Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности при включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой на оборванную цепь обратной связи. При включении преобразователя на оборванную цепь обратной связи дополнительный компаратор 30 шунтрует выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения, на выходе 33 которого напряжение уменьшается до некоторого заданного значения. На выход усилителя мощности 2 поступают управляющие импульсы, длительность которых равна меньшей по величине длительности импульсов, поступающих с выхода широтно-импульсного модулятора 1 и выхода дополнительного широтно-импульсного модулятора 29. Дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 формирует импульсы, длительность которых постоянна и соответствует заданному уровню ограничения выходного напряжения преобразователя при обрыве цепи обратной связи, но всегда меньше, чем длительность управляющих импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 1 при нормальной работе. 1 ил.

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

f19) SU (ill

А2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 1367113 (21) 4309816/24 -07 (22) 06.07.87 (46) 30.04.89. Вю- - 6 (71) Винницкий за з:>д рад(зотехнической а(инара туры (/2) Л. 111. Воробьев, I. . 13. Ортьшский, Л.Л.Остапенко и С.!I.Рудык (53) 621,314 57:621 ° 316 ° 925.4(088.8) (56) Лвторское свицетельство СССР

Р 1367113, кл. Г! 02 Г! 3/335, II 02 11 7/12, 29.05.86. (54) СТАВ((!ЛИЗИРОВЛП1!ЫЙ ПРЕОВ>РЛЗОВЛTI,III> 11ОСТОЯИНОГО !!ЛПРЯЖГ11ИЯ С ЗЛЩ11ТОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения »вл»ется повышение надежности прп включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой на оборванную цепь обратной связи. При включении преобразователя на оборван— ную цепь обратной связи дополнитель1,511 11 02 М 3/335, Н 02 1! 7/12

",(й к;>:I: >ротор 30 шунтирует выход 34

::«>»«-(l велит .л» 31 опорного напря.-::-.>пи;l, н» выходе 33 которого напря:II(1I>I(= уменьшается до некоторого заданпог«значения. Ца выход усилителя мощности 2 поступают управляющие и> .(ульсы, длительность которых равна меньшей по величине длительности

> мну. ььc оЕ3, поступающих с выхода шире сп(; —;(:.шульсного модулятора и вн,оца дополнительного широтно-им;у:Iü(ного модулятора 29, Дополнильнь>й широтно-импульсный модулятор

29 (1>ормирует импульсы, длительность которых постоянна и соответствует заданному уровню ограничения выходного напряжения преобразователя при обрыве цепи обратной связи, но вс.егда меньше, чем длительность управляющих импульсов с выхода широтно †импульсно модулятора 1 при нормальной работе. ил. ного компаратара 30, один вход 35 которого подключен к выходу делителя

11 напряжения, а другой вход 36 подключен к выходу второго делителя 32 опорного напряжения, Один вывод 37 второго делителл 32 Опорного напря>кения подключен к одному выводу 38 первого делителя 31 опорного напряжения и выходу источника 23 опорного напря>кения. Другой выл>ад в порога делителя 32 опорного напря> .ения подключен к другому выводу первого делителя 31 опорного напряжения и Bbl ходу 10 преобразователя.

Стабилизированный преобразователь постояннага напряжения с зашитой работает слецуощим образом, При нормальной рабате преобразователя на вход !8 широтно--пмпульсного мадулятupa подается у ..1>1е11111,1:1

С11I <Ы>1 ра С СО! JTQСОБа!1 ил ° .> ТО 1111 è 1>я>к е ние вырабатывается усилн1телем 13

1 сиг>гала рассогласовани>1, на входы которого подается папряжение, пропарцианальнос разности напряжений выхода преобразователя и источника 23

oII 0 pIIo I напряжения . В з ав исимос ти от значепия усиленного сигнала рассогласования широтно-импульсный модулятор ! формирует управлпощие импульсы опрецеленной длительности для управления усилителем 2 мощности. При этОм с выхода дапОлнительнОГО IIIHpoT но-импульсного модулятора 29 управля— ющи е имп ульс ы а тс у тс тв ую т .

1476574

Изобретение относится к электро— технике и может быть применено в устройствах вторичного электропитания их защиты и контроля.

Целью изобретения является повышение надежности при включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой на оборванную цепь обратной связи, !О

На чертеже представлена .функциональная схема стабилизированного преобра зователя постоянного напряжения с защитой.

