22 по величине рассчитан таким, чтобы накопленного в нем заряда было достаточно для формирования усилителем 9 мощности необходимого числа плавно нарастающих по длительности импульсов, надежно открывающих и закрывающих силовой транзистор регулируемого преобразователя 1, до достижения на выходе внутреннего источника 26 напряжения, обеспечивающего нормальную работу усилителя 9 мощности При этом разделительный диод 25 отпирается, а выпрямительный диод 24 запираетсяо

Питание усилителя 9 мощности импульсов и делителя 21 напряжения в номинальном режиме работы источника осуществляется от внутреннего источника 26 напряжения

При работе устройства на входе трансформаторного датчика тока импульс токового сигнала имеет в начальной части колебательный характер

Для создания линейного наклона достаточной крутизны и стабильности импульса токового сигнала использован узел 13 формирования токового сигнала.

Значения дросселя 14, формирующего резистора 15, сглаживающего резистора 17 рассчитаны так, чтобы обеспечить линейный и стабильный с изменением температуры и при продолжительном времени работы наклон вершины импульса токового сигнала, подаваемого через резистор 12 смещения на неинвертирующий вход усилителя 8 защиты. I

На инвертирующем входе усилителя 8 защиты установлена с помощью потенциометра и резистора 20 величина напряжения, которая определяет значение тока ограничения в цепи питания регулируемого преобразователя 1 и, соответственно, тока нагрузки Когда ток нагрузки источника достигает значения тока ограничения, сформированный токовый сигнал, линейно возрастающий на вершине, превышает потен0

0

5

циал, установленный на инвертирующем входе0

При этом из-за наличия положительной обратной связи, образованной диодом 10 и резистором 11, на выходе усилителя 8 защиты, скачком устанавливается напряжение положительной полярности, которое через диод 7 поступает на дополнительный вход ШИМ 5, на выходе которого устанавливается напряжение, которое усиливается усилителем 9 мощности и активно запирает транзистор регулируемого пре11- 5 образования 1 и, таким образом, ограничивает его коэффициент заполнения С прекращением тока через токовый датчик на его выходе и на выходе узла 13 формирования импульса устанавливается напряжение отрицательной полярности, которое через резистор 12 смешения снижает потенциал на неинвертирующем входе усилителя 8 защиты.

Для предотвращения возврата усилителя 8 защиты в исходное состояние от появившегося отрицательного напряжения на выходе узла 13 формирования импульса токового сигнала и, таким образом, повторного открывания транзистора регулируемого преобразователя 1 соотношение между величинами сопротивлений резистора 12 смещения и резистора 11 обратной связи выбрано таким, что при установлении напряжения положительной полярности на выходе усилителя 8 защиты н напряжения отрицательной полярности на выходе узла 13 формирования токового сигнала, потенциал на неинвертирующем входе превышает установленную величину потенциала на инвертирующем входе при положительной полярности на выходе переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений

Для возврата усилителя 8 защиты .в исходное состояние синхронно с частотой работы ШИМ 5 с выхода прямоугольного переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений напряжение отрицательной полярности поступает через диод 19 и резистор 18 на неинвертирующий вход усилителя 8 защиты, устанавливая на нем потенциал ниже потенциала его инвертирующего входа

Одновременно отрицательное напря- , жение с инвертирующего выхода прямоугольного переменного напряжения подается на второй вход ШИМ 5, возвра0

5

0

5

0

5

щая его в исходное состояние, а также поступает на второй вход усилителя 9 мощности импульсов, продолжая поддерживать этим на его выходе, соединенном с вводом транзистора регулируемого преобразователя 1, потенциал, запирающий транзистор,,

Уменьшение сопротивления нагрузки источника приводит к уменьшению коэффициента заполнения ШИМ 5 из-за поступающих с выхода усилителя 8 защиты импульсов увеличивающейся длительности Увеличение длительности импул сов обусловлено уменьшением потенциала на инвертирующем входе усилителя 8 вследствие влияния через резистор 20 уменьшающегося выходного напряжения источника0 Это, в свою очередь, приводит к уменьшению длительности и амплитуды импульса тока в цепи питания регулируемого преобразователя 10

