Стабилизированный источник питания

 

Использование: электропитание радиоэлектронной полупроводниковой аппаратуры . Сущность изобретения: при одиночных кратковременных отклонениях выходного напряжения от номинального значения, которые достигаются введением в стабилизированный источник питания ключа (23) реле времени с самоблокировкой (24), первого и второго генераторов прямоугольных импульсов (25, 26). 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю H 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

21) 4893070/07

22) 21.12.90 (46) 23.06.93. Бюл. М 23 (71) Отдельное конструкторское бюро Лианозовского злектромеханического завода (72) Ю.И.Меркулов. Л.К,Лесин и В,Г.Копылов (56) Авторское свидетельство СССР йв 1381463, кл. G 05 F 1/569, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1390736, кл, Н 02 М 3/335, 1988.

„„Я „„1823102 А1 (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ (57) Использование: электропитание радиоэлектронной полупроводниковой аппаратуры, Сущность изобретения; при одиночных кратковременных отклонениях выходного напряжения от номинального значения, которые достигаются введением в стабилизированный источник питания ключа (23) реле времени с самоблокировкой (24), первого и второго генераторов прямоугольных импульсов (25, 26). 1 ил.

1823102

Изобретение относится к электротехнике, в частности предназначено для использования в системах стабилизированного вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств вычислительной техники и автоматики.

Целью изобретения является повышение надежности работы защиты и улучшение эксплуатационных характеристик, На чертеже приведена электрическая функциональная схема стабилизированного источника питания.

Стабилизированный источник питания включает в себя транзисторный инвертор 1, имеющий плюсовой и минусовой входы 2, 3 и первый, второй нагрузочные выходы 4, 5, формирователь-распределитель импульсов управления 6, задающий генератор 7, трансформатор 8, датчик тока 9, выходной выпрямитель 10, выходной фильтр 11, выпрямитель сигналов датчика тока 12, балластный резистор 13, генератор пилообразного напряжения 14, ограничитель напряжения 15, широтно-импульсный моду лятор 16, усилитель обратной связи 17, источник опорного напряжения 18, блок защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19, плюсовой и минусовой выходные выводы источника питания 20, 21, последний из которых является общим, блок вспомогательных напряжений 22, ключ 23, реле времени с самоблокиравкой 24, первый и второй генераторы прямоугольных импульсов 25, 26, к первому и второму нагрузочным выходам 4, 5 транзисторного инвертара 1 подключены соединенные последовательно первичная обмотка трансформатора 8 и измерительный элемент датчика тока 9, первый, второй и третий выводы вторичной обмотки трансформатора 8 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами выходного выпрямителя 10, первый выход которого соединен с первым входом выходного фильтра 11, а второй выход соединен с вторым входом, первый и второй выходы выходного фильтра 11 соединены соответственно с плюсовым и минусовым выходными выводами источника питания

20, 21, плюсовой выходной вывод 20 соединен с входом блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19 и первым входом усилителя обратной связи 17, второй вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения

18, второй выход источника опорного напряжения 18 соединен с общей шиной. уп; равляющие входы транзисторного инвертора 1 соединены с соответствующими управляющими выходами формирователя-распределителя импульсов управления

6, первый вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 16, а второй вход соединен с выходом задающего генератора 7, выход задающего генератора

5 7 одновременно соединен с входом генераторэ пилообразного напряжения 14, выход которого соединен с первым входом широтна-импульсного модулятора 16, второй вход широтно-импульсного модулятора 16 соединен с выходом усилителя обратной связи 17, выход которого одновременно соединен с выходом ограничителя напряжения 15 и первым выходом ключа 23, второй выход которого соединен с общей шиной, первый и второй выходы датчика тока 9 соединены соответственно с первым и вторым входами выпрямителя сигналов датчика тока 12, первый выход которого соединен с первым выводом балластного резистора 13, а второй выход соединен с вторым выводом и общей шиной, первый вход ограничителя напряжения 15 соединен с подвижным контактом балластного резистора 13, а второй вход соединен с вторым выводом балластного резистора 13, входы первого и второго генераторов прямоугольных импульсов 25. 26 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19, nept:ûå выходы соединены с управляющим входом ключа 23, вход которого одновременно соединен с выходам реле времени с самоблокировкой 24, вторые выходы первого и второго генераторов прямоугольных импульсов 25, 26 соединены с выходом реле

35 времени с самоблокиравкой 24.

Стабилизированный источник питания работае следующим образом.