Преобразователь содержит широтно- !5 импульсный модулятор 1, выходом падктпоченный к управляющему входу усилителя 2 мощности, входом предназначенного для.подключения к источи>1ку

3 питанияp B ВыхадОм подклlоченнага K 20 первичной обмотке 4 транс >орматора 5, вторичная обмотка 6 которого через выпрямитепь 7 подключена к фильтру выходы 9 и 10 которого подключены к делите>по 11 напряжения и служат вы- 26 х >дом преобразователя. Выход делителя 11 напряжения подключен к одному . входу 1 2 усилителя 13 сигнала рассогласования и одному входу 14 блока

15 защиты по напряжению, один выход 30

16 которого подключен к одному входу

17 широтно-импульсного модулятора 1, другой вход 18 которого подключен к выходу усилителя 13 сигнала рассогласования, другой вход 19 которого подкл>очен к другому входу 20 блока

15 защиты по напряжени>о, одному входу 21 компаратора 22 и выходу источника 23 опорного напряжения, Дополнительная вторичная обмотка 24 40 трансформатора 5 через амплитудный детектор 25 подключена к другому входу 26, компаратора 22, выход 27 которого подключен к выходу делителя .11 напряжения. Другой выход 28 блока

15 защиты по напряжению предназначен для подключения к цепям контроля и сигнализации, В преобразователь введены дополнительные широтно-импульсный модулятор

29, дополнительный кампаратар 30, первый 31 и второй 32 (Rl, R2) делители опорного напряжения. Выход дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 подключен к выходу широтно-импульсного модулятора 1, а вход — к выходу 33 первого делителя

31 опорного напряжения, выход 34 ко" торого подк>почен к выходу допалнитель.

Присутствующие при работе преаб— разователя импульсы напряжения на вторичной обмотке 6 трансформатора 5 выпрямляются выпрямителем 7, сглаживаются фильтром 8, в результате чего на выходные выводы 9, 10 преобразователя поступает постоянное.напряжение.

При воздействии возмущающих факторов (изменение входного напряжения, тока нагрузки) и вызванном ими увеличении (уменьшении) выходного напряжения увеличивается (уменьшается) разность значений напряжений на входах усили— теля 13 сигнала рассогласования °

Это в сваю очередь приводит к уменьшен>по (увеличению) длительности уп— равляющих импульсов, формируемых широтно-импульсным модулятором 1, чем и осуществляется стабилизация выходного напря>кения преобразователя, При увеличении (уменьшении) вы— ходного напряжения свыше заданных значений, выставляемых при настройке

1476574 блока 15 защиты по напряжению и определяемых конкретной нагрузкой, на одном выходе 16 блока 15 защиты по напряжению появляется отрицательное напряжение, поступающее на один вход

17 широтно-импульсного модулятора I.

При этом широтно-импульсный модулятор 1 прекращает формирование управляющих импульсов, что приводит к эа- !О пиранию усилителя 2 мощности, Одновременно на другом выходе 28 блока

l5 защиты по напряжению появляется аварийный сигнал, который может использоваться для отключения стабили-. !5 зированного преобразователя или включения аварийной сш нализации, я также для формирования специяльногп управляющего сигналя, При этом подается сигнал неиспряв- 20 ности преобрязовятсля, включается индикация "ЛВЛРИЯ" и происходит отключение преобразователя от питающего напряжения.

При включении преобразователя на 25 один вход 21 компараторя 22 поступа— ет напряжение от источника 23 опорного напряжения. На другом входе

26 компараторя .22 (в первый момент запуска преобразователя) напряжение 30 равно нулю, так как отсутствуют импульсы напряжения на обмотках транс— форматора 5. При этом компаратор 22 своим выходом 27 шунтирует выход делителя ll напряжения, I

На время пусковых переходных про— цессов в самом преобразователе (на время достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, 40 усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 своих установившихся значений) компаратор 22 своим выходом

27 шунтирует выход делителя ll напряжения. При этом на одном входе 35 дополнительного компаратора .30,напряжение равно нулю, а на другой его вход 36 поступает напряжение с выхода второго делителя 32 опорного напряже50 ния. Дополнительный компаратор 30 своим выходом шунтирует выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения, При этом напряжение на выходе

33 первого делителя 31 опорного напряжения уменьшается до некоторого заданного значения, выставляемого. при настройке преобразователя в зависимости от того> на каком уровне необходимо ограничить значение выходного напряжения преобразователя °

