Импульсный стабилизированный источник электропитания с защитой от перегрузки Советский патент 1991 года по МПК G05F1/569 

О5

о

-v

со

00

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение габаритов источника и повышение надежности путем снижения потерь энергии в режиме перегрузки. Устройство содержит регулирующий элемент 1, подключенный к входному выводу 2, LCD-фильтр 6, с которого снимается выходное напряжение, узел 10 защиты из датчика 8 тока и порогового узла 9, широтно-импульсный модулятор 11 с первым и вторым входами регулирования скважности, дополнительно введенный узел регулирования рабочей частотой генератора синхронизирующего напряжения. При появлении на выходе перегрузки одновременно с увеличением скважности импульсов происходит плавное снижение частоты переключения, а следовательно, динамических потерь регулирующего элемента. Кроме того, с понижением частоты переключения датчик тока узла защиты снижает порог срабатывания узла защиты при уменьшении частоты. Также представлены варианты конкретного выполнения отдельных узлов. Это уменьшает участок порог срабатывания - максимальный ток и снижает величину минимального тока, что приводит к дополнительному снижению потерь и повышает надежность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг.1

защиты снижает порог срабатывания узла зашиты приуменьшении частоты. Также представлены варианты конкретного выполнения отдельных узлов. Это уменьшает участок порог срабатываИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в Качестве источника вторичного электропитания.

Целью изобретения является умень- Шение габаритов источника электропитания и повышение надежности путем снижения потерь энергии в режиме Перегрузки.

На фиг. 1 и 2 даны обобщенные схемы импульсного стабилизатора (на фиг.1 - понижающий; на фиг. 2 - инвертирующий полярность входного напряжения); на фиг. 3 - вариант выполнения отдельных узлов устройства; на фиг.4 - эпюры напряжений в отдельных точках схемы.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент (РЭ) 1, включенный между входным выводом 2 и электронако- пительным элементом 3, образующим с коммутирующим диодом 4 и выходным конденсатором 5 выходной LCD-фильтр 6, соединенный с выходным выводом 7, датчик 8 тока в силовой цепи и пороговый узел 9, образующие узел 10 защиты, широтно-импульсный модулятор (ШИМ.) 11, связанный через согласующий силовой узел 12 с входом регулирующего элемента, при этом ШИМ 11 имеет первый и второй входы 13 и 14 регулирования по скважности и вход 15 регулирования частотой генератора синхронизирующего напряжения, соединенный с выходом узла 16 управления частотой генератора синхронизирующего напряжения, вход узла 16 соединен с выходом узла защиты, одновременно соединенным с одним из входов 14 управления по скважности при этом другой вход 13 управления по скважности соединен с выходным выводом 7. На фиг, 2 даны варианты выполнени широтно-импульсного модулятора узла защиты и узла регулирования частотой

ШИМ. ШИМ содержит генератор 17 синхронизирующего напряжения (ГПН), соединенный выходом с первым входом компаратора 18, второй вход которого

ния - максимальный ток и снижает величину минимального тока, что приводит к дополнительному снижению потерь и повышает надежность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

0 5

п „ 5

5

0 5

соединен с выходом измерительно-усилительного узла 19, входы которого соединены со входами 13 и 14 регулирования по СКВАЖНОСТИ, выход компаратора 18 связан с входом формирователя 20 управляющих импульсов, выход которого соединен с выходом ШИМ. Генератор синхронизирующего напряжения (ГСН) выполнен на транзисторе 21, эмиттерной цепью связанным с вспомогательным источником питания, а коллектором и базой соединенным соответственно через конденсатор 22 и резистор 23 с общей шиной, при этом коллектор соединен с выходом генератора, а база подключена ко входу регулирования частотой, при этом узел 16 управления частотой генератора синхронизирующего напряжения выполнен на транзисторе 24, коллектором и базой соединенным соответственно с выходом и входом узла 16, а эмиттером подключенным к вспомогательному источнику 25 питания.

На фиг. 2 представлен вариант выполнения узла защиты со снижением порога срабатывания при уменьшении частоты.

