Устройство для защиты многоканального блока питания Советский патент 1977 года по МПК H02H7/12 G05F1/58 

1

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для работы с блоком питания, использующим в качестве первичной сети сеть постоянного тока (например, 27 в).

Известны устройства для защиты многоканальных блоков питания, где задающий генератор и услитель мощности работают на трансформатор, к вторичным обмоткам которого подключены либо выпрямители, либо стабилизаторы напряжений или непосредственно нагрузка (1). Этот тип блоков питания является щироко распространенным в современной радиоэлектронной аппаратуре, особенно в случае, когда первичное питание - сеть постоянного напряжения: аккумуляторы, батареи, например, на борту летательных аппаратов. Эти устройства характеризуются относительно больщим промежутком времени от возникновения аварийной ситуации до фактического выключения блока питания.

Известно также устройство для защиты многоканального блока питания с последовательно соединенными задающим генератором, усилителем мощности и трансформатором, к вторичным обмоткам которого по числу каналов подключены вторичные источники питания, содержащее источник собственного питания и опорных напряжений с выходами по числу защищаемых каналов, каждый из которых подключен к узлу сравнения с исполнительным элементом, который выполнен в впде тиристорного оптропа (2).

Недостатками этого устройства являются низкие быстродействие и надежность и ограииченная область применения.

Для повышения быстродействия, надежности и расширения функциональных возможностей предлагаемое устройство снабжено стабилизатором-повторителем с ограничением тока при перегрузке, выход которого, шунтированный тиристорами исполнительных элементов всех каналов, подключается к входу задающего генератора многоканального блока питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема описываемого устройства.

В блоке питания 1 при работе без заихиты узел питания задающего генератора 2 подключей к задающему генератору 3 через перемычку 4, включенную между контактами 5 и 6 разъема блока питания. Каналы 7, 8, 9, 10 блока питания работают непосредственно на нагрузку.

При работе блока питания с защт1той вместо перемычки 4 подключается устройство защиты И, которое содерл-сит стабилизатор-повторитель 12 с ограничением тока при перегрузке, вход которого подключен к узлу питания

задающего генератора 2 блока нитяния 1, а

выход его - к задающему генератору 3. Стабилизатор-повторитель питается от первичного источника иитания.

Входы узлов сравнения 13-16 устройства защиты 11 подключены к выходам каналов 7, 8, 9, 10 блока питания. Узлы сравнения содержат в качестве исполнительного элемента тнристорный оптрон. Выходы узлов сравнения (тиристоры оптронов) подключены параллельно выходу стабилизатора-повторителя 12.

Устройство защиты 11 содержит также источник 17 собственного питания и опорных напряжений, которое обеспечивает питанием и опорным напряжением узлы сравнения 13- 16, напряжением смещения - стабилизаторповторитель 12 н выдает через ограничивающее сопротивление 18 напряжение управления на устройство 19 релейного выключения. Это устройство включает защищаемый блок питания 1 после входа в режим устройства защиты 11 по подаче на него первичного напряжения и выключает блок питапия после закорачивания выхода стабилизатора-повторителя одним из тиристоров схем сравнения. Кроме того, устройство релейного выключения выдает сигнал «авария на свой внешний разъем, свидетельствующий о возникшей аварийиой ситуации ио какому-либо каналу блока питания и выключении последнего.

После подачи первичного напряжения на устройство защиты 11 начинает работать его устройство 17 собственного питания и опорных напряжений, которое выдает питающие и опорные напряжения на узлы сравнения 13, 14, 15, 16 и управляющие напряжения на устройство 19 релейного выключения. Все выходные напряжения источника 17 поканально гальванически развязаиы, что необходимо для исключения дополнительных нежелательных гальванических соединений каналов блока питания. При поступлеиии на устройство релейного выключения управляющего папряжения срабатывает реле 20, контакты которого включают блок питания 1.

Такое последовательное включение устройства защиты и блока питания дает возможность подготовить устройство защиты еще до включения блока питания для ускореиия его выключения, если он был заведомо неисправный (или имелись неисправности в питаемой аппаратуре, приводящие к перегрузке блока питания).

После включения блока питания в нем начинает работать узел питапия задающего генератора 2, выходное нанряжеиие которого подается на стабилизатор-иовторитель 12 устройства защиты. Этот стабилизатор-иовторитель построен по известной схеме компенсационного стабилизатора постоянного паиряжения с дифференциальным усилителем постоянного тока. На инвертирующий вход этого усилителя подается выходное напряжение стабилизатора-повторителя (обратная связь), а не неинвертпрующий вход подается опорное напряжение с той лигиь разницей относительно

известных схем, что в качестве опорного напряжения здесь используется не фиксированное опорное напряжение, а выходное напряжение узла питания задающего генератора. Выходное напряжение стабилизатора-повторителя повторяет, таким образом, напряжение питания задающего генератора, являющееся для него опорным. Это обусловливает его пазвание.

Ток, потребляемый входом дифференциального уснлителя постоянного тока со стороны опорного напряження, незначителен, поэтому в стабилизаторе-новторителе для обеспечения эквивалентной нагрузки узла нитания задающего генератора нараллельно входу установлена дополпительная нагрузка.

Чтобы динамика зануска блока питания не изменилась нри работе с устройством защиты, необходимо, чтобы стабилизатор-повторитель

иовторял напряжение, подаваемое на его вход, вплоть до нулевого значения. Это достигается известным снособом: подачей на эмиттеры транзисторов дифференциального усилителя напряжения смещения (схемы «сдвига).

Итак, нрименение стабилизатора-повторителя сводит к мини.муму разницу напряжения узла интанпя задающего генератора и фактического напряження, подаваемого на задающий геиератор. Эта разиица нолучается очень

малой вследствие большого коэффициента усиления дифференциального усилителя иостоянного тока стабилизатора-повторителя.

Если выходное нанряжение блока питания ио какому-либо каналу превысит допустимый

предел (величину опорного напряжения «по максимуму) или понизится ниже допустимого предела (велпчпны опорного напряжения «по минимуму), в подключенной к нему схеме сравнения срабатывает тиристорный оптрои, тиристор которого закорачивает выход стабилизатора-повторптеля и снимает, таким образом, напряжение питания с задающего генератора 3, что приводит к срыву его колебаний, а следовательно, исключает дальнейшую

подачу энергии на каналы 7, 8, 9, 10 блока питания.

Так ироходит первый этап выключения блока питапия - «электронный, решающий задачу выключения задающего генератора с

большой скоростью. Быстродействие устройства защиты здесь определяется только нолосой пропускапия схемы сравнепня и быстродействием тиристорного оптрона. После этапа «электронного выключения

начинается второй «релейный этап, приводящий к полиому отключению блока пптаиия. Устройство защиты па этом этапе работает следующим образом; при замыкании накоротко выхода стабилизатора-повторителя его выходное напряжение становится близкнм к нулю ири наличии входного наиряження. Вследствие этого в схеме сравнения устройства 19 релейного выключения, также выполненной на оптронном тиристоре, н сравнивающей напряжение на входе стабилизатора-повторптеля с