Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1981 года по МПК H02H7/12 G05F1/64 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания аппаратуры связи автоматики и телемеханики, а также в электротехнических системах. Известен стабилизированный преобр зователь с защитой, в котором в цепи переменного тока предусмотрена ограничительная цепь с триаком, а также датчик ограничения тока нагрузки I Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности с блоком управления на входе, триггер защиты, подключенный ко входу блока управления, и N преобразовательных ячеек, каждая из которых через свой тока подключена к своим выходным выводам 2. Недостатком такого преобразовател является то, что защита в нем осуществляется только для одного канала и только от перегрузки по току. Цель изобретения - расширение фун 1 циональных возможностей .путем обеспечения защиты нагрузки от перенапря жения, путем обеспечения защиты как источников положительной, так и отрицательной полярностей, а также повышения надежности- преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь переменного .напряжения в постоянное введены исполнительный элемент защиты и N датчиков контроля постоянного напряжения, каждый из которых включен параллельно соответствующим выходным выводом и через развязывающий диод подключен к первому вkoдy исполнительного элемента защиты, который выполнен на трех уси.лителях постоянного тока на транзисторах и узла начальной установки триггера, состоящем из последовательной цепочки на конденсаторе, первом диоде и резисторе и второго диода, подключенного параллельно первому диоду и резистору, причем база первого Транзистора подключена к первому входу исполнительного элемента защиты, эмиттер второго соединен со вторым входом исполнительного элемента защиты, подключенным через N вспомогательных развязывающих диодов к соответствующим датчикам тока преоб- разовательных ячеек, коллекторы первого и второго транзисторов подключе ы к базе третьего транзистора, кол-.

лекторная нагрузка которого подключена к S-входу упомянутого триггера, R-вход которого подключен к точке соединения диода и резистора узла начсшьной установки триггера, кроме того, в него введено N операционных усилителей, одними входами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, другими входами :к вновь введенному источнику опорного напряжения, а выходами через соответствующие развязывающие диоды к первому входу исполнительного элемента защиты, а также в него введен один операционный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения соответствующем полярности, другой - к точке соединения катодов развязывающих диодов, анодами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, а выход - к первому входу исполнительного элемента защиты , кроме того, М датчиков контроля одной полярности подключены к одному входу соответствующих операционных усилителей, а L датчиков контроля другой полярности - к другому входу соответствующих операционных усилителей (М + L N), при этом другие входы операционных усилителей соединены с двумя вновь введенными источниками опорного напряжения разной полярности, а в исполнительный элемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединен с базой транзистора третьего усилителя постоянного тока, а база через U вспомогательных развязывающих диодов с соответствующими датчиками тока преобразовательных ячеек, в него введен также второй операционный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения другой полярности, другой вход через L развязывающих диодов к датчикам контроля соответствующих преобразовательных ячеек, а в исполнительный элемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединен с базой транзистора третьего усилителя постоянного тока, а база через Ь вспомогательных развязывающих диодов - с датчиком контроля сЪответствующих преобразовательных . ячеек. ,

fa фиг. 1-5 показаны функциональные схемы преобразователя с вариантами.

Устройство содержит усилитель 1 мощности, блок 2 управления,триггер 3 защиты, преобразовательные ячейки (по крайней мере одна) 4...4} нагрузки 5.. . парйплельно включенные делители напряжения из резисторов б . .. 7.. ,7|- последовательно включенные с нагрузкой датчика тока 8... ; точки соединения резисторов б , ..6 и . ..7 подключены к развязывающим диодам 9,..9 , которые через резистор 10 подсоединены ко входу транзистора 1 первого усилителя постоянного тока, в эмиттерной цепи которого установлены резисторы 12 и 13, в коллек- . торной - резистор 14, CR делитель и элементов 15 и 16 подключен к источнику питания цепи защиты Е, а точк соединения этих элементов - к эмиттру транзистора 11, выход которого связан со входом транзистора 17 выходного усилителя, в коллекторной цепи которого включен делитель из резисторов 18 и 19, в цепи смещения установлен резистор 20; диод 21, конденсатор 22 и цепь из диода 23 и резистора 24 образуют узел начальной установки триггера, вспомогателные развязывающие диоды 25...25 подключены к эмиттеру транзистора

26второго усилителя через резистор

27делителя напряжения 27, 28, а коллектор упомянутого транзистора подключен через резистор 29 к базе выходного усилителя. Два усилителя и выходной усилитель совместно с узлом начальной установки триггера образуют исполнительный элемент защиты 30 (фиг. 1-3). .

