Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электро технике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повьппение надежности работы. Силовой канал составляют последовательно включенные сетевой выпрямитель 1, регулируемый преобразователь 2 напряжения и выходной выпрямитель 3. В канал управления входят задаюW че щий генератор 8, триггер 9, селекторы 10, II импульсов, усилитель 12 .сигнала обратной связи, компаратор 13, пороговый узел 16 и генератор 28 пилообразного напряжения. Кроме того, в источнике имеются датчик 44 нагрузочного тока, узел 4 защиты и согласующий усилитель 14. Благодаря реализации блокировки согласующего усилителя 14 и узла 4 защиты сигналами с соответствующих выходов генератора 28 пилообразного напряжения и порогового узла 16, а также воздействия последнего на времязадающее звено пуска генератора 28 исключаются зависимость качества мягкого включения от соотнощения параметров конденса- , торов 42 и 32 и их разброса, а также дребезг порогового узла 16. Одно и то же времязадающее звено используется в данном случае для обеспечения мягкого включения и задержки начала контроля по нижнему уровню выходного напряжения узла защиты. 2з.п.ф-лы, ил, (Л QO 4 ОО О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Н 02 М 7/155

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " :

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4077598/24-07 (22) 16.06.86 (46) 23.10.87. Бюл. Ф 39 (72) Ю.К.Швецов и Г.В.Валькер (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 586531, кл. Н 02 M 3/335, 1973.

Баскин А.С. Источник питания с бестрансформаторным входом.: Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. — M. Радио и связь, 1982, вып. 22, с. 172-175. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение надежности работы.

Силовой канал составляют последовательно включенные сетевой выпрямитель 1, регулируемый преобразователь

2 напряжения и выходной выпрямитель

3. В канал управления входят задающий генератор 8, триггер 9, селекторы !О, 11 импульсов, усилитель !2 сигнала обратной связи, компаратор 13, пороговый узел 16 и генератор 28 пилообразного напряжения. Кроме того, в источнике имеются датчик 44 нагрузочного тока, узел 4 защиты и согласующий усилитель 14. Благодаря реализации блокировки согласующего усилителя 14 и узла 4 защиты сигналами с соответствующих выходов генератора

28 пилообразного напряжения и порогового узла 16, а также воздействия последнего на времязадающее звено пуска генератора 28 исключаются зависимость качества мягкого включения от соотношения параметров конденсаторов 42 и 32 и их разброса, а также дребезг порогового узла 16. Одно и то же времязадающее звено используется в данном случае для обеспечения мягкого включения и задержки начала контроля по нижнему уровню выходного напряжения узла защиты. 2 з.п.ф — лы,1 ил.

99 47

Ч) 1 !347!36 2

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испольэования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стабилизирующего источника напряжения постоянного тока.

Источник содержит сетевой выпрямитель (с фильтром), регулируемый преобразователь 2 напряжения, выходной выпрямитель 3 (с фильтром), узел

4 защиты с сигнальными 5 и 6 и блокирующим 7 входами, задающий генератор 8, триггер 9, селекторы 10 и 11 импульсов, усилитель 12 сигнала обратной связи, компаратор !3, согласующий усилитель 14, вспомогательный источник 15 напряжения постоянного тока, пороговый узел !6 со стабилитроном 17, резисторами 18-24 и транзисторами 25-27, генератор 28 пилообразного напряжения с времязадающим звеном пуска, состоящим из диода 29, резисторов 30 и 31 и конденсатора 32, стабилизатором тока, состоящим из первого транзистора 33 и резисторов

34 и 35, вторым 36 и третьим 37 транзисторами, диодом 38, резисторами

39-41 и конденсатором 42, стабилизатор 43 напряжения, датчик 44 нагрузочного тока. Источник содержит входные 45 и 46 и выходные 47 и 48 выводы, предназначенные для подключения соответственно первичного источника питания переменного тока и нагрузки, и выводы 49-52 двух управляющих входов регулируемого преобразователя 2 напряжения.

