Стабилизированный преобразовательпОСТОяННОгО НАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02H7/12 

1

Устройство относится к источникам питания радиоэлектронной аппарат фы и может найти применение в устройствах электропитания узлов автоматики, средств связи и вычислительной техники.

Известны стабилизированные пре.обра зователи Ll Наиболее близким к предложенному преобразователю является стабилизи- рованный преобразователь, содержаищй транзисторный инвертор, силовой трансформатор, выпрямители с LC-фильтрами, потенциальные шины и общую шину с подключенными к ней нагрузками разнополярных выходных напряжений, и блоком управления, получающим питание от трансформатора задающего генератора, широтно-импульсный модулятор с выходным управляюошм трансформатором, компаратор широтно-импульсной модуляции, на неинвертирующий вход которого через ограничительный резистор и развязывающие диоды подключены одновременно выход компаратора защиты, выход усилителя-постоянного тока на операционном усилителе и через разделительный конденсатор - непосредственно выход генератора треугольного напряжения, а к инвертирующему входу - средняя точка резистивного делителя напряжения питания схеfrbi управления, источник опорного напряжения на стабилитроне, запитывающий одновременно резистивные делители входных напряжений компаратора защиты с одним датчиком тока и резистивный делитель опорного напряжения усилителя постоянного тока, измерительный резистивный делит ;ль усилителя постоянного тока, подключенный к плюсовой потенциальной

шине одного из выпрямителей выходного напряжения, отдельную схему формирования временной паузы и отдельную схему ст превьшения выходного напряжения 2. Однако такие преобразователи имеют ряд недостатков: }. Низкую надежность из-за отсутствия защиты стабилизированного преобразователя от перегрузок и кор кого замыкания любого из вьшрямителей разнополярнык выходных напряжений. Не обеспечено линейное нарастание тока с огра шчением при вклю чении стаби.пизированного преобразо- вателя. 2. Низкую надежность стабилизированного преобразователя из-за отсутствия ограничения входной мощности при отсутствии цепи автоматического увеличения временной паузы при понижении напряжения входа ниже допустимого рабочего уровня. 3. Наличие сложной схемы защиты превьшения вьгходных напряжений снижает надежность стабилизированного преобразователя. Цель изобретения - повышение надёжности, защита от перегрузок и об печен.ие линейного нарастания входного тока при включении устройства. Это достигается тем, что в стабилизированный преобразователь допо нительно введен второй датчик TOKas включенный между соединенными обмо ками дросселей и обкладками конденсаторов LC-фильтров выпрямителей выходных напряжений одной полярност а первьй датчик тока включен между соединенными обмотками дросселей и обкладками конденсаторов LC-фильтро выпрямителей выходных напряжений другой полярности, причем каждай. да iftiK тока подключен между общей шиной и гшечом соответствующего резис тивного делителя входного напряжения компаратора защиты. Кроме этого, в устройство дополнительно введена цепь автоматического увеличения временной паузы, вы полненная из резистивного делителя опорного напряжения и развязывающего диода, подключенного к неинвер рующему входу компаратора ШИМ, а в блок защиты от лревьшения выходны напряжений введен диод, под1аяоченньщ между входом компаратора защиты и плюсовой потенциальной щиной с изме рительным резистивным делителем уси лителя постоянного тока. На. чертеже изображена электрг чес к-ая схема преобразователя. Устройство содержит транзисторный инвертор , силовой трансформатор 2, выпрямители 3-6 разнополярных выходных напряжений, дроссели 7-10 ЬС-фильтров, конденсаторы 11-14 ЬС-фильтров, потенциальные шины 15-18, общую шину 19, нагрузки 20-23 разнополярных выходных напряжений, блок управления 24, включающий трансформатор 25, задающий генератор 26, широтно-импульсный модулятор 27, выходной управляющий трансформатор 28, компаратор ШИМ 29, .ограничительный резистор 30, развязывающие диоды 31, 32, 33, компаратор защиты 34, усилитель 35 постоянного тока на операционном усилителе, разделительный конденсатор 36, генератор 37 треугольного напряжения, резист1 внь й делитель . напряжения питания схемы управления на резисторах 38, 39, источник опорного напряжения на стабилитроне 40, резистивные делители входных напряжений компаратора защиты на резисторах 41, 42, 43 44, первый датчик тока 45, второй датчик тока 46, резистивньй делитель опорного . напряжения усилителя постоянного Тока на резисторах 47, 48, измерительный резистивный делитель 49 усилителя постоянного тока, резистивный делитель опорного напряжения на . резисторах 50, 51, диод 52. Предложенный стабилизированный преобразователь работает следующим образом. Транзисторньй инвертор 1 с силовым трансформатором 2 управляется через выходной управляющий трансформатор 28 с помощью щиротно-импульсного модулятора 27. Питание блока управления 24 осуществляется от трансформатора 25 задающего генератора 26 стабилизированным напряжением. Управление широтно-импульсного модулятора 27 осуществляется с помощью компаратора ШШ 29, на неинвертирующий вход которого через огра- . ничительный резистор 30 И развязывающий диод 33 подается усиленное напряжение сигнала обратной связи с выхода усилителя 35 постоянного тока, выполненного на операционном усилителе. Кроме того,, через разделительный конденсатор 36 неинвертирующий вход компаратора соединен с выходом генератора 37 треугольного напряжения удвоенной частоты по атношению к задающему генератору 26, а на инвертирующий вход компаратора подается напряжение со средней точки резистнвного делителя напряжения питания схемы управления на резисторах 38, 39.

