Способ защиты импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания , в том числе в многоканальных источниках с разнополярными стабилизированными выходными напряжениями . Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения с защитой заключается в том, что преобразуют входное постоянное напряжение в последовательность однополярных импуль-. сов прямоугольной формы, регулируют их длительность посредством сигнала управления и преобразуют в вькодное постоянное напряжение, формируют сигнал рассогласования путем сравнения выходного напряжения с опорньп, формируют сигнал управления путем широтно-импульсной модуляции в моменты равенства сигнала рассогласования и внешнего задающего пилообразного напряжения с постоянной составляющей той же полярности, что и сигнал рассогласования , при неисправности в выходной цепи по сигналу включения защиты формируют сигнал защиты. По сигналу включения защиты смещают пилообразное напряжение на величину постоянного напряжения противоположной полярности, отличную от уровня сигнала рассогласования настолько, что исключаются моменты равенства задающего пилообразного напряжения сигналу рассогласования, и формируют сигнал защиты, запрещающий преобразование входного напряжения в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы на время действия сигнала включения защиты. При этом осуществляют фиксирование сигнала рас- :согласования на уровне, близком нулевому . 2 ил. с i€ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) 0 (Ill 1 (5D 4 С 05 Е 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4013022/24-07 (22) 29.01.86 (46) 23.08.87. Бюл. 11- 31 (72) С.С.Белов и В.Т»Диденко (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1005240, кл.G 05 Р 1/569, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 741248, кл. С 05 F 1/56, 1980. (54) СПОСОБ ЗА1ЦИТЪ1 ИМПУЛЬСНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания, в том числе в многоканальных источниках с разнополярными стабилизированными выходными напряжениями. Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения с защитой заключается в том, что преобразуют входное постоянное напряжение в последовательность однополярных импуль-. сов прямоугольной формы, регулируют их длительность посредством сигнала управления и преобразуют в выходное постоянное напряжение, формируют сигнал рассогласования путем сравнения выходного напряжения с опорным, формируют сигнал управления путем ши— ротно-импульсной модуляции в моменты равенства сигнала рассогласования и внешнего задающего пилообразного напряжения с постоянной составляющей той же полярности, что и сигнал рассогласования, при неисправности в выходной цепи по сигналу включения защиты формируют сигнал защиты. По сигналу включения защиты смещают пилообразное напряжение на величину постоянного напряжения противоположной полярности, отличную от уровня сигнала рассогласования настолько, что исключаются моменты равенства задающего пилообразного напряжения сигналу рассогласования, и формируют сигнал защиты, запрещающий преобразование входного напряжения в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы на время действия сигнала включения защиты. При этом осуществляют фиксирование сигнала рассогласования на уровне, близком нулевому. 2 ил.

2297,5

15 !

1

133

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании вторичных источников питания.

Цель изобретения — повьппение надежности стабилизации и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена временная диаграмма сигналов; на фиг.2 — структурная схема устройства., реализующего предлагаемый способ.

На фиг.1 приняты следующие условные обозначения: U — последовательпр ность однополярных прямоугольных импульсов, преобразованных из входного напряжения; :„ — длительность однополярных импульсов, преобразованных из входного напряжения, U — сигнал

3 управления — длительность импуль1 са сигнала управления; U — сигнал задающего пилообразного напряжения;

U в — зона регулирования, амплитуда пилообразного напряжения; U — постоянная составляющая пилообразного напряжения; U — сигнал включения заЩиты; t вкл ва момент фоРМир ния сигнала включения защиты;U о напряжение смещения при срабатывании защиты; в,„„ „„ — момент прекращения действия сигнала включения защиты; Б,„„ — сигнал защиты, запрещающий преобразование входного напряжения, Ю вЂ” сигнал рассогласования.

«I

Устройство — импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой (фиг.2) — содержит: блок i защиты и генератор 2 пилообразного напряжения, выходы которых подключены к входам узла 3 смещения пилообразного напряжения, ключевой регулирующий элемент 4, к входу которого подключен выход модулятора 5 длительности импульсов, а к входу последнего подключены ограничительный элемент 6 и согласующее звено 7, усилитель 8 рассогласования, выходом подключенный к входу согласующего звена 7, источник 9 опорного напряжения, DLCфильтр 10 и делитель 11 напряжения.