Питающий вход регулируемого преоб. разователя 2 напряжения через сетевой выпрямитель 1 соединен с входными выводами 45 и 46, а выход через выходной выпрямитель 3 — с выходными выводами 47 и 48. Вход вспомогательного источника 15 напряжения постоянного тока соединен с входными выводами 45 и 46, а выход — с питающим входом порогового узла 16 и через стабилизатор 43 напряжения с питающим входом генератора 28 пилообразного напряжения. Выход задающего генератора 8 соединен с входом триггера 9 и тактовым входом генератора 28 пилооб— разного напряжения. Первые входы селекторов 10 и 11 импульсов подключены к соответствующим выходам триггера 9, вторые входы — к выходу компаратора 13, соединенного входом с первым выходом генератора 28 пилообразного напряжения, а выходы — к управляющим входам регулируемого преобразователя 2 напряжения. Вход усилителя 12 сигнала обратной связи подключен к выходным выводам 47 и 48, а выход — к управляющему входу генератора 28 пилообразного напряжения.

Сигнальные входы узла 4 защиты соединены с выходами выходного фильтра

3 и датчика 44 нагрузочного тока, а выход через согласующий усилитель

14 — с вторыми входами селекторов 10 и ll импульсов. Один из выходов поро-. гового узла 16 соединен с блокирующим входом согласующего усилителя 14, другой вход — с пусковым входом генератора 28 пилообразного напряжения.

Второй выход последнего подключен к

25 блокирующему входу узла 4 защиты.

Пороговый узел 16 выполнен в виде транзисторного усилителя с положительной обратной связью.

В генераторе 28 пилообразного напряжения конденсатор 42, включенный на токовом входе и первом выходе генератора 28, соединен последовательно со стабилизатором тока, выполненным на элементах 33-35. Базо35 вая цепь транзистора 33 является управляющим входом генератора 28.

Эмиттер-коллекторный переход транзистора 36 через резистор 39 в цепи эмиттера и диод 38 в цепи коллектора

4 подключен к выводам стабилизатора тока. База транзистора 37 через резистор 41 соединена с базой транзистора

36, а коллекторная цепь является вторым выходом генератора 28. Времяза—

45 дающее звено (элементы 29-32) пуска включено между базой транзистора 36 и соответствующей обкладкой конденсатора 42 и выполнено с разрядным входом (элементы 31 и 32), являющимся пусковым входом генератора 28.

Источник работает следующим образом.

При включении источника напряжение сети, выпрямленное и сглаженное выпрямителем 1, подается на преобразователь 2, а через вспомогательный источник !5 и стабилизатор 43 — в канал управления. Однако включения преобразователя 2 не происходит до тех

13471 пор, пока выходное напряжение вспомогательного источника 15 не достигает номинальной величины. До этих пор стабилитрон 17 и транзистор 25 порогового узла 16 закрыты, а транзисторы 26 и 27 открыты. При этом транзистор 26 через согласующий усилитель

14 блокирует прохождение импульсов управления от задающего генератора 8

10 на преобразователь 2, а транзистор

27 шунтирует времязадающее звено пуска генератора 28 пилообразного напряжения. Транзисторы 36 и 37 генератора 28 открыты и крутизна пилообразного напряжения на конденсаторе

42 максимальна, а на узел защиты через открытый транзистор 37 подается сигнал, имитирующий сигнал с выхода выпрямителя 3. Вследствие этого с выхода компаратора 13 на соответствующие входы селекторов 10 и 11 пос15

20 тупают вычитающие импульсы максимальной длительности.

