Источник питания постоянного напряжения с защитой Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к источникам питания радиоэлектронной аппаратуры, в частности к защите полупроводниковых преобразователей напряжения, и может быть использовано во вторичных источниках питания, построенных без силового низкочастотного трансформатора.

Известен источник питания, содержащий выпрямитель сетевого напряжения с фильтром, параметрический стабилизатор, преобразователь постоянного напряжения в переменное высокочастотное, в состав которого входит задающий генератор и ключевой усилитель мощности, схему защиты от перегрузок по току и короткого замыкания 1.

Наиболее близким к изобретению является источник питания постоянного напряжения с защитой, содержащий ключевой преобразователь постоянного напряжения в переменное, соединенный по входу через низкочастотный выпрямитель с выводами для подключения к питающей сети, а двумя вторичными обмотками выходного трансформатора через соответствующие высокочастотные выпрямители подключенный ко входам стабилизаторов напряжения положительной и отрицательной полярности, выходы

которых служат для подключения нагрузок, и защитный блок, в котором задающий генератор выходом соединен со входом ключевого преобразователя, а входом - с выводом параметрического стабилизатора напряжения, входы которого через эл ктронные тиристорный и диодный ключи соответственно подсоединены параллельно релаксационному генератору, выходу маломощного выпрямителя с фильтром, вход которого соединен через высокочастотный маломощный трансформатор с выводами для подключения к питающей сети, и транзисторному ключу, вход которого подключен к выходу стабилизатора напряжения дополнительной полярности, причем катод тиристорного ключа подключен через ограничительный резистор и диод к выходу стабилизатора напряжения отрицательной полярности 2.

Известные устройства нмеют следующие недостатки.