В момент достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора i усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтноимпульсного модулятора 29 своих установившихся значений широтно-импульсный модулятор 1 и дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 начинают формировать управляющие импульсы. На вход дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 поступает напряжение с выхода 33 пер; вого делителя 31 опорного напряжепия, поэтому дополнительный широтнои. пульсный модулятор 29 формирует импульсы, длительность которых постоянна и соответствует заданному уровню ограничения выходного напряжения преобразователя, но всегда меньше, чем длительность управляющих импульсов с выходя широтно †импульсно модулятора 1 прп нормальной работе. При

=»ãt,t. ня вход усилителя 2 мощности поступают управляющие импульсы, длительность которых равна меньшей по

B(ttt tttHt длительности импульсов пс с туп яющих с выходов широтно-импульспого модулятора 1 и дополнительного широтно †импульсно модулятора 29 (логическое суммирование указанных импульсов происходит непосредственно в выходных каскадах модуляторов ) и 29}. В результате этого ня вторичных обмотках 6 и

24 трансформатора 5 появляются ьмпульсы напряжения. Появляющееся напряжение на выходе амплитудного детек. тора 25 поступает на другой вход 26 компяратора 22. При этом компаратор

22 перестает шунтировать выход делителя 11 напряжения. На один вход 12 усилителя 13 сигнала рассогласования, один вход 14 блока !5 защиты по напряжению и один вход 35 дополнительного компяратора 30 начинает поступать напряжение, значение которого пропорционально значению напряжения с выхода преобразователя, При достижении pQHHbtM напряжением значения, рав-. ного значению напряжения с выхода второго делителя 32 опорного напряжения, дополнительный компаратор 30 перестает шунтировать выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения. При этом напряжение на выходе 33 первого делителя Э l опорного напряже5 147 ния увеличивается, а дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 перестает формировать импульсы управления. На вход усилителя 2 мощности управляющие импульсы поступают только с выхода широтно-импульсного модулятора I. Таким образом, при нормальной работе преобразователя длительность управляющих импульсов на входе усилителя 2 мощности равна длительности импульсов, формируемых широтно-импульсным модулятором 1.

При нормальном включении преобразователя (при отсутствии обрыва цепи обратной связи) дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 должен прекратить формирование импульсов управления до момента времени, соответствующего достижению выходным напряжением преобразователя своего номинального значения, Это связано с необходимостью обеспечения на нагрузке преобразователя (по окончании переходного процесса установления выходного напряжения) стабилизированного напряжения, что выполняется только при условии формирования управляющих импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 1, Исходя из изложенного должно выполняться следующее условие:

<-< о«1 2 (1)

Я где U — напряжение на выходе делителя ll напряжения при номинальном значении выходного напряжения преобразователя;

Б „„ — напряжение на выходе источника опорного напряжения;

К,Е. — значения сопротивлений резисторов соответственно верхнего и нижнего плечей второго делителя опорного напряжения, После преобразований выражения (1) получаем

Й <

l on (2)

5<1 1

Таким образом, выбор значений сопротивлений резисторов второго делителя опорного напряжения должен удовлетворять условию (2).

В случае одновременного запуска системы N параллельно работающих преобразователей постоянного напряжения на общую магистраль нагрузки б574

6 в каждом из преобразователей происходит описанный выше процесс включения. При этом осуществляется независимый пуск преобразователей за счет отключения соответствующих входов усилителя сигнала рассогласования и блока защиты по напряжению от выхода делителя напряжения в каждом из преобразователей на время переходного процесса. Этим устраняется ложное срабатывание блока защиты по напряжению в момент пуска системы N параллельно включенных преобразователей.

При выходе из строя преобразователя, работающего в системе N параллельно включенных преобразователей, пропадают импульсы напряжения на вторичных обмотках трансформатора 5 °

Напряжение на выходе амплитудного детектора 25 становится равным нулю, при этом компаратор 22 своим выходом

2/ шунтирует выход делителя ll напряжения. Па одном входе 14 блока !5

25 защиты по напряжении> устанавлива тся напряжение, уровень которого соответ-ствует логическому нулю. Это приводит к его срабатыванию.

Аварийный сигнал, появляющийся на другом выходе 28 блока 15 защиты по напряжению, может использоваться в качестве сигнала на отключение, сигнала включения аварийной сигналиЬации и специального упреждающего

35 сигнала. При этом в систему электропитания подается .информация о возникновении неисправности преобразователя, включается индикация "АВАРИЯ" и происходит отключение преобразова4О теля от питающего напряжения, что позволяет оперативно выявить неисправный преобразователь в системе N параллельно работающих преобразователей постоянного напряжения на общую

45 магистраль нагрузки.

