Стабилизированный источник питания Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

Использование: электропитание радиоэлектронной полупроводниковой аппаратуры. Сущность изобретения: при одиночных кратковременных отклонениях выходного напряжения от номинального значения, которые достигаются введением в стабилизированный источник питания ключа (23) реле времени с самоблокировкой (24), первого и второго генераторов прямоугольных импульсов (25, 26). 1 ил.

7

- i rfifc /

00

ю со

о

го

а

Изобретение относится к электротехнике, в частности предназначено для использования в системах стабилизированного вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств вычисли- тельной техники и автоматики.

Целью изобретения является повышение надежности работы защиты и улучшение эксплуатационных характеристик.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема стабилизированного источника питания.

Стабилизированный источник питания включает в себя транзисторный инвертор 1, имеющий плюсовой и минусовой входы 2, 3 и первый, второй нагрузочные выходы 4, 5, формирователь-распределитель импульсов управления 6, задающий генератор 7, трансформатор 8, датчик тока 9, выходной выпрямитель 10, выходной фильтр 11, вы- прямитель сигналов датчика тока 12, балла- стный резистор 13, генератор пилообразного напряжения 14, ограничитель напряжения 15, широтно-импульсный модулятор 16, усилитель обратной связи 17, источник опорного напряжения 18, блок защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19, плюсовой и минусовой выходные выводы источника питания 20, 21, последний из которых является общим, блок вспо могательных напряжений 22, ключ 23, реле времени с самоблокировкой 24, первый и второй генератору прямоугольных импульсов 25,26, к первому и второму нагрузочным выходам 4, 5 транзисторного инвертора 1 подключены соединенные последовательно первичная обмотка трансформатора 8 и измерительный элемент датчика тока 9, первый, второй и третий выводы вторичной обмотки трансформатора 8 соединены соответственно с первым, вторым и третьим вхо- дами выходного выпрямителя 10, первый выход которого соединен с первым входом выходного фильтра 11. а второй выход соединен с вторым входом, первый и второй выходы выходного фильтра 11 соединены соответственно с плюсовым и минусовым выходными выводами источника питания 20, 21, плюсовой выходной вывод 20 соединен с входом блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19 и пер- вым входом усилителя обратной связи 17, второй вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения 18, второй выход источника опорного напряжения 18 соединен с общей шиной, упг

равляющие входы транзисторного инвертора 1 соединены с соответствующими управляющими выходами формирователя-распределителя импульсов управления

Q

с 5 0 5 0 5 А

5

6, первый вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 16, а второй вход соединен с выходом задающего генератора 7, выход задающего генератора 7 одновременно соединен с входом генератора пилообразного напряжения 14, выход которого соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора 16, второй вход широтно-импульсного модулятора 16 соединен с выходом усилителя обратной связи 17, выход которого одновременно соединен с выходом ограничителя напряжения 15 и первым выходом ключа 23, второй выход которого соединен с общей шиной, первый и второй выходы датчика тока 9 соединены соответственно с первым и вторым входами выпрямителя сигналов датчика тока 12, первый выход которого соединен с первым выводом балластного резистора 13, а второй выход соединен с вторым выводом и общей шиной, первый вход ограничителя напряжения 15 соединен с подвижным контактом балластного резистора 13, а второй вход соединен с вторым выводом балластного резистора 13, входы первого и второго генераторов прямоугольных импульсов 25, 26 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19, пер- сые выходы соединены с управляющим входом ключа 23, вход которого одновременно соединен с выходом реле времени с само- блркировкой 24, вторые выходы первого и второго генераторов прямоугольных импульсов 25, 26 соединены с выходом реле времени с самоблокировкой 24.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

При подключении к устройству питающего напряжения Un транзисторы инвертора 1 заперты и вступают в работу при подаче служебного напряжения Unl на блок вспомогательных напряжений 22, так как при этом обеспечивается электропитание всех функциональных узлов источника питания. Начинает работать задающий генератор 7, вырабатывая прямоугольные импульсы, которые через второй вход формирователя- распределителя импульсов управления 6 поступают на вход триггера-фазорасщепи- теля 29 и на первые входы первого и второго логических элементов И 30, 31. Пауза между импульсами определяет минимальное время паузы между включенными состояниями транзисторов инвертора 1. предотвращая возникновение в них сквозных токов. Вырабатываемое в узле 14 напряжение пилообразной формы сравнивается в широтно-импульсном модуляторе 16 с сигналом выхода усилителя обратной связи 17.

