Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам лреоОразования постоянного напряжения одной величины в стабилизированное постоянное напряжение другой величины с защитой устройства от перегрузок и коротких замыканий; и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Известен стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, имеющий защиту от перегрузок и коротких замыканий 1}.

Недостаток известного преобразователя заключается в отключении нагрузки от источника питания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь f содержащий задающий генератор, выход которого подключен ко входу формирователя пилообразного напряжения, выходом соединенного с первым входом компаратора, выход ко-торого подключен к первыг/i входам двух селекторов/ вторые входы которых через делитель частоты соединены с выходом задающего генератора, а выходы селекторов соединены с усилителем мощности, который подсоединен через дополнительно включенные

выпрямитель и фильтр к выводам для подключения нагрузки, соединенным через цепь обратной связи со вторым входом компаратора, первый вход нуль-органа соединен через резистор с выводом для подключения нагрузки, второй вход нуль-органа соединен с источником onopjioro напряжения, а выход нуль-органа подключен к тре10тьим входам селекторов и транзисторному ключу, имеющему резисторную нагрузку и подсоединенному через диод ко входу нуль-органа,«один из выходов фильтра через фильтрующую цепь

15 подключен ко входу порогового элемента, выход которого через диод подключен ко входу нуль-органа 2.

Недостаток известного преобразо20вателя заключается в том, что кратковременная перегрузка или короткое замыкание приводят к выключению преобразователя и снятию напряжения с потребителей. Это снижает надежность

25 снабжения электроэнергией последних. Увеличивать задержку на выключение преобразователя, например, с помощью фильтрующей цепи к такой схеме нельзя, так как современнь е силовые тран30-Засторы усилителя мощности не выдерживают длительных (более сотен наносекунд) токовых перегрузок. Целью изобретения является повышение надежности снабжения электроэнергией потребителей путем исключения снятия напряжения с потребителей при .кратковременных перегрузках и ко ротких замыканиях преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введен до полнительный нуль-орган, дополнитель ный транзисторный ключ с резистивноёмкостной нагрузкой и датчик коллекторного тока транзисторов усилителя мощности, причем первый вход дополнительного нуль-органа соединен с датчиком коллекторного тока транзисторов усилителя мощности, второй вход соединен с источником опорного напряжения, а выход дополнительного нуль-органа подключен ко входам селекторов и дополнительному транзисторному ключу, имеющему резистивноемкостную нагрузку и подсоединенному через диод ко входу дополнительного нуль-органа. На чертеже представлена блок-схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения. Стабилизированный преобразовател постоянного напряжения содержит задаюадай генератор 1, выход которого подключен ко входу формирователя 2 пилообразного напряжения, выход фор мирователя соединен с перВЕдм входом компаратора 3, выход которого подключен к первым входаг двух селекторов 4 и 5, вторые входы которых через делитель б частоты соединены с выходом задающего .генератора, а выхода селекторов соединены с усилителем 7 мощности, который подсоединеи через последовательно включен ные выпрямитель 8 и фильтр 9 к потр бителям 10 электроэнергии, соединен ным через цепь 11 обратной связи со вторым входом компаратора , первый вход нуль-органа 12 соединен через резистор 13 с потребителями электро энергии., второй вход нуль-органа соединен с источником 14 опорного на п.ряжения, а выход нуль-органа подключей к третьим входам селекторов и транзисторному ключу 15, имеющему резисторную нагрузку 16 и подсоединенному через диод 17 ко входу нульоргана, первый вход дополнительного нуль-органа 18 соединен с датчиком 1 коллекторного тока транзисторов усиjfeTeHH мощности, второй вход дополнительного нуль-органа соединен с источником опорного напряжения, а выход подключен через схему ..ИЛИ 20 ко входам селекторов и транзисторно му ключу 21, имеющему резисторную нагрузку 22 и емкостную нагрузку 23 и подсоединенному через диод 24 ко входу дополнительного нуль-органа, , Устройство работает следующим образом. При наличии на выходе преобрг-зователя (на потребителях электроэнергии 10) напряжения ниже допустимой величины, а в транзисторах усилите,ля мощности 7 коллекторного тока ниже допустимой величины нуль-органы 12 и 18 формируют на своих выходах единицу, которая, проходя через схему .ИЛИ 20, открывает селекторы 4 и 5, При этом транзисторные ключи 15 и 21 открыты, а диоды 17 и 24 закрыты, и схема защиты фиксируется в исходном состоянии. Пилообразное напряжение, снимаемое с формирователя 2, преобразуется в прямоугольные импульсы, длительность которых определяется напряжением обратной связи в компараторе 3, Широтно-модулированные импульсы и импульсы с делителя частоты 6 поступают на входы селекторов 4 и 5. При этом открывается либо селектор 4, либо селектор 5, и импульсы с противоположными фазами поступают на входы двухтактного усилителя 7 мощности, В случае превышения выходным напряжением преобразователя допустимого уровня, определяемого величиной опорного напряжения, выходное напряжение нуль-органа 12 становится равным нулю, которое запирает через схему ИЛИ 20 селекторы 4 и 5 и транзисторный ключ 15, Напряжение на вы ходе транзисторного ключа 15 мгновенно увеличивается до величины +Е, диод 17 открывается и фиксирует потенциал на выходе нуль-органа 12, В случае возникнсвения перегрузки или короткого замыкания на выходе преобразователя датчик 19 коллекторного тока в транзисторах усилителя 7 мощности переключает дополнительный нуль-орган 18 в состояние, при котором его выходное напряжение становится равным нулю, что -.запирает через схему ИЛИ 20 селекторы 4 и 5 и транзисторный ключ 21, Напряжение на выходе транзисторного ключа 21 не может мгновенно увеличиться до величины +Е, так как для еГ1кости 23 требуется время на разряд. Поэтому диод 24 некоторое время не открывается и не- фиксирует потенциал на выходе нуль-органа 18, При этом закрытое состояние селекторов 4 и 5 длится в течение времени пока коллекторный ток в транзисторах усилителя 7 мощности не уменьшиться до величины ниже допустимой и нуль-орган18 не возвратится в исходное состояние. При продолжающей перегрузке или коротком замыкании схема защиты повторно срабатывает и так происходит до тех пор, пока емкость 23 не разрядится до потенциала, открывающего диод 24, который фиксирует потенциал