Данная зависимость реализована специальным выполнением датчика 8 тока, в выходную цепь которого включен выпрямитель, имеющий на входе трансформаторную связь 4jepea обмотку 26 с дросселем 3 LCD-фильтра 6, а на выходе LC-фильтр на дросселе 27 и конденсаторе 28, причем дроссель 27 можно формировать индуктивностью рассеивания дросселя 3. Выход датчика тока - резистор 29, диод 30 - подключен к входу порогового узла 9.

Источник электропитания работает следующим образом.

При токах ниже порога срабатывания защиты регулирование выходного напряжения происходит с помощью изменения скважности РЭ под воздей- , ствием сигнала, поступающего с выхода 7 на первый вход 13 регулирования скважности (фиг.1, 3).

При достижении током нагрузки I величины, соответствующей порогу

срабатывания 1

ср.

с выхода узла защиты сигнал поступает на второй вход 14 регулирования скважности, уменьшая время открытого состояния РЭ. Одновременно этот же сигнал через узел 16 воздействует на вход 15 регулирования частоты, уменьшая эту JQ частоту до достижения током 1ц максимального значения IM (фиг.4), при котором начинается интенсивное закрывание РЭ, падение U х При еых (короткое замыкание) IH or- раничивается величиной остаточного тока 1ОСТ.

Б примере на фиг. 3 ШИМ работает традиционным образом, сравнивая напряжение на выходе ГСН с сигналом 20 на выходе измерительно-усилительного узла 19, усиливающего сигналы по входам 13 и 14. Частота генератора, определяющая частоту переключения, уменьшается при открывании транзис- 25 тора 24 сигналом с узла защиты, так как при этом происходит уменьшение тока транзистора 21 и, следовательно, увеличение времени заряда конденсатора 22.30

Датчик 8 тока при уменьшении частоты снижает порог срабатывания в связи с тем, что выпрямитель с LC-фильтром переходит из режима работы на индуктивную нагрузку в режим работы на емкостную нагрузку, что вызывает увеличение выходного напряжения выпрямителя, в свою очередь смещающего базу транзистора в направлении открывания последнего.

На фиг. 4 кривые А и Б соответствуют работе устройства без узла управления частотой для случаев различных величин , а кривая В соответствует работе устройства с обрат- 45 но пропорциональной зависимостью частоты от выходного тока величине I идентичной кривой А.

Таким образом, кроме снижения поерь на переключение при возрастании 50 I и от 1С до IM происходит дополнительное снижение потерь из-за уменьшения разности Д Т IM IpnH величины IQCT , что эквивалентно отчасти прибли- - ению кривой В к кривой Б, соответствую- s ей устройству с меньшими 1Н и 1ср. Поледнее позволяет использовать тепло- тводящие конструкции меньших габаитов.

СР

35

40

JQ

20 25 30

4550- s

35

40

Физическая причина снижения ДI заключается в том, что со снижением частоты автоматически возрастает амплитуда импульса тока через датчик тока. Уменьшению Д1 в еще большей степени способствует построение узла защиты со снижением порога срабатывания при уменьшении частоты.

Таким образом, осуществляется последовательное снижение рассеиваемой мощности в аварийном режиме, что позволяет применять теплоотводящие конструкции, рассчитанные на меньшие токи срабатывания защиты, уменьшая общие габариты и повышая надежность.

Формула изобретения

J. Источник по п. 1, отличающийся тем, что широтно- импульсный модулятор включает в себя генератор синхронизирующего Напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом измерительно-усилительного узла, входы которого использованы в качестве первого и второго входов регулирования по скважности, а выход компаратора соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого использован в качест- йе выхода, при этом генератор синхронизирующего напряжения выполнен на Токостабилизирующем транзисторе, . 2

за которого соединена через резистор с общей шиной, коллектор исполь- :зован в качестве выхода и через кон- денсатор соединен с общей шиной, а эмиттер подключен через резистор к вспомогательному источнику питания, база токостабилизирующего транзистора использована в качестве входа регулирования частоты, а узел управления частотой синхронизирующего напряжения выполнен на транзисторе, .базовая и коллекторная цепи которого использованы в качестве соответственно входа и выхода, а эмиттерная цепь подключена к вспомогательному источнику питания.

ex

focm oc/n

Редактор С.Патрушева

/ост Icp 1ц fcp IM IM Фиг.У

Составитель С.Аверин

Техред А.Кравчук КорректорИ.Ревская

+V8ux