Способ защиты импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока заключается в следующем.

Входное напряжение постоянного тока преобразуют в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы U, которые затем преобразуют в выходное напряжение

U >ö„ постоянного тока. Путем сравнения выходного напряжения с опорным напряжением U» формируют сигнал рассогласования дП . Поддержание выP ходного напряжения на заданном уровне реализуют путем регулирования. длительности импульсов сигнала управления U который формируют по принципу широтно-импульсной модуляции п ри сравнении сигнала рассогласования

ЬБ с задающим пилообразным напряже1 нием U„„, e M io To HH составляющую одинаковой полярности с сигналом рассогласования ЬП . ПосредР ством сигнала управления U управля J ют преобразованием входного постоянного напряжения в последовательность однополярных импульсов U„, длительность которых с равна длительности вр импульсов сигнала управления U

При обрыве обратной связи, отклонениях выходного напряжения от заданного номинального значения выше или ниже определенного уровня или корот25 ком замыкании формируют сигнал включения защиты П (момент времени

), по которому смещают пив а. @ 1 лообразное напряжени U на определенную величину U „ противополож-.

10 ной полярности, фиксируя при этом сигнал рассогласования лБ на уровГ не, близком к нулевому, чтобы исключить изменение полярности сигнала рассогласования и формирование уп35 Равляющего си нала. В Резуль а е фор мируют сигнал защиты U „, запрещающий операцию преобразования входного постоянного напряжения в последовательность однополярных прямоугольных

40 импульсов, устанавливая тем самым нулевой уровень выходного напряжения на время действия сигнала включения защиты U 0ö (до момента времени "выхв,за@ )

45 Устройство (импульсный стабилиза. тор напряжения постоянного тока с защитой) работает следующим. образом.

На вход устройства поступает выпрямленное нестабилизированное на50:пряжение Б „ . В рабочем режиме ключевой регулирующий элемент 4 переключается под воздействием импульсов управления U, поступающих на его управляющий вход с выхода модулятора

5 длительности импульсов, и формирует последовательность прямоугольных импульсов Uä, полярность которых соответствует полярности входного напряжения Пв„; а длительность с„ щий уровень напряжения U „, который удерживает ключевой регулирующий элемент 4 в выключенном состоянии, в результате чего на выходе устройства устанавливается нулевой уровень напряжения U („ =О. Сигнал

I рассогласования nU стремится измеP нить полярность, так как (По„/) О. Orраничительный элемент 6, включенный между выходом согласующего звена 7 и общей шиной, устанавливает на первом входе модулятора 5 уровень напряжения, близкий нулевому(., который не совмещается с зоной регулирования U модулятора 5. Поэтому можно считать, что сигнал рассогласования 6U пракP тически не изменил свою полярность.

Модулятор 5 поддерживает на .входе

\ ключевого регулирующего элемента 4 запирающий сигнал до тех пор, пока блок

1 защиты не снимет сигнал включения

U, что произойдет после устранения причин, вызвавших перенапряжение или короткое замыкание выходной цепи.

В этом случае узел 3 смещения пилообразного напряжения смещает пилообразное напряжение U(,„ на постоянную составляющую U первоначальной величины и полярности, в результате чего возобновляется рабочий режим устройства.

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой может быть использован при построении многоканального источника питания с защитой. При этом каждый канал такого источника будет включать все узлы предлагаемого устройства, за исключением генератора пилообразного напряжения и блока защиты, которые будут общими узлами для всех каналов. В случае, если все каналы источника питания формируют выходные напряжения одной полярности, то общим для всех каналов будет также и узел смещения пилообразного напряжения, выход которого будет подключен к вторым входам модуляторов всех каналов.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить функции защиты при импульсной стабилизации постоянного напряжения и одновременно повысить надежность в аварийных режимах. При неисправности, возникшей в выходной цепи, по сигналу включения защиты выходное напряжение устанавливается на нулевой уровень, з l 332297 длительности импульсов управления Г (DLC-фильтр 10 сглаживает импульсы

Un и формирует на выходе устройства относительно общей шины постоянное напряжение U,„. С выхода делителя

11 напряжение и 0 „„(пс1), пропорциональное выходному, поступает на второй вход усилителя 8 сигнала рассогласования, на первый вход которого подается опорное напряжение

/11 „(c n П,(„ с выхода источника 9 опорного напряжения.

