Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Целью изобретения является предотвращение перенапряжения на выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке. При перекрестном соединении цепи обратной связи при включении преобразователя до достижения на его выходе значения номинального напряжения через диодную цепочку 30 запирается транзистор 21, при этом конденсатор 16 заряжается до напряжения , превьшающего опорное напряжение источника 10. На несколько периодов рабочей частоты на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень сигнала , воздействующий через формирователь 12 на силовые транзисторы усилителя 1 мощности, которые закрываются , обеспечивая тем самым снижение выходного напряжения, вследствие чего тракзистор 21 отпирается, прекращается воздействие на узел защиты. Выходное напряжение повьшается до уровня, при котором снова запирается транзистор 21, и далее цикл повторяется. 1 ил. § (Л г::: Ьгрузка П s . I а - ff - в - г со со о Oi

(19) (11) (б1) 4 Н 02 М 3/335 С 05 F !/569

I т к) СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е

Ж ф(° ., СОГОЗ СОВЕТСКИХ

- . 4Я4 -, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

,.у.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4016798/24-07 (22) 06.02.86 (46) 15.08.87. Бюл. № 30 (71) Научно-производственное объединение "Импульс" им. XXV съезда КПСС (72) А.С.Баскин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 459771, кл. G 05 F 1/569, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 11415427, кл, Н 02 М 3/335, 1983. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Целью изобретения является предотвра— щение перенапряжения на выходе гри перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке. При перекрестном соеди.нении цепи обратной связи при включении преобразователя до достижения на его выходе значения номинального напряжения через диодную цепочку 30 запирается транзистор 21, при этом конденсатор 16 заряжается до напряжения, превышающего опорное напряжение источника 10. На несколько периодов рабочей частоты на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень сигнала, воздействующий через формирователь 12 на силовые транзисторы усилителя 1 мощности, которые закрываются, обеспечивая тем самым снижение выходного напряжения, вследствие чего транзистор 21 отпирается, прекращается воздействие на узел защиты. Выходное напряжение повышается до уровня, при котором снова запирается транзистор 21, и далее цикл повторяется.

1 ил.

13307

Изобретение Относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Цель изобретения — предотвращение перенапряжения на выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке.

На чертеже изображена принципиад... — 10 ная злектрическая схема стибилизирова<гного преобразователя постоянного напряжения.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения содержит тран- 15 зисторнь<й усилитель 1 мощности, входом соелиненньп1 с выводами для подключения вх..-,п го напряжения, а выходом через тр;<псформатор 2, выпрямитель 3 и i1r:rrIbTp 4 — С ПОЛОжИтЕЛЬНЫМ 5 И От- 20

pIfua T<.»I IIым 6 силовыми выводами для поцкл<оч< Ия нагрузки, к которой такке пснск-11очегп < с соблюдением полярностrl по-< зъител1.ный 7 и отрицательный 8 выв <1,1 <1с г и Обратной связи, подсоеди- 5

H< II HI IÑ I< ВХОДУ ШИРОТНО ИМПУЛЬСНОГО мо,< ..лятс р» 9, другими входами соединенн< 1о с источником 10 опорного напряжсll <я и г<ыходом генератора 11 пил:с: р I . « <, Напряжения, а выходом — 30 с .,". Irlr; 111 входов формирователя 12

45 растаю11<иь< напряжением входом соедии < н с 111<водами для подключения входного на пряжепия, а выходом — с входом vçëà 20 ко< троля напряжения, вьгполненноl о 1 а траrIçисторе 21, коллектор

KCI

I гате,ff (IIII < источника 19, а через вто с

<<хо;го .-< —:":;,:ходу уз 1а 13 защиты от порогpy; rf, О, irlrfì входом (А) соеди1«"И<ого <. 11стс1«ником 10 опорного напряг. Iir: . Входная LI< пь датчика 14 тока п<.р; . ру ли последовательно вклю-:с н;,: .;:,r:.;; .,frîr f пепи усилителя 1 мощ- 40 нс,< Tll, »<ьгход зашунтирован последова<т .г<,i::;Ir и; 1 ью из .1ервого диода 15, f«. II;i< 1.1<:а г< ра 1f и резистора 17. Об— шая т«к,l диода 15 и конденсатора 16

co<.;IIII 1<а другим Входом (Б) узла 13 .«;<ц<гь1, а общая точка конденсатора !6 и р .зистора 17 — с выходом г= нерат <р;1 11 пилообразного напряжения ч -.гс з р<»,п<.тор 18. Вспомогательный lfc 1 r 1rfèl 1 9 пита ния с IIJIQBHo на- 50

16

2 рой диод 24 — к общей точке конденсатора 16 и первого диода 15. База транзистора 21 через стабилитрон 25 и резистор 26 соединена с положительным выводом источника 19 питания, а через резистор 27 — с отрицательным выводом.

