Источник вторичного электропитания Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным импульсным источникам вторичного электропитания (ИВЭП).

Наиболее близким техническим реще; нием к изобретению является источник вторичного электропитания, недостаток которого состоит в невысокой надежности регулируемого импульсного преобразователя напряжения, проявляющейся при парал- еоёдине,нии ЙВЭП в случае исчё&нрй|нйя г напряжения на минусовой шине питания -Ё усилителей в результате неисправности во вспомогательном источнике напряжения.

При пропадании напряжения на минусовой шине питания -Е усилители теряют способность уменьшать длительность ши- ротно-модулированных импульсов. В результате на выходе ИВЭП начинает расти выходной ток до величины тока короткого заМыкания, при которой срабатывает защи- та источника от короткого замыкания. Далее источник подвергается периодической (период определяется длительностью импульса одновибратора) токовой перегрузке, равносильной каждый раз мгновенному короткому замыканию на выходе ИВЭП.

Аварийный режим периодического короткого замыкания для прототипа является более тяжелим, че10|нормальный режим стабилизации (ограничения) выходного тока, и может приводить к выходу из строя силовых транзисторов импульсного преобразователя напряжения,

Цель изобретения - повышение надежности источника вторичного электропитания. : - ; :v: - .. . ;. .. -.

Для достижения поставленной цели в источник вторичного электропитания введены элемент ИЛИ, дополнительный компаратор и последовательно соединенные между плюсовой и минусовой шинами питания усилителей сигналов нестабильности выходного напряжения и перегрузки по току токоэадающий резистор и стабилитрон, при этом управляющий вход блока запрета соединен через элемент ИЛИ с выходом однО- вибратора и выходом дополнительного компаратора, первый вход которого подключен к точке соединения токозадающего резистора и стабилитрона, а второй вход- к общей шине питания усилителей сигналов, нестабильности выходного напряжения и перегрузки по току.

На чертеже показана структурная схема источника вторичного электропитания, содержащего регулируемый импульсный преобразователь 1 напряжения, через усилитель 3 сигнала нестабильности выходного напряжения соединен с первым входом блока 4 выбора режима, выход которого соединен с входом широтно-импульсногр модулятора 5, усилитель б сигнала перегрузки по току, вход которого соединён с выходом датчика 2 тока, а выход подключен к первому входу дополнительного блока 7 выбора режима, блок 8 запрета включен выходом широтно-импульсного модулятора 5 и

0 управляющим входом регулируемого импульсного преобразователя 1 напряжения, последовательно соединенные компаратор 9, одновибратор 10, обнуляющий ключ 11 и емкостный накопитель 12, подключенный к

5 второму входу дополнительного блока 7 выбора режима. Источник порогового напряжения 13 соединен с первым входом компаратора 9, второй вход которого подключен к выходу датчика 2 тока. Зарядный

0 элемент 14 соединен с емкостным накопителем 12. Управляющий вход блока 8 запрета соединен через элемент ИЛИ 15 с выходом Одновибратора 10 и выходом дополнительного компаратора 16,первый вы5 ход которого подключен к общему выводу токозадающего резистора 17 и стабилитрона 18, последовательно соединенных между плюсовой +Е и минусовой -Е шинами питания усилителей 3 и 6. Второй вход дополни0 тельного компаратора 16 подключен к общей шине питания усилителей 3 и 6.

Источник вторичного электропитания работает следующим образом.

Напряжение на выходе импульсного

5 преобразователя 1 и на выходе датчика 2 тока анализируется соответственно усилителем сигнала нестабильного выходного напряжения 3 и усилителем 6 сигнала перегрузки по току.

0 Если величина тока преобразователя 1 меньше предельно допустимого значения, то напряжение на выходе усилителя сигнала нестабильности выходного напряжения 3 меньше, чем напряжение, поступающее от

5 дополнительного блока 7 выбора режима.