При выходе из строя стабилизированного преобразователя постоянного напряжения либо при внезапном и длительном пропадании питающего напряжения пропадают импульсы напряже ния на вторичных обмотках б и 24 трансформатора,5. Напряжение на выходе амплитудного детектора 25 становится равным нулю, при этом компаратор 22 своим выходом 27 шунтирует выход делителя il напряжения. На одном входе 14 блока 15 защиты по напряжению устанавливается напряжение логического нуля. Благодаря!

476574

45

В момент достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтноимпульсного модулятора 29 своих усприсутствию на другом его входе 20 напряжения источника 23 опорного напряжения блок !5 защиты по напряжению срабатывает. Появление аварийного сигнала соответствует моменту пропадания импульсов напряжения на вторичных обмотках трансформатора 5, т.е. аварийный сигнал появляется раньше, чем выходное напряжение преобразователя достигнет порога срабатывания блока защиты по минимальному уровню выходного напряжения.

При включении преобразователя на оборванную цепь обратной связи (обрыв связи делителя 11 напряжения с выходами 9, 10 преобразователя) на один вход 2! компаратор;! 22 !iud пает напряжение от и« ".:.;,а опорного напряжения ° I с вкруго 1 «» 1 (26 компаратора 22 (в перньй момеп1 запуска преобразовател i) liп ря; ен;;: равно нулю, так как отсутствуют импульсы напряжения ла обмотках трансформатора 5. При это.1 компаратор 75

22 своим выходом 27 шунтирует выход делителя ll напряжения.

На время пусковых переходных процессов в самом преобразователе (на время достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 своих установившихся значений) компаратор 22 своим выходом 27 шунтирует выход делителя 11 напряжения. При этом на одном входе 35 дополнительного компаратора 30 напряжение равно нулю, а на другой его вход 36 поступает на- 40 пряжение с выхода второго делителя

32 опорного напряжения. Дополнительный компаратор 30 своим выходом шунтирует выход 34 первого делителя

31 опорного напряжения, При этом напряжение на выходе 33 первого делителя 31 опорного напряжения уменьшается до некоторого заданного значения, выставляемого при настройке преобразователя в зависимости от того, на каком уровне необходимо ограничить значение выходного напряжения преобразователя при обрыве цепи обратной связи. тановившихся значений широтно-импульсный модулятор и дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 начинают формировать управляющие импульсы, При этом на вход усилителя

2 мощности поступают управляющие импульсы, длительность которых равна меньшей по величине длительности импульсов, поступающих с выходов широтно-импульсного модулятора и дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 (логическое суммирование указанных импульсов происходит непосредственно в выходных каскадах модуляторов и 29).

Так как на вход дополнительного г;tt -импульсного модулятора 29 .,:ряжецпе с выхода 33

;i<:пггvëÿ 31 опорного напряжения, к I орое является заданным при наел р,.:п,е, то дополнительный широтно--импульсный модулятор 29 фор »tpyez импульсы, длительность кото;и:; tioo" оянн« и соответствует задан, -л:;.: уровню ограничения выходного

::;:.i;, )! üottt.ÿ преобразователя при обры;;. . н обратной связи. При этом длительность импульсов управления

Ii,.: 13ыходе допол1пп ельного It!HpoTHQ пмпульсногo модулятора 29 всегда меньше, чем длительность управляющих импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора при нормальной работе, т.е. на вход усилителя 2 мощности поступают управляющие импульсы, длительность которых равна длительности импульсов управления с выхода дополнительного широтно-импульсного модулятора 29.

В результате этого на вторичных обмотках 6 и 24 трансформатора 5 появляются импульсы напряжения, Появляющееся на выходе амплитудного детектора 25 напряжение поступает на другой вход 26 компаратора 22.

При этом компаратор 22 перестает шунтировать выход делителя 11 напряжения. Однако из-за отсутствия связи между делителем ll напряжения и выходом 9 (или 10) преобразователя напряжение на выходе делителя ll напряжения равно нулю. При этом дополнительный компаратор 30 своим выходом продолжает шунтировать выход

34 первого делителя 31 опорного напряжения, а на выходе 33 первого делителя 31. опорного напряжения сохраняется уменьшенное значение

1476574

При обрыве ц"пи обратной связи в работающем преобразователе напряжение на выходе целителя 11 напряже.— ния становится равным нулю. При этом дополнительный компаратор ЗО своим выходом шунтирует выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения. Напряжение на выходе 33 первого делителя 31 опорного напряжения умень« шается до некоторого заданного значения, выставляемого при настройке преобразователя в зависимости от того, на каком уровне необходимо ограничить выходное напряжение преобразователя при обрыве цепи обратной связи.