Между положительным силовым выводом 5 и положительным выводом 7 цепи обратной связи включен резистор 28 связи, а между соответствующими отрицательными выводами 6 и 8 — резистор 29 связи. Последовательная диодная цепочка 30 включена между базой транзистора 21 и отрицательным силовым выводом 6, а дополнительный резистор 31 включен между положительным силовым выводом 5 и отрицательным выводом 8 цепи обратной связи.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

В широтно-импульсном модуляторе 9 происходит сравнение опорного напряжения источника 10 с суммой пилообразного напряжения и выходного напряжения стабилизированного преобразователя. Выходные импульсы широтно-импульсного модулятора 9 поступают на вход формирователя 12 управляющих импульсов, формирующего импульсы, поступающие на управляющие входы (<1. — Z) усилителя 1 мощности и обеспечивающие его работу со скважностью выходного напряжения, необходимой для поддержания выходного напряжения стабилизированного преобразователя на заданном уровне, т.е. имеет место режим стабилизации выходного напряжения. При этом выходные импульсы датчика 14 тока перегрузки, пропорциональные выходным импульсам тока усилителя 1 мощности, через диод 15 и резистор 17 заряжают конденсатор 16 до амплитудного значения импульсов датчика 14 тока. Сумма напряжения на конденсаторе 16 и пилообразного напряжения на резисторе 17, поступающая на вход

Б узла 13 защиты (в качестве которого может быть использован операционный усилитель или компаратор), меньше опорного напряжения на входе А последнего. При этом отсутствует воздействие узла 13 защиты на формирователь 12 управляющих импульсов.

При возникновении перегрузки по току на выходе стабилизированного преобразователя амплитуда импульсов напряжения на выходе датчика 14 тока

16 л сатора 16 через входную цепь узла 13 защиты.

По мере разряда конденсатора 16 в интервалы времени, когда сумма постоянного напряжения на конденсаторе 16 и пилообразного напряжения на резисторе 17 станови-,ся меньше опорного напряжения источника 10, на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, обеспечивающий путем воздействия на формирователь 12 формирование короткого выходного импульса усилителя мощности. В результате медленного снижения напряжения на кснденсаторе 16 продолжительность открытого состояния транзисторов усилителя 1 мощности плавно увеличивается и скважность импульсного напряжения, поступающего с выхода выпрямителя 3 на вход индуктивно-емкостного фильтра 4, медленно уменьшается от большой до рабочего значения, определяемого широтно †импульсны модулятором 9. Большие длительности пауз по сравнению с длительностями импульсов в начале процесса включения обеспечивают такой разряд дросселя фильтра 4 в паузе каждого полупериода рабочей частоты, что ток дросселя нарастает медленно, без превышения в пусковом режиме его установившейся величины. Пропорционально

1 оку дросселя нарастают амплитуды импульсов коллекторного тока силовых транзисторов усилителя мощности, а их величины при включении не превышают значений установившегося режима, В дальнейшем конденсатор 16 разряжается до уровня, определяемого напряжением на выходе датчика 14 тока перегрузки. Сумма этого напряжения и пилообразного напряжения на резисторе 17 становится при этом ниже напряжения опорного источника 10 и на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, не оказывающий влияния на установившийся режим работы стабилизированного преобразователя.

Соединение силовых выводов 5 и 6 стабилизированного преобразователя с однополярными выводами 7 и 8 цепи обратной связи непосредственно на нагрузке обеспечивает возможность стабилизации напряжения на удаленной нагрузке. Резисторы 28 и 29 предотвращают перенапряжение на нагрузке при обрыве проводников, соединяющих выводы нагрузки с выводами 7 и 8 цепи обратной связи.

При дальнейшем повышении выходного 5р напряжения вспомогательного источника 19 транзистор 21 открывается током, поступающим в его базу через резистор 26 и стабилитрон 25, и шунтирует резистор 23 делителя напряжения. 55

Диод 24 запирается, в результате чего прекращается заряд конденсатора 16 с выхода узла 20 контроля напряжения °

Начинается медленный разряд конденЛ 13307 перегру..к увеличивается. Конденсатор 16 через диод 15 и резистор 17 заряжается до наибольшей амплитуды этих импульсов. В результате сумма пило5 образного напряжения на резисторе 17 и постоянного напряжения на конденсаторе 16 на части полупериода превышает опорное напряжение. При этом на выходе узла 13 защиты появляются им- 1ð пульсы, воздействующие на формирователь 12 таким образом, что скважность управляющих импульсов, а следовательно, и импульсов на выходе усилителя 1 мощности возрастает. Выходное напряжение стабилизированного преобразователя падает, а выходной ток определяется порогом ограничения узла

13 защиты и остается неизменным при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до полного короткого замыкания, т,е. имеет место режим стабилизации выходного тока.

После снятия перегрузки нормальный режим стабилизации выходного на- 25 пряжения автоматически восстанавливается.

