Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения с несколькими выходами, и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоаппаратуры , средств связи и вычислительной техники специального и общего назначения. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя путем защиты его от изменений входного и выходных напряжений сверх заданных пределов, защиты от перегрузок по току и короткого замыкания на выходах. При уменьщении напряжения на входе устройства ниже заданного напряжение на выходе резистивного делителя 24, подключенного через конденсатор 23 и выпрямитель 19 к вторичной обмотке 17 силового трансформатора 14 усилителя мощности, уменьщается. При этом за счет встречнопараллельного включения блокирующих диодов 28 и 29 потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 37 становится ниже потенциала неинвертирующего входа упомянутого усилителя. Это приводит к переключению операционного усилителя 37 в состояние с высоким потенциалом на выходе. Через светодиод оптрона 6 начинает протекать ток, и включается фототиристор оптрона , входящий в состав блокирующей цепи , подключенной через щиротно-и.мпульсный модулятор к управляющему входу усилителя мощности. Положительный потенциал с выхода блокирующей цепи запрещает формирование управляющих импульсов, и преобразователь выключается. Аналогично устройство работает и при других указанных выще аварийных ситуациях. 2 ил. т I (Л со о со го Риг. г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ag 4 Н 02 М 3/335, Н 02 H 7/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „.

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3882763/24-07 (22) 15.03.85 (46) 07.05.87. Бюл. № 17 а

$15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Е. E. Шарамонов, В. С. Матвеев

И. В. Соколов (53) 621.316.727:621.316.925.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 845241, кл. Н 02 М 3/335, 1981.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения от изделия

«Атлас-4» с завода «Промавтоматика». Житомир. ТУ 25 — 15, 1141 — 82. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к радиотехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения с несколькими выходами, и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоаппаратуры, средств связи и вычислительной техники специального и общего назначения. Целью изобретения является повышение надежности преобразователя путем защиты его от изменений входного и выходных напряжений

„„Я0„„1309210 А1 сверх заданных пределов, защиты от перегрузок по току и короткого замыкания на выходах. При уменьшении напряжения на входе устройства ниже заданного напряжение на выходе резистивного делителя 24, подключенного через конденсатор 23 и выпрямитель 19 к вторичной обмотке 17 силового трансформатора 4 усилителя мощности, уменьшается. При этом за счет встречноnapaëëåëüíoão включения блокирующих диодов 28 и 29 потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 37 становится ниже потенциала неинвертирующего входа упомянутого усилителя. Это приводит к переключению операционного усилителя 37 в состояние с высоким потенциалом на выходе.

Через светодиод оптрона 6 начинает протекать ток, и включается фототиристор оптрона, входящий в состав блокирующей цепи, подключенной через широтно-импульсный модулятор к управляющему входу усилителя мощности. Положительный потенциал с выхода блокирующей цепи запрещает формирование управляющих импульсов, и преобразователь выключается. Аналогично устройство работает и при других указанных выше аварийных ситуациях. 2 ил.

13092

Изобретение относится к радиотехнике, H частности к преобразователям постоянного напряжения с нссколькими выходами, и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоаппаратуры, средств связи и вычислительной техники специального и общего назначения.

Цель изобретения — повышение надежности преобразователя путем защиты его от изменений входного и выходных напряжений сверх заданных пределов, зашиты от i g перегрузок по току и короткого замыкания на выходах.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя с цепями управления; на фиг. 2 — схема выходных каналов преобразователя.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой содержит источник 1 первичного электропитания, источник 2 опорного напряжения, генератор 3 пилообразного напряжения, блокирующую цепь 4 с токозадающим резистором 5 и фоторезистором оптрона 6, управляемый делитель 7 из резистора 8 и фотодиода оптрона 9, развязывающий диод 10, широтноимпульсный модулятор 11 на операционном усилителе 12, усилитель 13 мощности, 25 силовой трансформатор 14, входную обмотку

15 силового трансформатора, вторичные обмотки 16 и 17 силового трансформатора, выпрямители 18 и 19, L С-фильтр 20, блок 21 сравнения, резистивный делитель 22, сглаживающий конденсатор 23, резистивный дели- 30 тель 24, разделительный конденсатор 25, линейный стабилизатор 26, цепь 27 задержки, блокирующие диоды 28 — 30, резистивные сумматоры 3! и 32, резистивный делитель 33 смещения на резисторах 34 — 36, операционный усилитель 37, резисторы 38 и 39 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение питания от источника 1 первичного электропитания поступает на источник 2 опорного напряжения и на усилитель 3 мощности. Выходное напряжение источника 2 опорного напряжения используется для питания генератора 3 пилообразноГО ни и ря жсн и я и III li poTll0-и м пу.1 ьс ного м Одулятора (П1ИМ) 1!. Генератор 3 пилообразного напряжения формирует импульсы на- 45 пряжепия треуголыюй формы, поступа ощие на инвертируюгций вход операционного усилителя 12, на другой его вход поступает напряжение с управляемого делителя 7. Г!ри этом на выходе операционного усилителя 12 формируются широтно-модулированные импульсы прямоугольной формы, поступаюгцие на управляющий вход усилителя 13 мощности, в процессе которого по первичной (входной) обмотке 15 силового трансформа.гора 14 протекают импульсы тока. Прямоугольные импульсы напряжения на вторичной обмотке 16 силового трансформатора 14 выпрямляются выпрямителем 8 и сглажи10