В компараторе 13 сравнивается

1 опорное напряжение с напряжением пилы . Когда напряжение нпилы превосходит напряжение опоры, на выходе компаратора 13 формируется вычитающий импульс, пропорциональный разности этих напряжений. Когда напряжение вспомогательного источника

15 напряжения достигает номинальной величины, стабилитрон 17 и транзистор 25 открываются, а транзисторы

26 и 27 закрываются. Через резисторы 22 и 19 с коллектора транзистора

26 в базу транзистора 25 подается сигнал обратной связи. Этим сигналом

30

35 провалах напряжения в точке срабатывания, чем исключается возможное формирование нескольких сигналов (дребезг порогового блока 16). При этом транзистором 26 снимается сигнал блокировки с селекторов 10 и 11, но остаются вычитающие импульсы максимальной длительности от компаратора 13. На управляющие входы преобразователя 2 подаются импульсы, дли50 тельность которых равна разности длительности импульсов от триггера 9 и компаратора 13. Эта длительность в начальный момент составляет (0,51,5)мкс. По мере заряда конденсатора

32 базовыми токами транзисторов 36 и 37 генератора 28 длительность управляюших импульсов на преобразовате55 транзистор 25 удерживается в откры- 40 том состоянии при больших пульсациях, 36

4 ле 2 нарастает, так как с зарядом конденсатора 32 снижается крутизна пилообразного напряжения на конденсаторе 42 и соответственно уменьшается длительность импульса вычитания с компаратора 13. В результате преобразователь 2 начинает переключаться с медленно уменьшающейся скважностью (нарастающей длительностью импульса) до рабочей, определяемой усилителем

12 сигнала обратной связи. Происходит мягкое включение, характеризуемое плавным нарастанием амплитуды тока в преобразователе 2 и отсутствием перерегулирования на выходе выходного выпрямителя 3. После заряда конденсатор 32 не влияет на установившийся режим работы источника. При воздействии всех дестабилизирующих факторов усилитель 12 сигнала обратной связи изменяет крутизну пилообразного напряжения на выходе генера тора 28 и соответственно длительность вычитающих импульсов на выходе компаратора 13 так,.что напряжение на выходе выходного выпрямителя 3 остается в заданных пределах точности.

При выключении источника выходное напряжение вспомогательного источника 15 снижается, и, когда стабилитрон 17 и транзистор 25 порогового блока 16 закрываются, открываются транзисторы 26 и 27. При этом транзистор 26 через согласующий усилитель 14 блокирует прохождение управляющих импульсов на преобразователь

2, а через транзистор 27 и резистор

31 разряжается конденсатор 32 времязадающего звена пуска. В результате за время менее 0,3 с источник подготавливается к повторному включению.

Узел 4 защиты обеспечивает защиту нагрузки от повышенного напряжения (верхний уровень) и защиту преобразователя 2 при токовой перегрузке и при понижении напряжения (нижний уровень) на выходе (режим короткого замыкания) путем блокировки селекторов 10 и 11 через согласующий усилитель 14. Чтобы преобразователь 2 включился до того, как выходное напряжение возрастет до порога срабатывания узла 4 защиты по нижнему уровню, необходимо блокировать прохождение сигнала по входу, контролирующему понижение напряжения. Длительность сигнала блокировки должна быть

13471 равна времени плавног о нарастания выходного напряжения. Если длительность си нала блокировки больше времени нарастания, не обеспечивается защита преобразователя 2 при включении на короткое замыкание, если это время меньше, узел защиты не дает включиться преобразователю 2. Следовательно, время плавного пуска и вре- 10 мя блокировки сигналов защиты по нижнему уровню при всех условиях (температура, разброс. параметров) должны быть одинаковыми. Это обеспечивается подключением транзисторов 36 и 37 генератора 28 к одному и тому же времяэадающему звену. При включении источника пока идет нарастание выходного напряжения (заряд конденсатора