При включении стабилизированного преобразователя выходное напряжение вспомогательного источника 19 питания поступает на вход узла 20 контроля напряжения. Когда его величина еще не достигла установившегося значения, ток, поступающий через резистор 26 и стабилитрон 25, не создает

35 на резисторе 27 напряжения, достаточного дня отпирания транзистора 21, который при этом закрыт. Падение напряжения на резисторе 23 через диод

24 и резистор 17 заряжает конденса- 4р тор 16 до напряжения, значительно превышающего напряжение источника 10 опорного напряжения, на выходе узла

13 защиты устанавливается уровень, воздействующий на формирователь 12

45 управляющих импульсов таким образом, что силовые транзисторы усилителя 1 мощности остаются закрытыми.

1330716

Предположйм, что выводы цепи обратной связи соединены с силовыми выводами на удаленной нагрузке с нарушением полярности, т.е. перекрестно.

При включении стабилизированного преобразователя, когда напряжение на его силовых выводах еще не достигает номинального значения, по цепи: положительный силовой вывод 5, отрицательный вывод 8 цепи обратной связи, резистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6 — проходит ток и напряжение на резисторе 27 прикладывается в обратном направлении к переходу база — змиттер транзистора 21, который запирается, на резисторе 23 появляется напряжение, заряжающее через диод 24 и резистор 17 конденсатор 16 до величины, превышающей опорное напряжение источника 10. 20

При этом на несколько периодов рабочей частоты на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень сигнала, воздействующий на формирователь 12 управляющих импульсов таким образом, что силовые транзисторы усилителя 1 мощности закрываются и выходное напряжение стабилизированного конвертора снижается. Ток цепи: положительный силовой вывод 5, отрицательный вывод 8 30 цепи обратной связи, резистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6 — становится меньше тока, поступающего от вспомогательного источника 19 через резистор 26 и стаби- 35 литрон 25. Транзистор 21 отпирается, шунтируя резистор 23. Конденсатор 16 начинает медленно разряжаться через входную цепь узла 13 защиты. По мере его разряда постепенно прекращается 40 воздействие узла 13 защиты на скваж-, ность выходных импульсов усилителя 1, мощности, которая снова определяется широтно †им IbcHbIM модулятором 9.

Выходное нагряжение стабилизирован- 45 ного преобразователя повышается до уровня, когда снова запирается транзистор 21, и далее цикл повторяется.

Если имеет мест частичное перекрестное соединение выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке, когда отрицательный силовой вывод 6 соединен с положительным Bbl водом 7 цепи обратной связи, а цепь отрицательного вывода цепи обратной связи разорвана, при включении стабилизированного преобразователя, когда напряжение íà его силовых выводах еще не достигает номинального зиа ия, ток протекает llo цепи: положительный силовой вывод 5, дополнительный резистор 31, резистор 27, диодиая цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6. Транзистор 21 запирается обратным напряжением на резисторе 27, и далее процесс происходит, как в случае полного перекрестного соединения выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке.

Число диодов в цепочке 30 выбирается с учетом падений напряжений на них, напряжения на эмиттерном переходе транзистора 21 и падения напряжения на проводе, соединяющем отрицательный силовой вывод 6 с нагрузкой.

Таким образом, изобретение предотвращает перенапряжение. иа выходе стабилизированного преобразователя постоянного напряжения при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке, что повышает эксплуатационную надежнос. ь вторичных источников электропитания, использующих предлагаемый стабилизированный преобразователь, особенно при наладке радиотехнической аппаратуры и средств вычислительной техники. формула и з о б р е т е н и я

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный усилитель мошиости, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом через трансформатор, выпрямитель и фильтр — с силовыми выводами для подключения нагрузки, выводы цепи обратной связи, предназначенные для соединения с нагрузкой и подключенные к входу широтно-импульсного модулятора, другими входами соединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пилообразного напряжения, а выходом — с одним входом формирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющим входам усилителя мощности, а другим входом — к выходу узла защиты от перегрузки, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входная цепь которого включена в выходной цепи усилителя мощности, а выход эашунтирован последовательной цепью из перСоставитель 0.Овсянников

Редактор Е.Копча Техред И.Верес Корректор А.Обручар

Заказ 3590/55 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óëòoðoä, ул.Проектная, 4

7 1330 вого диода, конденсатора и резистора, причем общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла защиты, а общая точка конденса5 тора и резистора — с выходом генератора пилообразного напряжения, вспомогательный источник плавно нарастающего напряжения, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом — с входом узла контроля напряжения, выполненного на транзисторе, коллектор которого подключен к средней точке реэисторного делителя напряжения, соединенного с выходом вспомогательного источника, а через второй диод — к укаэанной

716 в общей точке конденсатора и первого диода, резисторы связи, включенные между однополярными силовыми выводами и выводами цепи обратной связи, отличающийся тем, что, с целью предотвращения перенапряжения на выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке, в него введены последовательная диодная цепочка, включенная между базой транзистора узла контроля напряжения и отрицательным силовым выводом, и дополнительный резистор, включенный между положительным силовым выводом и отрицательным выводом цепи обратной связи.