Между выходами делителей 6...6 ... и развязывающими диодами 9. . .9 установлены операционные усилители 3l.. ., а к другому входу этих операционных усилителей подключен источник опорного напряжения .I

Кроме того, между точкой соединения развязывающих диодов 9...9 и выходом первого усилителя на транзисторе 11 установлен операционный усилитель 32. Между выходами делителей 6j..6 и 7.. .7 и диодами 9. ..э установлены операционные усилители 3l. ..3l7 а к другому входу этих операционных усилителей подключен источник опорного напряжения Uero. датчики токов источников 41..4 подключены через развязывающие диоды 33,,33 ко входу третьего усилителя на транзисторе 34, коллектор третьего усилителя подключен через нагрузку 35 к базе выходного усилителя 17, а эмиттер транзистора 3.4 к точке соединения резисторов 12 и 13. Три усилителя и выходной усилитель совместно с узлом начальной установки триггера образуют исполнительный элемент защиты 36 (фиг. 4,5).

Датчики контроля напряжения 6.. 7 . .7 подключены через диоды 9...9 ко входу операционного усилителя S7, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения Vgjri ; выходы операционных усилителей 32 и 37 через диоды 38 и 39 подключены ко входу первого усилителя 11. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы, т.е. при отсутствии перегрузок по однополярным источникам, а также перенапряжений на выходах транзисторы 11 и 26 усилителей закрыты. Закрыт также транзистор 17. Элементами смещения являются резисторы 12, 13, 27, 20. Напряжение на резис торах 12, 13, т.е. на конденсаторе 15 является одновременно источником эталонного наг ряжения.ЭЛементы 21, 22, 23, 24 устанавливают триггер 3 в такое положение, что стабилизированный преобразователь выполняет свои основные функции и на базы тра зисторов усилителя мощности поступаю от блока 2 сигналы управления. При перегрузке в одной из цепей, например 4 , открывающий сигнал, образованный на датчике через диод 25 развязки поступает на вход транзистора 26 и открывает .его. Открывается транзистор 17 выходного усилителя и сигнал с делителя 18, 1 поступает на S-вход триггера 3. При этом RS-триггер устанавливается в такое положение, которое является запрещающим для прохождения импульсов управления транзисторами усилителя мощности 1, и преобразователь прекращает генерацию импульсов на выход. При перенапряжении на нагруз ке, например. , сигнал с резистор 7 через диод 9 , ограничительный резистор 10 поступает на вход транзистора 11. Он открывается, открыва ется также транзистор 17. Далее устройство работает, как было описано ранее. Для повышения чувствительности работы устройства при наличии перенапряжений на любом из однополярных выходов целесообразно использовать дополнительные операционные усилите ли (фиг. 2). Усилители 3l.. .З, установленные между выходами делителей контроля напряжения и диодами 9... 9 улучшают качественные показатели заициты от перенапряжения. Устройство (фиг. 2) работает сле дующим образом. В нормальном режиме работы сигнал поступающий на входы усилителей 31.. . источника и части делителей 7 .. .7 таков, что транзистор 11 усили-геля закрыт. При пер напряжении на любой из нагрузок 5.., 5 открывается транзистор 11, затем транзистор 17 и устройство работает как было описано ранее. Для однополярных выходов целесообразно установить один дополни-, тельный операционный усилитель 32 (фиг. 3) и при этом чувствительность защиты от перенапряжения на любом из выходов повысится. Операционный усилитель устанавливается между точкой соединения катодов диодов 9. .. и выходом первого усилителя на транзисторе 11, Устройство работает, как. было описано ранее. Сигнал рассогласования при перегрузке от любого датчика перенапряжения поступает на соответствующий диод 9, ., и затем на вход транзистора 11, Для защиты источников как положительной, так и отрицательной по- лярности (фиг, 4) делители контроля уровня напряжения нагрузок 5,,.,5 подключены к одному из входов операционных усилителей 3l, ,,31 , к другому входу - один из двух источников или в зависимости от полярностц контролируемого напряжения, Выходы операционных усилителей через развязывающие диоды подключены ко входу транзистора 11 первого усилителя, датчики тока источников 4.,,4 подключены через развязывающие диоды 33...ЗЗ ко входу третьего усилителя на транзисторе 34. В режиме нормальной работы транзисторы 11, 26, 34, 17 закрыты и не влияют на работу стабилизированного преобразователя. При перегрузке по току или перенапряжении на любой из нагрузок 5, ,,5 открывается один из транзисторов 11, 26, 34 (или несколько одновременно), затем открывается транзистор 17 выходного усилителя и устройство работает аналогично описанному. Таким образом, предлагаешь стабилизированный преобразователь обеспечивает защиту от-перегрузок, коротких замыканий и перенапряжений на любом из выходов как однополярных, так и разнополярных источников выходных напряжений. Формула изобретения 1, Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности с блоком управления на входе, триггер защиты, подключенный ко входу блока управления, и N преобразовательных ячеек, каждая из которых че-. рез свой датчик тока подключена к своим выходным выводам, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения и .повьапения надежности, в него введены исполнительный элемент защиты, и N датчиков контроля постоянного напряжения, каждый из которых включен параллельно соответствующим выходным выводам и через развязывающий диод подключен к ,перв6му входу исполнительного элемента защиты, который выполнен на трех усилителях постоянного тока на транзисторах и узла начсшьной установки триггера,состоящего из последовательной цепочки на конденсаторе, первом диоде и резисторе и второго диода, подключенного параллельно первому диоду и резистору, причем база первого транзистора подключена к первом входу исполнительного элемента защиты, эмиттер второго транзистора соединен со вторым входом исполнительного элемента защиты, подключенным через N вспомогательных развязывающих диодов к соответствующим датчикам тока преобразовательных ячеек, коллекторы первого и второго транзисторов подключены к базе третьего транзистора, коллекторная нагрузка которого подключена к S-входу упомянутого триггера, R-вход которог подключен к точке соединения диода и резистора узла начальной установки триггера.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты

в него введено N операционных усилителей, одними входами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, другими входами - к вновь введенному источнику опорного напряжения, а выходами через соответствующие развязывающие диоды - к- первому входу исполнительного элемента защиты.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты,

в него введен один операционный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения соответствующей полярности, другой - к точке соединения катодов развязывающих диодов, анодами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, а выход - к первому входу исполнительного элемента з.ащиты.

4.Преобразователь по пп. 1, 2, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения защиты как источников положительной, так и отрицательной

полярности, М датчиков контроля одной полярности подключены к одному входу соответствующих операционных усилителей, а L датчиков контроля другой полярности - к другому входу 5 соответствующих операционных усилителей (М + L N), при этом другие входы операционных усилителей соединены с двумя вновь введенными источниками опорного напряжения разной полярности, а в исполнительный элемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока .на транзисторе, коллектор которого соединен с базой транзистора третьего усилителя постоянного тока, а база через

51, вспомогательных развязывающих диодов с соответствующими датчиками тока преобразовательных ячеек.

5. Преобразователь по п. 3, о тличающийся тем, что, с

0 целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения Зсцциты как источников положительной, так и отрицательной полярности, в него введен второй операционный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения другой полярности, другой вход через i, развязывающих диодов - к датчикам контроля соответствующих преобразовательных ячеек, а в исполнительный элемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединен с

базой транзистора третьего усилителя постоянного тока, а база через L вспомогательных развязывающих диодов - с датчиками контроля соответствующих преобразовательных ячеек.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе .

1.Н. Wurzburg, D. Cave. Contvot6ing switching supplies with LST circuits. Electronics, № 7, 1977,

5 P. 113-117.

2.Кирсей В.Л., Гулый В.Д. и Пельтек И.Ф. Устройство защиты и плавного запуска ВЙП с бестрансформаторл ным входом. Сб. Проблемы миниатюризации и унификации ВИП РЭА.МДИТП им. Ф.Э. Дзержинского. М., 1979, с. 117, рис. 1.

-«i ii «,HBjH±S