Схема защиты устройства питается от низковольтного параметрического стабилизатора, включенного на высокое вьшрямленное напряжение питающей сети. Это приводит к значительному расходу мощности на его балластном резисторе и понижает КПД . устройства, все элементы схемы защиты находятся под потенциалом сети, что понижает надежность устройства и делает работу с данной схемой небезопасной. Датчик тока схемы защиты выполнен на резисторе, стоящем в силовой цепи ключевого усилителя мощности, что приводит к увеличению расхода энергии на нем и понижает КПД устройства в целом. Сложность схемного рещения схемы защиты также понижает надежность устройства. Целью изобретения является повыщение надежности источника питания. Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания постоянного напряжения с защитой, содержащем ключевой преобразователь постоянного напряжения в переменное, соединенный по входу через низкочастотный выпрямители с выводами для подключения к питающей сети, а двумя вторичными обмотками выходного трансформатора через соответствующие высокочастотные выпрямители подключенный ко входам стабилизаторов напряжения положительной и отрицательной полярности, выходы которых служат для подключения нагрузок, и защитный блок, в котором задающий генератор выходом соединен со входом включевого преобразователя, а входом - с выводом параметрического стабилизатора напряжения, входы которого через электронные тиристорный и диодный ключи соответственно подсоединены параллельно релаксационному генератору, выходу маломощного выпрямителя с фильтром, вход которого соединен через высокочастотный маломощный трансформатор с выводами для подключения к питающей сети, и транзисторному ключу, вход которого подключен к выходу стабилизатора напряжения положительной полярности, причем катод тиристорного ключа подключен через Ограничительный резистор и диод к выходу стабилизатора напряжения отрицательной полярности, новым является то, что источник питания снабжен включенным в цепьпервичной обмотки выходного трансформатора ключевого преобразователя постоянного напряжения в переменное трансформаторным датчиком тока, выход которого через дополнительно введенный выпрямитель с фильтром соединен со входом дополнительно введенного сравнивающего элемента, соединенного со входом дополнительно введенного электронного ключа на тиристоре, анод которого через первый разделительный диод соединен с выходом параметрического стабилизатора и с выходом дополнительно введенного органа блокировки защить, выполненного на электронном ключе, вход которого соединен с выходом маломощного выпрямителя и через соединенные последовательно электронный диодный ключ и дoпoJJHитeльнo введенный LC фильтр и второй разделительный диод - С выходом стабилизатора напряжения положительной полярности. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема источника питания постоянного напряжения с защитой. Источник содержит низкочастотный выпрямитель 1 с выводами для подключения к питающей сети, задающий генератор 2, выходом соединенный со- входом ключевого преобразователя 3, в котором две вторичные обмотки выходного трансформатора через высокочастотные выпрямители 4 подключены ко входам стабилизаторов напряжения 5 положительной и отрицательной .полярности, маломощный высокочастотный трансформатор 6, первичная обмотка которого через резистор 7 подключена к питающей сети, а одна из вторичных обмоток подключена к маломощному выпрямителю 8 с фильтром 9, релаксационный генератор 10, транзисторный ключ 11, вход которого подключенк выходу стабилизатора 5 положительной полярности, тиристорный ключ 12 и диодный ключ 13, через которые входы параметрического стабилизатора 14, содержащего опорный ста билитрон 15, диод 16 и баластный резистор подсоединены параллельно релаксационному генератору 10, выходу маломощного выпрямителя 8 с фильтром 9 и транзисторному ключу 11. Причем катод тиристорного ключа 12 подключен через ограничительный резистор 18 и диод 19 к выходу стабилизатора напряжения 5 отрицательной полярности. Кроме того, источник питания содержит LC-фильтр 20, диод 21, включенный в цепь первичной обмотки выходного трансформатора ключевого преобразователя 3 трансформаторный датчик тока 22, выход которого через дополнительно введенный выпрямитель 23 с фильтром 24 соединен со входом дополнительно введенного сравнивающего элемента, выполненного на регулирующем резисторе 25, стабилитрон 26, баластнь1Й резистор 27, дополнительно введенный электронный ключ на тиристоре 28, дополнительно введенный орган .блокировки защиты 29, выполненный на транзисторе 30, резисторе 31 и диоде 32. Источник питания работает следующим образом. При включении блока питания в сеть переменного напряжения последнее поступает на выпрямитель 1 сетевого напряжения с фильтром и маломощный высокочастотный трансформатор 6. Задающий генератор 2 включается с задержкой во времени после того, как накопительный конденсатор фильтра 9 зарядится до определенного напряжения, т. е. накопит определенный запас энергии, достаточный для поддержания генерации задающего генератора 2 в течение некоторого времени. Время задержки включения задающего генератора 2 определяется параметрами резистора 7, трансформатора 6, конденсатора фильтра 9, времязадающей цепочки релаксационного генератора 10. При включении релаксационного генератора 10 открывается тиристорный ключ 12, и энергия, накопленная в конденсаторе фильтра 9, поступает в задающий генератор 2 и поддерживает его генерацию в течение некоторого времени. При этом начинает свою работу ключевой преобразователь 3, на выходе его появляется высокочастотное напряжение, которое выпрямляется, фильтруется, стабилизируется в высокочастотных выпрямителях 4 и стабилизаторах 5. Одно из выходных стабилизированных напряжений -fU вых, через диод 21 и LCфильтр 20 поступает на параметрический, стабилизатор 14, в результате чего поддерживается в дальнейшем рабочий режим задающего генератора 2. ЬС-филЬтр 20 необходим для устранения влияния переменного высокочастотного напряжения задающего генератора 2 на выходное стабилизированное напряжение +U.«b/xj . Диод 21 служит для предотвращения разряда конд енсатора LC-фильтра 20 на нагрузку выходного стабилизированного источника напряжения -Uauxa . что повыщает надежность запуска устройства под нагрузкой. Папряжение -ЬИацА, поступает также на базу транзистора 11, который частично открывается и щунтирует накопительный конденсатор фильтра 9, не давая ему заряжаться до величины, достаточной для открывания диодного ключа 13, диодный ключ 13 закрывается. Поддержание тиристора 12 во включенном состоянии происходит за счет питания через цепочку диода 19 и резистора 18 от выходного стабилизированного напряжения -UBMX,Таким образом, первоначальный запас энергии для запуска задающего генератора 2 снижается с высокочастотного трансформатора 6, последующее же питание задающего генератора 2 осуществляется с помощью выходных стабилизированных напряжений. При наличии режима перегрузки или короткого замыкания на выходе возрастает ток в первичной обмотке высокочастотного трансформатора ключевого преобразователя 3, что приводит к возрастанию уровня постоянного напряжения на конденсаторе 24, включению стабилитрона 26 и тиристора 28, щунтирующего диод 16 и стабилитрон 15, в результате чего пропадает напряжение питания задающего генератора 2. З.адающий генератор 2 прекращает свою работу, что приводит, в конечном итоге, к пропаданию выходных напряжений. Тиристор 12 и транзистор 11 закрываются, конденсатор фильтра 9 начинает снова заряжаться. В дальнейщем процесс включения устройства повторяется через определенный про межуток времени, и .устройство восстанавливает свое рабочее состояние только после устранения перегрузки по току или режима короткого замыкания в нагрузках. Для устранения срабатывания защиты в момент включения устройства на емкостную нагрузку предусмотрен дополнительно введенный орган блокировки защиты. При включении напряжения с конденсатора 9 через диод 32 и резистор 31 поступает на базу транзистора 30, открывает его, что не дает возможности включиться стабилитрону 26 и тиристору 28 и сработать защите. При появлении на выходе стабилизированных напряжений транзистор 11 открывается, напряжение на ,конденсаторе 9 падает, транзистор 30 выключается и не оказывает в дальттейщем влияния на работу схемы защиты. Формула изобретения Источник питания постоянного напряжения с защитой, содержащий ключевой преобразователь постоянного напряжения в переменное, соединенный по входу через низкочастотный выпрямитель с вьтводами для подключения к питающей сети, а двумя вторичными обмотками выходного трансформатора через соответствующие высокочастотные .выпрямители подключенный ко входам стабилизаторов напряжения положительной и отрицательной полярности, выходы которых служат для подключения нагрузок, и зац1,итный блок, в котором задающий генератор выходом соединен со входом ключевого преобразователя, а входом - с выводом параметрического стабилизатора напряжения, входы которого через электронные тиристорный и диодный ключи соответственно подсоединены параллельно релаксационному генератору, выходу маломощного выпрямителя с фильтром, вход которого соединен через высокочастотный маломощный трансформатор с выводами для подключения к питающей сети, и транзисторному ключу, вход которого подключен к выходу стабилизатора напряжения положительной полярности, причем катод тиристорного ключа подключен через ограничительный резистор и диод к выходу стабилизатора напряжения отрицательной полярности, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности источника питания, он снабжен включеннным в цепь первичной обмотки выходного трансформатора ключевого преобразователя постоянного напряжения в переменное трансформаторным датчиком тока, выход которого через дополнительновведенный выпрямитель с фильтром соединен со входом дополнительно введенного сравнивающего элемента, соединенного со входом дополнительно введенного электронного ключа на тиристоре, анод которого

через первый разделительный диод соединен с выходом параметрического стабилизатора и с выходом дополнительно введенного органа блокировки защиты, выполненного на электронном ключе, вход которого соединен с выходом маломощного выпрямителя и через соединенные последовательно электронный диодный ключ и дополнительно введенный LC-фильТр и второй разделительный диод - с выходом стабилизатора напряжения положительной полярности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Funksehau, 1969, № 2, S. 49-52.

2.Заявка № 2063022/07, G 05 F 1/58, 1974, по которой принято рещение о выдаче авторского свидетельства.

№с