Усилитель 35 постоянного тока сравнивает часть опорного напряжения стабилитрона 40, поступающего на инвертирующий вход с делителя на резисторах 47, 48, с суммой напряжений, выходного напряжения Ugbv, , подаваемого через измерительньй делитель 49 усилителя постоянного тока одного из выпрямителей 3-6 разно полярных выходных напряжений, с фильтрами, и частью напряжения источника опорного напряжения на стабилитроне тО на неинвертирующем входе.

При уменьшении напряжения вхрда Ug уменьшается выходное напряжение усиленного сигнала рассогласования усилителя 35. постояннйго тока, подаваемого на неинвертирующий вход компаратора ШИМ 29. При этом длительность выходного сигнала компаратора ШИМ29 уменьшаетсяj что ведет к расширению длительности импульсов широтно-импульсного модулятора 27 и к стабилизации напряжений Ugi,it-i,U выхд Вьп и,У выпрямителей с 1С фш1ьтрами на нагрузках 20-23 разнополярных выходных напряжений.

При понижении напряжения входа Ug ниже допустимого уровня напряжение усиленного сигнала становится меньше напряжения средней точки резистивного делителя опорного напряжения на резисторах 50, 51 и развязывающий диод 32 фиксирует величину напряжения средней точки резистивного делителя опорного напряжения на резисторах 50, 51 на неинвертирующем входе компаратора ШИМ 29, в результате чего всегда существует сигнал малой длительности на выходе компаратора ШИМ 29, увеличиваясь при дальнейшем уменьшении напряжения входа ;Ug из-за уменьшения напряжения ца инвертирующем входе и фиксации напряжения на неинвертирующем входе компаратора ШИМ 29. Таким образом, повышается надежность из-за ограничения входной мощности, автоматического увеличения временной паузы. При этом полностью исключается возможность появления сквозных токов.

Дня обеспечения линейного нарастания ВХОДНОГО тока и ограничения бросков тока при включении стабилизированного преобразователя из-за бросков зарядных токов конденсаторов 11-14 LC-фильтров между соединенными обмотками дросселей 7,8 LC-фильтров и соединенными обкладками конденсаторов 11, 12 LC-фильтров, выпрямителей-3, 4 выходных напряжений

0 , полярности введен перЗый датчик 45, а второй датчик тока. 46 введен между соединенными обMOTKaMii дросселей 9, 10 фильтров и соединенными обкладками конденсато5ров 13, 14 LC-фильтров, причем, каждый датчик тока подключен .между общей шиной 19 и плечом резистивного датчика входного напряжения компаратора защиты на резисторах 41, 42 и

0 43, 44 соответственно. Падение напряжения , образуемое на датчика тока 45, 46 при бросках зарядных токов конденсаторов 11-14 LC-фильтров, включает компаратор защиты 34, который увеличивает напряжение на неинвертирующем входе компаратора ШИМ 29, уменьшающего длительность выходных импульсов широтно-импульсного модулятора. При этом обеспечивается заряд конденсаторов 11-14 LC-фильтров постоянным линейно нарастаюшрем током с ограничением. Аналогично подобное включение датчиков тока 45, 46 позволяет осуществить защиту стабилизированного преобразователя от перегрузок и короткого замыкания любого из выпрямителей 3-6 разнополярньк выходных напряжений. Наличие такой защиты от перегрузок и короткого замьп ания у других стабилизированных преобразователей позволяет иМ работать на параллельную нагрузку, что важно при резервировании

5 стабилизированных преобразователей и при получении больших мощностей на нагрузке от первичных источников с большим внутренним сопротивлением.