2 ваются на уровне среднего значения L(-фильтром 20. При этом на выходе первого канала устройства формируется выходное напряжение U1, величина которого определяется амплитудой и длительностью импульсов на выходе выпрямителя 18. Блок 21 сравнения сравнивает выходное напряжение U1 с эталоном, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения. Это осуществляется следующим образом.

При любых изменениях выходного напряжения, вызванных изменением входного напряжения или сопротивления нагрузки, блок

2! сравнения формирует сигнал paccorласования, который через светодиод оптрона 9 изменяет проводимость фотодиода оптрона

9 таким образом. что изменяется напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 12, которое приводит к изменению длительности импульсов на выходе

ШИМ 11. Это приводит к стабилизации напряжения на выходе первого канала устройства. Прямоугольные импульсы напряжения на вторичной обмотке !7 силового трансформатора 14 выпрямляются выпрямителем

19 и сглаживаются сглаживающим конденcaToðoM 23. Выпрямленное напряжение стабилизируется линейным стабилизатором 26 и поступает на выход второго канала устройства (напряжение U2).

Если значения напряжений на входе и выходе устройства находятся в заданных пределах, то и напряжения на выходе резистивного делителя 24 и на выходах резистивного делителя 33 смешения передаются через блокиру ощис диоды 28 и 29 и резистиьные сумматоры 31 и 32 на входы операционного усилителя 37 так, что на его выходе формируется сигнал с низким потенциа10м. В большей мере это определяегся номиналами резисторов 34 — 36 резистивного делителя 33 смещения. При этом ток через свстодиод оптрона 6 не протекает и защита не срабатызает.

Если напряжение на входе устройства станет меньше за JBHHol то и напряжение на выходе резистивгн>го делителя 24 уменьшается. При этом за счет параллельновстречпого включения блокирующих диодов

28 и 29 потенциал инвертируюшего входа операционного усилителя 37 станет ниже потенциала неинвертируюгцего входа упомянутого усилителя. Это приводит к переключению операционного усилителя 37 в состояние с высоким потенциалом на выходе.

Через светодиод оптрона 6 начинает протекать ток, включается фототиристор оптрона

6 и потенциал на выходе блокирующей цепи 4 становится по1о>кительным, который, пройдя через развязывающий диод 10, запрещает формирование ШИМ 11 управляющих импульсов и выключение преобразователяя.

Если напряжение на входе устройства становится больше заданного, то потенциал на выходе устройства. Кроме того, описанная в устройстве схема защиты сохраняет работоспособность в широком диапазоне регулирования напряжения U2, не требуя до55

13092

3 неинвертирующего входа операционного усилителя 37 становится больше заданного на инвертирующем входе упомянутого усилителя и последний переключается в состояние с высоким потенциалом на выходе, что приводит к срабатыванию защиты и выключе- 5 нию преобразователя.

Если напряжение Ul на выходе первого канала преобразователя становится больше или меньше заданного, например, в результате нарушения режима стабилизации на- 10 пряжения или короткого замыкания на выходе, то изменение этого напряжения с выхода резистивного делителя 22 через раздел ительный конденсатор 25 передается в точку соединения блокирующих диодов 28 и

29. Это приводит к тому, что потенциал неинвертирующего входа операционного усилителя 37 становится выше потенциала инвертирующего входа и операционный усилитель 37 переключается в состояние с высоким потенциалом на выходе. При этом 20 срабатывает защита с выключением преобразователя.

Если же напряжение U2 на выходе второго канала устройства становится больше или меньше заданного в результате нарушения работоспособности линейного стабилизатора 26 или короткого замыкания на выходе, то изменение этого напряжения с выходов резистивного делителя 33 смещения поступает на входы соответствующих резистивных сумматоров 31 и 32. Это приводит к тому, что потенциал неинвертирующего входа операционного усилителя 37 становится выше потенциала инвертирующего входа (за счет параллельно-встречного включения диодов 28 и 29) и операционный усилитель 37 переключается в состояние с высоким потенциалом на выходе. При этом снова срабатывает защита. Путем изменения номиналов резисторов 34 — 36 в рсзистивном делителе 33 смещения можно регулировать пороги срабатывания операционного усилителя 37. Резисторы 38 и 39 обратной связи 40 обеспечивают гистерезисный характер переключения операционного усилителя 37 в режиме компаратора.