32), транзистор 37 открыт, и на узел

4 защиты подается сигнал, блокирующий срабатывание защиты по нижнему уровню. После окончания заряда конденсатора 32 транзисторы 36 и 37 закрываются. К этому времени выходное напряжение достигает установленной величины, а с входа узла 4 защиты, 25 контролирующего понижение напряжения, снимается сигнал блокировки. При этом входы, контролирующие перегрузку по току и повьппение напряжения, 30 не блокируются. При перегрузке по току и повьппении напряжения узел 4 защиты через согласующий усилитель 14 блокирует прохождение сигналов на селекторы 10 и 11 и преобразователь

2 выключается. При понижении напряжения (короткое замыкание) узел 4 защися тем, что в нем исключаются зависимость качества мягкого включения от соотношения параметров конденсаторов и их разброса, а также дребезг порогового блока. В источнике используется лишь одно времязадающее звено для обеспечения мягкого включения задержки начала контроля по нижнему уровню выходного напряжения узла защиты. ты через согласующий усилитель 14 также блокирует прохождение сигналов на селекторы 10 и 11. Эффективность защиты от короткого замыкания заклю- . чается в том, что в этом случае выключение преобразователя 2 просиходит до того, как успевает развиться боль- 45 шой ток в выходном выпрямителе 3 и преобразователе 2, а токовая защита работает при развившемся токе.

Таким образом, предлагаемый стабилизирующий источник характеризует50

>6

Указагп|ое предопределяет повьппе иную надежность работы стабилизирующего источника напряжения.

Формулаизобретения

1. Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий регулируемый преобразователь напряжения, питающий вход которого через сетевой выпрямитель соединен с входными выводами стабилизирующего источника, предназначенными для подключения первичного источника питания переменного тока, а выход через выходной выпрямитель — с выходными выводами стабилизирующего источника, предназначенными для подключения нагрузки, вспомогательный источник напряжения постоянного тока, вход которого соединен с входными выводами стабилизирующего источника, пороговый узел и генератор пилообразного напряжения, питающие входы которых подключены к выходной цепи вспомогательного источника напряжения постоянного тока, задающий генератор, выход которого соединен с входом триггера и тактовым входом генератора пилообразного напряжения, два селектора импульсов, первые входы которых подключены к соответствующим выходам триггера, вторые входы — к выходу компаратора, соединенного входом с первым выходом генератора пилообразного напряжения, а выходы — к управляющим входам регулируемого преобра1 зователя напряжения, усилитель сигнала обратной связи, вход которого подключен к выходным выводам стабилизирующего источника, а выход — к управляющему входу генератора пилообразного напряжения, узел защиты, сигнальные входы которого соединены с выходами выходного фильтра и датчика нагрузочного тока, выход через согласующий усилитель — с вторыми входами селекторов импульсов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности работы, в нем согласующий усилитель и узел защиты выполнены с блокирующими входами, причем один из выходов порогового узла соединен с блокирующим входом согласующего усилителя, другой выход — с пусковым входом генератора пилообразного напряжения, а второй выход последнего подключен к блокирующему входу узла зашиты.

1347

2. Стабилизирующий источник по п.1, отличающийся тем, что пороговый узел выполнен в виде транзисторного усилителя с положительной обратной связью.

Составитель Л.Морозов

Техред Л. Олийнык Корректор М.Максимишинец

Редактор И.Горная

Заказ 5124/49

Тираж 658 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

3. Стабилизирующий источник по п.1, отличающийся тем, что генератор пилообразного напряже- 1п ния содержит последовательно соединенные конденсатор, включенный на тактовом входе и первом выходе генератора, и стабилизатор тока с первым транзистором, базовая цепь которого является управляющим входом генерато136 8 ра, второй транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого через первый резистор в цепи эмиттера и диод в цепи коллектора подключен к выводам стабилизатора тока, третий транзистор, база которого через второй резистор соединена с базой второго транзистора, а коллекторная цепь является вторым выходом генератора, времязадающее звено пуска, включенное между базой второго транзистора и соответствующей обкладкой конденсатора и выполненное с разрядным входом, являющимся пусковым входом генератора.