Усиленйый сигнал рассогласования

dUP посредством согласующего звена 7 согласуется с зоной регулирования ф модулятора 5 длительности импульсов, на первый вход которого он поступает. На второй вход модулятора

5 с выхода узла 3 смещения пилообраз- 20 ного напряжения поступает сигнал U„„ пилообразного напряжения, смещенный относительно нулевого уровня на опре- . деленную величину постоянного напряжения Б, полярность которого при от- 25 сутствии сигнала включения защиты соответствует полярности условного сиг( нала рассогласования gU . Модулятор

5 длительности импульсов сравнивает сигнал пилообразного напряжения и

1 условный сигнал рассогласования DUО и формирует импульсы управления U длительность 7 которых определяет3 ся моментами равенства сигналов пилообразного напряжения. U„(, и рассогла ..

I ((((35 сования bU . Пилообразное напряжение

U„ формируется генератором 2 и поступает на второй вход узла 3 смещения пилообразного напряжения, на первый вход которого подается от допол- 4О нительного источника питания постоянное напряжение UAO„ ñîîòâåòñòâóþùåé полярности. При недопустимом отклонении выходного напряжения от эаданного номинального значения U „ или при 4б выл коротком замыкании, а также при обрыве обратной связи блок 1 защиты формирует сигнал включения защиты U который подается на третий вход узла

3 смещения пилообразного напряжения, последний осуществляет смещение пилообразного напряжения U на велиолож ную по полярности и превышающую по абсолютному значению величину Uc.

При этом исключается момент равенства пилообразного напряжения и условного сигнала рассогласования, и модулятор

5 формирует на своем выходе запираю1332297 т.е. питаемая аппаратура отключается и предохраняется от неисправности.

В предлагаемом изобретении управ ление смещением задающего пилообраз ного напряжения позволяет при схемиой реализации способа использовать модулятор длительности импульсов как для формирования сигнала управления в рабочем режиме, так и для формирования сигнала защиты, запрещающего преобразование входного напряжения, в аварийном режиме, что заметно упрощает реализацию способа. При этом достигается и высокое быстродействие срабатывания защиты.

Формула изобретения

Способ защиты импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока, заключающийся в том, что преобразуют входное постоянное напряжение в поси»

К преимуществу изобретения следует отнести и простоту схемной реализации многоканального устройства им- 20 пульсной стабилизации постоянного напряжения. При этом генератор пилообразного напряжения и блок защиты являются общими узлами для всех каналов (а при однополярных выходных 25 напряжениях общим будет и узел смещения пилообразного напряжения) и при неисправности в любом канале по сигналу блока защиты на выходах всех каналов устанавливаются нулевые уровни. 30 ледовательность однополярных импуль= сов прямоугольной формы, регулируют их длительность посредством сигнала управления и преобразуют в выходное постоянное напряжение, формируют сигнал рассогласования путем сравнения выходного напряжения с опорным напряжением, формируют сигнал управления путем широтно-импульсной модуляции в моменты равенства сигнала рассогласования и внешнего задающего пилообразного напряжения с постоянной составляющей той же полярности, что и сигнал рассогласования, при неисправности в выходной цепи по сигналу включения защиты формируют сигнал защиты, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности стабилизации и расширения функциональных возможностей, смещают по сигналу включения защиты пилообразное напряжение на величину постоянного напряжения противоположной полярности, отличную от уровня сигнала рассогласования настолько, что исключаются моменты равенства задающего пилообразного напряжения сигналу рассогласования, и формируют сигнал за/ щиты, запрещающий преобразование входного напряжения в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы на время действия сигнала включения защиты, при этом осуществляют фиксирование сигнала рассогласования на уровне, близком нулевому.

1332297

Составитель Г.Мачавариани

Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Редактор Е.Папп

Заказ 3831/43 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4