Стабилизатор входного напряжения преобразователя Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям электрической энергии, и может быть использовано в устройствах вторичных напряжений пля электропитания различных приборов. По основному авт.св. № 264484 известен стабилизатор входного напр жения, содержащий регулирующий транзистор, фильтр и усилитель постоянного тока, причем к базе регулирующего транзистора через параллельную стабилитронно-емкостную цепочку подключен своим коллектором управляемый транзистор, база которого одновремен но связана через резистор с усилителем постоянного тока и через параллельно соединенные диод и конденсатор с дифференцирующей цепочкой, при этом конденсатор последней соединен с преобразователем напряжения 1. Недостатками устройства являются перенапряжения и токовые перегрузки которые возникают на выходах преобразователя и подключенных к ним электропотребителях, например, при обрыве цепи усилителя постоянного тока или цепи управляющего транзистора, при пробое перехода коллекторэмиттер регулирующего транзистора, а также при динамическом изменении напряжения электропитания из-за резонансных свойств фильтра, так как в этих случаях напряжение первичного источника практически полностью поступает на вход преобразователя, приводя к отказам электропотребителей. При действии на шинах первичного источника электрической помехи, приводящей к изменению знаков напряжения на них (переполюсовке) или при ошибочной подаче на входы устройства напряжения обратной полярности, во входных цепях преобразователя также возникают токовые перегрузки, которые приводят к короткому замыканию первичного источника электропитания. Цель изобретения - защита от перенапряжений и перегрузки по току. Цель достигается тем, что в стабилизатор входного напряжения преобразователя введены диоды, у которых электрод одного диода соединен с одноименным электродом другого диода и подсоединен к входу фильтра, другой электрод первого диода подсоединен к силовому электроду регулирующего транзистора, подключенного к шине первичного источника

,электропитания, а другой электрод второго диода соединен с одяим из выходов постоянного тока преобразователя, другой выход которого подсоединен к другому силовому электроду регулирующего транзистора.

На фиг.} изображена схема устройства; на фиг.2 - осциллограммы, поясняющие принцип работы устройства

Устройство содержит регулирующий транзистор 1, подключенный одним силовым электродом к одному выходу постоянного тока преобразователя 1. Другой выход постоянного тока преобразователя 2 подключен через диод 3 к входу фильтра 4. К входу фильтра 4 подключен диод 5, другой электрод которого соединен с силовым электродом регулирующего транзистора 1 и с шиной первичного источника электропитания. При этом база регулирующего транзистора 1 через параллельную цепочку из стабилитрона 6 и конденсатора 7 подключена к коллектору управляющего транзистора 8, база которого через резистор 9 связана с усилителем постоянного тока 10, а база эмиттера через параллельную цепочку из диода 11 и конденсатора 12 и через дифференцирующую цепочку из резистора 13 диодного моста 14 и конденсатора 15 связана с выходами переменного тока преобразователя 2.

В предлагаемом устройстве стабилизированное входное напряжение преобразователя 2, Vgy рр , формируется как интегрированная фильтром 4 сумма напряжения первичного источника электропитания Е и выходного напряжения Vg(,y с преобразователя 2. При открытом состоянии регулирующего транзистора 1 за время . к входам сз - 5 фильтра 4 прикладывается напряжение Е, а при закрытом регулирующем транзисторе 1 за время Т , где Т - период переключения регулирующего транзистора 1, к входам фильтра 4 прикладывается напряжение (Е + Vg, ) - . При этом величина входного напряжения преобразователя 2 равна

Vnp..v,,,;-(.и может быть выбрана равной или больше максимального значения напряжения питания E iciKt. В частном случае, если V,

Е

то

6ЫХ

-мин

м«кс

при Т, Vg пр. Е,„кс и при

. о, V

б/.пр- ин вых

-ОТКр

(Va-c от t) .

В результате при любой неисправности, приводящей к постоянному открытому состоянию регулирующего тразистора 1, или при пробое перехода

коллектор-эмиттер этого транзистора перенапряжения и перегрузки по току на выходах преобразователя 2 исключаются, так как входное напряжение преобразователя всегда равно или меньше максимальной величины напряжения питания.

При изменении знаков (полярности) напряжения Е на входных шинах питания устройства прохождение этого напряжения на входы и выходы преобразователя 2 блокируется запиранием диодов 3 и 5, что препятствует шунтированию шин первичного источника малыми величинами сопротивлений и

развитию токов короткого замыкания. К дополнительным положительным свойствам устройства следует отнести уменьшение габаритов фильтра, так как в нем реализуется принцип

частичной модуляции, и уменьшение остаточных потерь мощности путем лучшего использования транзисторов, так как увеличение уровня входного напряжения преобразователя для заданной мощности ведет к уменьшению коммутационных токов в них.

Предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью, благодаря реализации в нем защитных свойств

от перенапряжений в нагрузках и от переполюсовки напряжения электропитания, способному привести к перегрузкам по току и отказу устройства; повышенным КПД, например,до 75% на

выходную мощность 40 Вт (5В, 8 А) при электропитании напряжением 20..., 32 В, благодаря переходу к входному напряжению преобразователя от 18 В в известном устройстве к 30 В в

предлагаемом устройстве и снижению, соответственно, коммутационных токов в 1,6-1,7 раза.

Применение предлагаемого устройства, например, для вычислительных комплексов автономных объектов позволяет обеспечить их бесперебойное электропитание посредством параллельного соединения выходов резервных и основных преобразователей без дополнительных защитных устройств.

Формула изобретения

Стабилизатор входного напряжения преобразователя по авт.св. № 264484, отличающийся тем, что, с целью обеспечения защиты от перенапряжений и .перегрузки по току, в

него введены диоды, у которых электрод одного, диода соединен с одноименным электродом другого диода и подсоединен к входу фильтра, другой электрод первого диода подсое- .

дивен к силовому электроду регулирующего транзистора, подключенного к шине первичного источника электропитания, а другой электрод второго диода соединен с одним из выходов постоянного .тока преобразователя, другой выход которого подсоединен

к другому силовому электроду регу лируквдего транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Авторское свидетельство СССР О 264484, кл. Н 02 М 1/14, 1968.

Еср