который зависит от разности между напряжениями, поступающими на первый вход усилителя обратной связи 17 с выходных выводов источника питания 20, 21 и на второй вход - с выхода источника опорного напряжения 18, С выхода широтно-импуль- сного модулятора 16 прямоугольные импульсы, длительность которых определяется величиной сигнала на выходе усилителя обратной связи 17, поступают через первый вход формирователя-распределителя импульсов управления 6 на вторые входы первого и второго логических элементов И 30, 31. На третьи входы первого и второго логических элементов И 30, 31 подаются прямоугольные импульсы соответственно с первого и второго выходов триггера-фазорасщепителя 29. Низкому уровню выходного напряжения усилителя обратной связи 17 соответствует малая длительность вырабатываемых широтно-им- пульсным модулятором 16 импульсов и соответственно высокому уровню выходного напряжения - большая длительность. Логически обработанные элементами И 30. 31 сигналы в виде прямоугольных импульсов поступают на первый и второй входы усили- теля-рогпределителя импульсов 32, который формирует необходимое в зависимости от выполнения транзисторнсчо инвертора 1 число усиленных двухполярных лмпульсов управления и распределяет их между соответствующими управляющими входами транзисторного инвертора 1. В результате поочередного отпирания и запирания транзисторов инвертора 1 в обмотках трансформатора 8 и токоизмерительного элемента датчика тока 9 формируется переменное напряжение прямоугольной формы с паузами между положительными и отрицательными импульсами. Далее переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора 8 выпрямляется выходным выпрямителем 10 и фильтруется выходным фильтром 11, вследствие чего на выходных выводах источника питания 20, 21 выходное напряжение ивых постоянно с учетом компенсации дестабилизирующих воздействий (изменения питающего напряжения 1)п и тока нагрузки). Переменное импульсное напряжение вторичной обмотки токоизмерительного элемента датчика тока 9 выпрямляется выпрямителем сигналов датчика тока 12 и через балластный резистор 13, используемый в качестве регулятора напряжения, подается на входы ограничителя напряжения 15, представляющего собой регулируемый шунт, подключенный к выходу усилителя обратной связи 17. При увеличении тока нагрузки источника питания сверх

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

определенного значения напряжение на пы- ходе датчика тока 9, увеличивается что вызывает пропорциональное уменьшение шунтирующего сопротивления которое представляет собой ограничитель напряжения 15, соответственно снижение выходного напряжения усилителя обратной связи 17 и уменьшение длительности импульсов управления. Вследствие этого ограничивается время открытого состояния транзисторов инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения источника питания UBUX- Ограничивающее действие ограничителя напряжения 15 тем значительнее, чем больше сигнал, подаваемый на его входы с балластного резистора 13. При определенном минимальном значении напряжения на выходных выводах источника питания 20. 21, к которым подсоединен вход блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19, срабатывает компаратор понижения напряжения 27 блока защиты 19 и выдает на вход первого генератора прямоугольных импульсов 25 запускающий сигнал, вызывающий появление на первом и втором выходах этого генератора прямоугольных импульсов. С первого выхода импульсы поступают на управляющий вход ключа 23, открывая и закрывая ключ 23 с частотой следования импульсов При каждом открывании 23. шунтирующего выход усилителя обратной связи 17, ЕН.КОД-. ноо напряжение усилителя 17 принимает знл-.ение, при котором прекращает выработку импульсов широтно-импульсный модулятор 16 и происходит запирание транзисторного инвертора 1. В паузе после каждого импульса, поступающего на управляющий вход ключа 23, транзисторный инвертор 1 включается в работу. Если при этом перегрузка, вызвавшая срабатывание компаратора понижения напряжения 27 блока защиты 19, исчезла, стабилизированный источник литания переходит в устойчивый режим работы с номинальным значением выходного напряжения. Если аварийная перегрузка сохраняется, то за счет импульсов, поступающих с второго выхода первого генератора прямоугольных импульсов 25 на вход реле времени с самоблокировкой 24. через определенное время на управляющий вход ключа 23 поступит устойчивый сигнал, открывающий ключ 23 и вызывающий окончательное запирание транзисторного инвертора 1. Число повторных выключений-включений источника питания в работу при появлении аварийной перегрузки задается параметрами импульсов, вырабатываемых первым генератором пря моугольных импульсов 25 и параметрлми

реле времени с самоблокировкой 24 Так как работа защиты по минимуму выходного напряжения сопровождает каждое включение стабилизированного источника питания до того момента, когда повышающееся выход- мое напряжение достигает значение, соответствующее порогу отключения защиты, исключается возможность аварийной токовой перегрузки транзисторного инвертора 1 при включении источника питания на неис- правную нагрузку.