на входе нуль-органа 18, т.е. при кратковр€2Менной перегрузке или коротком замыкании не происходит снятия напряжения с потребителей. Этим повышается надежность снабжения потребителей электроэнергией, что крайне важно для некоторых потребителей, например, в вычислительной технике. Длительность разряда емкости 23, ;следовательио, и длительность токо вой перегрузки преобразователя определяется величинами емкости 23, резистора 22, напряжения источника +й и параметрами транзисторного клю ча 21. Схему можно построить так, чтобы емкость 23 заряжались, а не разряжалась при появлении перегрузки или короткого замыкания При этом в исходном состоянии транзистори 5й ключ 21 должен быть закрыт, и диод 24 должен включаться плюсом на вход нуль-органа 18.

Датчик 19 тока наиболее целесообразно применять в виде токового трансформатора, обеспечивающего гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления и защиты.

Применение в качестве датчика ток выходного дросселя не целесообразно, так как такая токовая защита не срабатьшает и не защищает транзисторы усилителя мощности при коротких замыканиях в выходном вьтрямителе преобразователя -И трансформаторе усилителя мощности.

Применение схемы ИЛИ 20 не является принципиально необходимым. Она исключается, если селекторы 4 и 5 имеют по четыре входа.

Предлагаемое изобретение обеспечивает также режим включения преобразователя на емкостную нагрузку без токовых перегрузок. При этом ток включения ограничивается схемой таким же способом, как в случае кратковременной перегрузки преобразователя.

Таким образом, предлагаемый пре образователь по сравнению с известным не требует специальных устройст ограничения емкостного тока включения ,

Повышение надежности снабжения электроэнергией потребителей путем исключения снятия напряжения с потребителей при кратковременных перегрузках и коротких замыканиях преобразйвателя, а также возможность вклчения преобразователя на емкостную нагрузку без токовых перегрузок.

являются техническим эффектом изобретения.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор, выход которого подключен ко входу формирователя пилообразного напряжения, выходом соединенного с первым входом компаратора, выход которого подключен к первым входам двух селекторов, вторые входы которых через делитель частоты соединегал с выходом задающего гене5ратора, а выходы селекторов соединены с усилителем мощности, который подсоединен через последовательно включенные выпрямитель и фильтр к выводам для подключения нагрузки,соединенным через цепь обратной связи

0 со вторым входом компаратора, первый вход нуль-органа соединен через резистор с выводом для подключения , нагрузки, второй вход нуль-органа соединен с источником опорного на5пряжения, а выход нуль-органа подключен к третьим входам селекторов и транзисторному ключу, имеющему резисторную нагрузку и подсоединенному через диод ко входу нуль-органа,о т0личающийся тем, что, с целью повышения надежности снабжения электроэнергией потребителей при кратковременных перегрузках и коротких замыканиях преобразователя

5 введен дополнительный нуль-орган,дополнительный транзисторный ключ с ре;зистивно-емкостной нагрузкой и датчик коллекторного тока транзисторов усилителя мощности,приче.м первый вход допол0нительного нуль-органа соединен с датчиком коллекторного тока транзисторов усилителя мощности, второй вход дополнительного нуль-органа соединен с источником опорного напряжения, а выход дополнительного

5 нуль-органа подключен ко входам селекторов и дополнительному транзисторному ключу, имеющему резистивноемкостную нагрузку и подсоединенному через диод ко входу дополнитель50ного нуль-органа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 568124, кл. Н 02 М 3/335, 1977. 55 2. Авторское свидетельство СССР № 644017, кл, Н 02 М 3/24, 1979,