При этом блок 4 выбора режима, реализация которого, в частности, может быть в виде вентиля, обеспечивает управление ши- ротно-импульсным модулятором 5 от усили0 теля 3 сигнала нестабильности выходного напряжения. Широтно-импульсный модулятор 5 вырабатывает импульс такой длительности, которая необходима для стабилизации выходного напряжения пре5 образователя 1. .

Управление преобразователем 1 производится широтно-модуЛированными импульсами через блок 8 запрета, который в этом режиме работы находится в отпертом состоянии;

Если величина выходного т Ока преобразователя 1 достигает предельно допустимого значения, то напряжение, пдступающее от дополнительного блока 7 выбора режима, оказывается меньше, чем напряжение на выходе усилителя 3 нестабильности выходного напряжения. При этом блок 4 выбора режима обеспечивает управление широтно- импульсным мрдулятбром 5 от усилителя б сигнала перегрузи по току через дополнительный блок 7 выбора режима. При дальнейшем уменьшений сопротивления нагрузки ЙВЭП широтно-импульсный модулятор 5 вырабатывает импульсы такой длительности, которая необходима для ограничения (стабилизации) на предельно допустимом уровне выходного тока преобразователя 1,

При мгновенном коротком замыкании на выходе преобразователя на датчике 2 тока образуется перепад напряжения, величина которого превышает напряжение порогового источника 13. При этом на выходе компаратора 9 формируется скач0к напряжения с крутым фронтом, который запускает одновибратор 10. Последний формирует импульс заданной длительности, передний фронт которого совпадает с фронтом скачка напряжения компаратора 9. Блок 8 запрета во время действия через элемент ИЛИ 15 импульса одновибратора 10 запрещает поступление широтно-модулироват.ых импульсов на вход управления регулируемого импульсного преобразователя 1.. В результате достигается безынерционное запирание силовых ключей регулируемого преобразователя 1 по сигналу перегрузки по току. Длительность импульса одновибратора 10 выбирается достаточно большой, чтобы з течение этого импульса выходной ток преобразователя уменьшился практически до нуля. Одновременно импульс одно- вибратора 10 поступает на управляющий вход обнуляющего ключа 11, который разряжает емкостной накопитель 12.

Низкий уровень напряжения разряженного емкостного накопителя 12 через дополнительный блок 7 выбора режима и блок 4 выбора режима поступает на вход широтно- импульсного модулятора 5.

При этом под действием напряжения емкостного накопителя 12 блоки 7 и 4 выбора режима Запирают соответственно выход усилителя 6 сигнала нестабильности выходного напряжения. Импульсы широтно-им- пульсного модулятора 5 уменьшаются до нуля при разряженном емкостном накопителе 12. После окончания импульса одно- вибратора 10 блок 8 запрета отпирается, обнуляющий люч 11 запирается, и напряжение на ёмкостном накопителе 12 начинает плавно увеличиваться за счёт заряда его током заряд ШШ элёме нта 14.

Если короткое замыкание на выходе 5 преобразователя продолжает присутствовать, то после окончания импульса одновиб- ратора ТО выходной ток ИВЭП начнет нарастать со скоростью, определяемой скоростью увеличения напряжения на емкост0 ном накопителе 12.

Скорость нарастания выходного тока ИВЭП выбирается такой величины, чтобы она могла быть отслежена ограниченным по быстродействию усилителем 6 сигнала пе5 регрузки по току.

При выполнении такого условия цепь обратной связи по току, образованная усилителем 6 сигнала перегрузки потоку, ограничивает рост выходного тока прёоё

0 разователя и стабилизирует его на предельно допустимом уровне.

Если короткие замыкание прекратится, то напряжение на выходе ИВЭП достигает своего нбмйнальнбго значения со скоро5 стыд, также определяемой скоростью нарастания напряжения на ёмкостном накопителе 12.;

Как видно из реализаций блоков 4 и 7 выбора режимов, широтно-импульсный мо0 дулятор 5 управляется тем усилителем, на выходекоторого напряжение ниже по уровню, т.е. сущность воздействия усилителей 3 и 6 на аналоговый вход широтно-импульсно- го модулятора 5 заключается в уменьшении

5 длительности шйротнб-модулированных импульсов.