При увеличении выходного напряжения источника питания до уровня срабатывания компаратора повышения напряжения 28 с второго выхода блока 19 на вход второго генератора прямоугольных импульсов 26 выдается запускающий сигнал. С первого выхода генератора 26 импульсы поступают на управляющий вход ключа 23, а с второго выхода на вход реле времени с самоблоки- ровкой 24. При этом ключ 23 и реле времени с самоблокировкой 24 работают так же, как и при аварийной перегрузке, но с другой длительностью импульсов и другой частотой их повторения. Длительность импульсов и их скважность как для защиты от перегруз- ки, так и для защиты от перенапряжений выбирается в зависимости от рабочей час г о- ты транзисторного инвертора 1, имеющего ся в источнике питания запаса по регулировке выходного напряжения и пара- метров выходного филыра 11.

Использование изобретения позволит по сравнению с прототипом повысить надежность работ защиты и улучшить эксплуатационныехарактеристикистабилизированного источника питания путем предотвращения повышения выходного напряжения ИВЭП за пределы допустимого уровня при любых возмущающих воздействиях в направлении питающей сети, в на- грузке или при возникновении неисправности в самом ИВЭП; невозможности увеличения тока нагрузки выше заданного предельного значения; бесперебойности питания нагрузки при кратковременных одиночных изменениях выходного напряжения ИВЭП, достигающих аварийных уровней (отсутствие ложных срабатываний защиты); снятия выходного напряжения ИВЭП встроенными средства- ми при устойчивом сохранении признаков аварийного состояния.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питания. содержащий транзисторный инвертор, имеющий плюсовой и минусовой входы первый и второй нагрузочные выходы формирователь-распределитель импульсов управления, задающий генератор, трансформатор, датчик тока, выходной выпрямитель, выходной фильтр, выпрями ель сигналов датчика тока балластный резистор.генератор пилообразною напряжения, ограничитель напряжения,широтно-импульсный модулятор, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, блок защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения, плюсовой и минусовой выходные выводы источника питания, последний из которых является , блок вспомогательных напряжений, к первому и второму нагрузочным выходам транзисторного инвертора подключены соединенные последовательно первичнаяобмотка трансформатора и измерительный элемент датчика тока, первый, второй, третий выводы вторичной обмотки трансформатора соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами пыходного выпрямителя, первый выход которого соединен с первым входом выходного фильтра, а второй выход- с вторым входом, первый и второй выходы выходного фильтра соединены соответственно с плюсовым и минусовым выходными выводами источника питания, управляющие входы фанзисторнот инвертора соединены с соответствующими управляющими выходами формирователя-распределителя импульсов управления, первый вход которого соединен с выходом итротно-пмпульсно- ю модулятора, я втопои вход - с выходом задающего генерз ора, выход задающего енератсрл одновременно соединен с входом генератора пилообразного напряжения, виод которого соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход широтно-импульсного модулятора соединен с выходом усилителя обратной связи, выход которого одновременно соединен с выходом ограничителя напряжения, первый вход усилителя обратной связи соединен с входом блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения и с плюсовым выходным выводом источника питания, второй вход соединен с первым выходом источника опорного напряжения, пгорой выход которого соединен с общей шиной, первый и второй выходы датчика тока соединены с соответствующими входами выпрямителя сигналов датчика тока, первый выход которого соединен с первым выводом балластного резистора, а второй выход соединен с вторым выводом балластного резистора и общей шиной, отличающийся гем, что, с целью повышения надежности работы защиты и улучшения эксплуатационных характеристик введены

ключ, реле времени с самоблокировкой,вторые выходы первого и второго генератопервый и второй генераторы прямоуголь-ров прямоугольных импульсов соединены с

ных импульсов, входы которых соединенывходом реле времени с самоблокировкой,

соответственно с первым и вторым выхода-первый выход ключа соединен с выходом

ми блока защиты по минимуму и максимуму5 усилителя обратной связи, а второй выход -выходного напряжения, первые выходы со-с общей шиной, первый вход ограничителя

единены с управляющим входом ключа,напряжения соединен с подвижным контаквход которого одновременно соединен с вы-том балластного резистора, а второй вход ходом реле времени с самоблокировкой, с вторым выводом балластного резистора.