При устранении перегрузки или ко- роткого замыкания уменьшается величина тока через токовый датчик, а также увеличивается напряжение на выходных выводах источника, что приводит к увеличению потенциала на инвертирующем входе усилителя 9 защиты и, следовательно, к увеличению порога ограничения тока нагрузки

Преимуществом источника стабилизированного напряжения является мала потребляемая мощность от блока вспомогательных напряжений, независящая от выходной мощности источника

Это достигнуто тем, что от блока вспомогательных напряжений питаются только те функциональные узлы схемы управления и защиты источника, которые, потребляя малую мощность,прс являют повышенные требования к стабильности питающего напряжения0

Остальные функциональные узлы питаются от блока внутреннего напряжения источника

Требование минимального потребления мощности источником стабилизированного напряжения от блока вспомо .гательных напряжений является йдним из основных, если блок вспомогательных напряжений конструктивно выполнен автономно и предназначен для питания параллельно нескольких источников стабилизированного напряжения, что имеет место, например,в электропитании ЕС ЭВМо

Так как при включении источника стабилизированного напряжения импуль

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сы открывания транзистора регулируемого преобразователя формируются после установления номинальных значений напряжений питания узлов управления и защиты и плавно увеличиваются по длительности, это обеспечивает насыщение открытого транзистора регулируемого преобразователя, надежное его закрывание Таким образом повышается надежность и КПД источника Формула изобретения

Источник стабилизированного напряжения, содержащий трансформаторный регулируемый преобразователь, входом подключенный к входным выводам, а выходом - к выходным выводам, усилитель обратной связи, включающий в себя делитель выходного напряжения и источник опорного напряжения, выходом соединенный с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход которого подсоединен к выходу прямоугольного переменного напряжения блока вспомогательных напряжений, выход широтно-импульсного модулятора соединен с входом усилителя мощности импульсов, который выходом соединен с входом силового транзистора, коллектор которого через трансформаторный датчик тока соединен с узлом коррекции кривой переключения силового транзистора, усилитель защиты, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу делителя напряжения и через первый резистор обратной связи - к выходному выводу источника, неинвертирующий вход усилителя защиты через резистор смещения соединен с выходом узла формирования токового сигнала и через узел возврата защиты, выполненный в виде последовательно соединенных диода и резистора, подсоединен к выходу прямоугольного переменного напряжения блока вспомогательных напряжений, а выход усилителя защиты соединен через первый диод с дополнительным входом широтно-импульсного модулятора и через второй диод и резистор обратной связи с неинвертирующим входом усилителя защиты, внутренний источник питания, соединенный с отводом питающей его вторичной обмотки силового трансформатора регулируемого преобразователя, отличающийся тем что, с целью повышения надежности и КПД путем уменьшения потребляемой

от блока вспомогательных напряжений мощности, в источник стабилизированного напряжения введены узел задержки и плавного нарастания опорного напряжения, узел формирования токового сигнала, выпрямительный диод, ограничительный резистор, накопительный конденсатор, разделительный диод, причем узел задержки и плавного на- растания опорного напряжения соединен с усилителем обратной связи, а к выводам вторичной обмотки трансформаторного датчика тока подсоединен узел формирования токового сигнала, состоя щий из последовательно соединенных дросселя, шунтированного сглаживающим резистором, и формирующего резистора, а общая точка соединения дросселя, формирующего и сглаживающего резисторов является выходом узла формирования токового сигнала,выпрямительный диод соединен анодом с выходом прямоугольного переменного напряжения блока вспомогательных напряжений, а катодом через ограничительный резистор подсоединен к накопительному конденсатору, разнополяр- ные выводы которой подсоединены к крайним выводам делителя напряжения и к выводам питания усилителя мощности импульсов, а также через разделительный Диод соединены с выходными выводами той же полярности внутреннего источника питания