При пропадании (неисправности ) напряжения на минусовой шине питания -Ё усилители 3 и 6 утрачивают способность уп0 равлять длительностью импульсов широт- но-импульсного модулятора 5. При этом в прототипе наступает Перегрузка, эквивалентная периодическому короткому замыканию на выходе ИВЭП.

5 В предлагаемом ИВЭП величина напряжения на минусовой шине питания-Ё контролируется с помощью элементов 17, 18 и 16.

Пои наличии номинальной величины на0 пряжения на минусовой шине-Е знак напряжения на общем выводе токозадающего резистора 17 и стабилитрона 18 относительно общей шины питания усилителей 3 и 6 будет отрицательным. При этом дополни5 тельный компаратор 16 заперт и не влияет на управляющий вход блоков запрета через элемент ИЛИ 15.

При пропадании или понижении до определенной величины напряжения на минусовой шине питания -Е знак напряжения на

общем выводе то коза дающего резистора 17 и стабилитрона 18 относительно общей шины питания усилителей 3 и б станет положительным. При этом дополнительный компаратор 16 вырабатывает напряжение, которое через элемент ИЛИ 15 воздействует на управляющий вход блока 8 запрета и

з йт т ёгр. ;.;; ; - : -.V .: ;....:: .. 1 6 результате поступление шйротно-мо- дулированных импульсов на вход управле- ния регулируемого импульсного преобразователя 1 прекращается и ИВЭП вы1 як чаеТся. ;:-.; ;; .:. ::.; : . .,;. ,;.. г Фор мул а и з 6 б р е я

Источник вторичного электррпитамия rio автОйв № 1252876. от л и ч а к щи

тем, что, с целью повышения надежности, введены элемент ИЛИ, дополнительный компаратор и последовательно соединенные между плюсовой и минусовой шинами питания усилителей сигналов нестабильности выходжргб Шпр1яжения и перегрузки по току то ко за дающий резистор и стабилит- рдн, при этом управляющий вход блока за- njjefia боёдйнён через элемент ИЛИ с выходом дополнительного компаратора, первый вход которого подключен к точке соединения токозадающего резистора и стабилитрона, а второй вход к общей шине питания усилителей сигналов нестабильности выходного напряжения и перегрузки по Toky.: ; ::D;:;: ... :;../ : V-. - / :

Использование: стабилизированные импульсные источники вторичного Электропитания /ИВ ЭП/. С целью повышения надёжности введены элемент ИЛИ 15, дополнительный компаратор 16. токозадаю- щий резистор 17 и стабилитрон 18. Величина напряжения на минусовой шине питания -Е контролируется с помощью элементов 17, 18 и 16. При наличии номинальной величины напряжения на минусовой шине-Ё знак напряжения на общем выводе токозадающё- iti резистора Л1 и стабилитронаi 18 относи- тгельно общей шины питания усилителей 3 и 6 будет отрицательным. При этом дополнит тельный KjdiiMnapaTOp 16 заперт и не влияет на управляющий вход блока запрета через элемент ИЛИ 15. При пропадании или понижении до определённой величины напряжения на минусовой шине питания -Е знак напряжения на общем выводе токбзадаю- щего резистора 17 и стабилитрон:а; 1 8 относительно общей шиШ питания усилителей 3 и 6 станет положительным. При этом дополнительный компаратор 16 вырабатывает напряжение; каг&роё через элемент ИЛИ 15 воздействует на управляющий вход блока 8 запрета и запирает его. В результате пр- ступленйё широтно-;модулированных им пул ьсой на вход управления регулируемого импульсного преобразователя 1 прекращается, и ИВЭП выключается. 1 ил.