0

Для запщты от перенапряжения выходных нагрузок 20, 21, 22, 23 введен диод 52, подключенный между вхо.дом компаратору защиты 34 и плюсовой потенциальной шиной 15 с измеритель5ным резистивным делителем 49 усилителя постоянного тока. В случае отказа усилителя постоянного тока 35 выходное напряжение и8(,|х тановится больше, чем на средней точке резистивного делителя входного напряжен компаратора защиты на резисторах 4 42, Диод 52 включает компаратор за п;нты ЗА, увеличивакадий напряжение нейнвертирующем входе компаратора ШИМ 29, который, ограничивая длител ности импульсов нЕиротно-импульсного модулятора 21, поддерживает вых ные напряжения 1,, 1 1,, U,, в начальном ограничении. Величины превьапеннй выходных напряжений зад ются резистивным делителем входног напряжения кo fflapaтopa защиты на р зисторах 43, 44, При использовании предложенного стабилизированного преобразователя достигается повышение надежности защита преобразователя от перегрузок и коротких замыканий любых выпрямителей разнополярных выходных напряжений, формирование заданных характеристик при его включении, линейного нарастания входного тока с его ограничениема ограничение мо ности при понижении напряжения на входе Ugy ниже допустимого рабочего уровня и автоматического увеличения временной паузы (исключаются сквозные токи), упрощение схемы защиты от превьшения выходного напряжения. Формула изобретения Стабилизированньм преобразователь постоянного напряженияJ содер щий транзисторный инвертор,, силово трансформатор, выпрямители разнополярных выходных напряжений с LCфильтрами,. потенциальные шины и общую шину с нодключенньпчи к ней нагрузками разнополярных выходных напряжений и блокомуправления, по лучающим питание от трансформатора задающего генератора и включающим себя широтно-импульсный модулятор выходным управляющим трансформатором, компаратор ШИМ, на неинвертирующий вход которого через ограничительный резистор и развязывающие диоды подключены одновременно выход компаратора защиты, выход усилителя постоянного тока на операционном усилителе и через разделительный конденсатор - непосредственно выход генератора треугольного напряжения, а к инвертирующему входу - средняя точка резнстивчого делителя напряже ния блока управления, источник опор НОго напряжения на стабилитроне, питающий одновременно резистивные делители входных напряжений компаратора защиты с датчиком тока и резистивный делитель опорного напряжения усилителя постоянного тока, измерительный резистивный делитель усилителя постоянного тока, подключенный к плюсовой потенциальной шине одного из выпрямителей выходного напряжения, блока формирования временной паузы и блока защиты от превышения выходных напряжений, о тличающийся тем, 4TO,i с целью повьпиения надежности, защиты стабилизированного преобразователя от перегрузок и короткого замыкания любого из вьтрямителей разнополярных выходных напряжений и обеспечения-линейного нарастания входного, тока с его orpaj H4em-ieM при включении стабилизи ; ованного преобразователя, в него дополнительно введен второй датчик тока, включенньй между соединенными обмотками дросселей и обкладками конденсаторов LC-фильтров выпрямителей выходных напряжений одной полярности, а первьй датчик тока включен между соединенными обмотками дросселей и обкладками конденсаторов иС фильтров выпрямителей выходных . напряжений другой полярности, причем каждый датчик тока подключен между общей шиной и плечом соответствующего резистивного делителя входного напряжения компаратора защиты, 2.Преобразователь по п, 1, отличающийся тем, что дополнительно введена цепь автоматического увеличения временной паузы, выполненная из резисгивного делителя опорного напряжения и развязывающего диода, подключенного к неинвертирующему входу компаратора ШИМ, 3,Преобразователь по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что в блок защиты от превьшения выходньк напряжений введен диод, подключенный между входом компаратора защиты и штасовой потенциальной шиной с измерительным резистивным делителем усилителя постоянного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2600982/24-7, кл, G 05 F 1/56, 1978, 2, Электроника, № 1, 1977, с, 56, рис,3.