50 напряжения, определяющее уровень ограничения выходного напряжения преобразователя. Длительность. управляющих импульсов на входе усилителя

2 мощности определяется длительностью импульсов с выхода дополнительного широтно-импульсного модулятора 29, При этом выходное напряжение преобра». зователя нарастает до значения, оп- 10 ределяемого данной длительностью управляющих импульсов, т.е. производится ограничение значения выходно"

ro напряжения преобразователя на любом уровне и прекращается его нарастание свыше заданного предела, что повышает надежность, По прошествии времени задержки срабатывания блока 15 защиты по напряжению (в части защиты по понижению выходного напряжения свыше заданного значения) на одном выходе

1б блока 15 защиты по напряжению появляется отрицательное напряжение, поступающее на один вход 17 широтноимпульсного модулятора 1. При этом широтно-импульсный модулятор 1 прекращает формирование управляющих импульсов, что приводит к запиранию усилителя 2 мощности. Одновременно на другом выходе 28 блока 15 защиты по напряжению появляется аварийный сигнал, который может использоваться для отключения стабилизированного преобразователя или включения ава-.

35 рийной сигнализации, а также для формирования специального управляюш -.— го сигнала. При этом подается ;игнал неисправности преобразователя, включается индикация "АВАРИЯ" и происхо-. дит отключение преобразователя от питающего напряжения.

В результате производится ограничение значения выходного напряжения преобразователя на заданном уровне при обрыве цепи обратной связи, что повышает надежность.

Одновременно с этим срабатывает блок 15 защиты по напряжению (в части защиты по понижению выходного напряжения свыше заданного значения).

При этом широтно-импульсный модулятор 1 прекращает формирование управляющих импульсов, что приводит к запиранию усилителя 2 мощности, Далее все процессы аналогичны описанным выше.

Предлагаемое техническое решение имеет технико-экономические преимущества перед известным техническим решением.

Таковыми являются повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой при включении его на оборванную цепь обратной связи и обрыве цепи обратной связи в работающем преобразователе. При указанном включении преобразователя (и при обрыв цепи обратной связи в работающем преобразователе) производится ограничение значения выходного напряжения преобразователя на любом заданном уровне, безопасном для нагрузки. В результате этого устраняется вероятность сбоев в работе нагрузки либо выход нагрузки из строя при включении преобразователя на оборванную цепь обратной связи (или при обрыве цепи обратной связи в работающем преобразователе), что повышает надежность.

Кроме того устраняются критические режимы работы элементов преобразователя (например, конденсаторов фильт-. ра, диодов выходного выпрямителя) прт. указанном режиме работы преобразоватегя, что также повышае его нлвежность.

Формула изобретения

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой по авт. св, Р 1367113, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности при включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой на оборванную цепь обратной связи, в него введены дополнительный широтно-им!

2 напряжения1 напряжение на, выходе де."><теля напряжения при !

<о<

Составитель О.Ме<церякова

Техред М.Ходанич Корректор С, Черни

Редактор А.Маковская

Заказ 2166/55 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауп<ская наб., д. 4/S.Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

147657 пульсный модулятор, дополнительный компаратор, первый и второй делители опорного напряжения, причем выход дополнительного широтно-импульсного

5 модулятора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, а вход — к первому выходу первого делителя опорного напрях<епия, второй выход которого подключен к выходу 10 дополнительного компаратора, один вход которого подключен к выходу делителя напряжения, а другой вход— к выходу второго делителя опорного напряжения, один вывод которого под- 15 ключен к одному выводу первого делителя опорного напряжения и выходу источника О!<Ор!<о о <<я!! 1>:!:! !. . другой вывод !Зт<оро! о в;:,; (!в: о!)!!. . напрях<ен<<я поди. -< ""::.."..!! !<;. -:го;.;,- и!.!-э! воду первого де;

) 1, Rg U где R< Й вЂ” значения сопротивлений резисторов соответственно верхнего и нижнеГо плечей второго делителя опорного напряжения;

U — напряже!<ие на выходе

o!! источника опорного