Цепь 27 задержки, которая может быть выполнена в виде RC-цепи, и блокирующий диод 30 обеспечивают задержку срабатыва- 45 ния защиты на время включения устройства.

После срабатывания защиты устройство надо выключить и снова включить.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает формирование стабилизированных выходных напряжений в заданных пределах, защиту стабилизированного преобразователя и потребителей при изменении входного и выходных напряжений всех заданных пределов и коротком замыкании

4 полнительной регулировки и обеспечивая защиту линейного стабилизатора 26 за счет автоматической подстройки под оптимальный режим стабилизации. Действительно, для получения больших значений выходного напряжения UZ требуется и большое значение напряжения на входе линейного стабилизатора 26 (иначе упомянутый стабилизатор напряжения выходит из режима стабилизации). При этом соотношение между входным и выходным напряжениями линейного стабилизатора 26 оптимально и схема защиты остается работоспособной. Для получения меньших значений выходного напряжения U2 требуются и меньшие значения напряжения на входе линейного стабилизатора 26 (иначе из-за большой рассеиваемой мощности стабилизатор может выйти из строя). При этом соотношение между входными и выходными напряжениями линейного стабилизатора

26 останется тем же (т. е. оптимальным) и схема защиты будет работоспособна. Если оптимальное соотношение напряжений нарушено, то схема защиты сработает. Кроме того, схема защиты сработает и в случае, если происходит пробой или обрыв регулирующего элемента линейного стабилизатора 26.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой, содержащий источник опорного напряжения, предназначенный для подключения входом к выходу источника первичного электропитания, усилитель мощности с силовым трансформатором на выходе, широтно-импульсный модулятор на операционном усилителе, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, неинвертирующий — к выходу управляемого делителя, а выход — к входу усилителя мощности, первый канал выходного стабилизированного напряжения с выпрямителем, LC-фильтром, блоком сравнения и блоком оптронной обратной связи, состоящим из светодиода оптрона и управляемого делителя из фотодиода оптрона и резистора, подключенного к выходу источника опорного напряжения, второй канал выходного стабилизированного напряжения с выпрямителем, сглаживающим конденсатором и линейным стабилизатором, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя путем защиты от изменений входного и выходных напряжений сверх заданных пределов, защиты от перегрузок по току и короткого замыкания на выходах, введены блокирующая цепь на тиристорном оптроне, операционный усилитель, два резистивных делителя, резистивный делитель смещения из трех последовательно соединенных резисторов, три блокирующих диода, два резистивных сумматора, два резистора обратной связи, разделительный конденсатор, цепь за1309210

Фиг 1 г:.остави геги О. Ме ггерякова

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верее Корректор A. 0бр1 чар

Заказ 446г5! Тираж 661 11однисное

ВНИИПИ Государственного комитета СО.Р но делам изобретений и открытий !

13035, !У1осква, Ж- — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое ггредггриятгге, г. Ужгород, i,÷. Проека ная. 4

5 держки и развязывающий диод, причем ре зистивные делители включены соответственно в первый и второй каналы преобразователя, резистивный делитель смещения включен на выходе линейного стабилизатора, блокирующая цепь из последовательно соединенных резистора и фототиристора оптрона, вход которой предназначен для подключения к выходу источника первичного электропитания, а ее выход — к аноду развязывающего диода, катод которого под- 10 ключен к неинвертирующему входу операционного усилителя широтно-импульсного модулятора, выход первого резистивного делителя через разделительный конденсатор подключен к выходу второго резистивного делителя, к катоду первого и аноду второго блокирующих диодов, анод первого из них подключен к первому входу первого резистивного сумматора, катод второго блокирующего диода подключен к первому входу второго резистивного сумматора, точка соединения первого и второго резисторов резистивного делителя смещения подключена к второму входу первого резистивного сумматора, точка соединения второго и третьего резисторов упомянутого делителя подключена к второму входу второго резистивного сумматора, выходы первого и второго резистивных сумматоров подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя, выход которого соединен со светодиодом тиристорного оптрона и через первый и второй резисторы обратной связи подключен соответственно к неинвертирующему входу операционного усилителя и выходу второго резистивного делителя, выход цепи задержки, подключенной к выходу линейного стабилизатора, через третий блокирующий диод соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.