При подключении к устройству питающего напряжения Un транзисторы инверто40 ра 1 заперты и вступают в работу при подаче служебного напряжения Ол1 на блок вспомогательных напряжений 22, так как при этом обеспечивается электропитание всех функциональных узлов источника питания, 45 Начинает работать задающий генератор 7, вырабатывая прямоугольные импульсы, которые через второй вход формирователяраспределителя импульсов управления 6 поступают на вход триггера-фазорасщепи0 теля 29 и на первые входы первого и второго логических элементов И 30, 31. Пауза между импульсами определяет минимальное время паузы между включенными состояниями транзисторов инвертора 1, предотвращая возникновение в них сквозных токов. Вырабатываемое в узле 14 напряжение пилообразной формы сравнивается в широтно-импульсном модуляторе 16 с сигналом выхода усилителя обратной связи 17, 1823102

15

25

40

50

55 когорый зависит or разности между напряжениями, поступающими на первый вход усилителя обратной связи 17 с выходных выводов источника питания 20, 21 и на второи вход — с выхода источника опорного напряжения 18, С выхода широтно-импульсного модулятора 16 прямоугольные импульсы, длительность которых определяется величиной сигнала на выходе усилителя обратной связи 17, поступают через первый вход формирователя-распределителя импульсов управления 6 на вторые входы первого и второго логических элементов И 30, 31. На третьи входы первого и второго логических элементов И 30, 31 подаются прямоугольные импульсы соответственно с первого и второго выходов триггера-фазорасщепителя 29. Низкому уровню выходного напряжения усилителя обратной связи 17 соответствует малая длительность вырабатываемых широтно-импульсным модулятором 16 импульсов и соответственно высокому уровню выходного напряжения — большая длительность, Логически обработанные элементами И 30. 31 сигналы в виде прямоугольных импульсов поступают на первый и второй входы усилителя-распределителя импульсов 3?, который фон:жуирует необходимое в зависимости от выполнения транзисторног", инвертора 1 число усиленных двухполярkûх .1мпульсов управления и распределяет их между coo гветствующими управляющими входами транзисторного инвертора 1. В результате поочередного отпирания и запирания транзисторов инвертора 1 в обмотках трансформатора 8 и токоизмерительного элемента датчика тока 9 формируется переменное напряжение прямоугольной формы с паузами между положительными и отрицательными импульсами. Далее переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора 8 выпрямляется выходным выпрямителем 10 и фильтруется выходным фильтром 11, вследствие чего на выходных выводах источника питания 20, 21 выходное напряжение U» постоянно с учетом компенсации дестабилизирующих воздействий (изменения питающего напряжения Ол и тока нагрузки}. Переменное импульсное напряжение вторичной обмотки токоизмерительного элемента датчика тока 9 выпрямляется выпрямителем сигналов датчика тока 12 и через балластный резистор 13, используемый вкачестве регулятора напряжения,,подается на входы ограничителя напряжения

15, представляющего собой регулируемый шунт, подключенный к выходу усилителя обратной связи 17. При увеличении тока нагрузки источника питания сверх определенного значения напря:+;ени <а Bbl ходе датчика тока 9, увеличивается что вызывает пропорциональное уменьшение шунтирующего сопрогивления. которое представляет собой ограничитель напряжения 15, соответственно снижение выходного напряжения усилителя обратной связи 17 и уменьшение длительности импульсов управления, Вследствие этого ограничивается время открытого состояния транзисторов инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения источника питания

Овых Ограничивающее действие ограничителя напряжения 15 тем значительнее, чем больше сигнал, подаваемый на его входы с балластного резистора 13. При определенном минимальном значении напряжения на выходных выводах источника питания 20, 21, к которым подсоединен вход блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения 19, срабатывает компаратор понижения напряжения 27 блока защиты 19 и выдает на вход первого генератора прямоугольных импульсов 25 запускающий сигнал, вызывающий появление на первом и втором выходах этого генератора прямоугольных импульсов, С первого выхода импульсы поступаю на управляющий вход ключа 23, открывая и закрывая ключ 23 с частотой следования импульсов При каждом открывании клио <а 23, шунтиругощего выход усилителя о,р;.гной связи . 7, вьi îäно.. напряжение усилителя 17 принимает зна;ение, при котором прекращает выработку импульсов широтно-импульсный модулятор 16 и происходит эапирание транзисторного инвертора 1. В паузе после каждого импульса, поступающего на управляющий вход ключа 23, транзисторный инвертор 1 включается в работу. Если при этом перегрузка, вызвавшая срабатывание компаратора понижения напряжения 27 блока защиты 19, исчезла, стабилизированный источник питания переходит в устойчивый режим работы с номинальным значением выходного напряжения. Если аварийная перегрузка сохраняется, то за счет импульсов, поступающих с второго выхода первого генератора прямоугольных импульсов 25 на вход реле времени с самоблокировкой 24. через определенное время на управляющий вход ключа 23 поступит устойчивыи сигнал, открывающий ключ 23 и вызывающий окончательное запирание транзисторного инвертора 1. Число повторных выключений-включений источника питания в работу при появлении аварийной перегрузки задается параметрами импульсов, вырабатываемых первым генератором пря моугольных импульсов 25 и параметрами

1823 102 реле времени с самоблокировкой 24. Так как работа защиты по минимуму выходного напряжения сопровождает каждое включение стабилизированного источника питания до того момента, когда повышающееся выходное напряжение достигает значение, соответствующее порогу отключения защиты, исключается возможность аварийной токовой перегрузки транзисторного инвертора 1 при включении источника питания на неисправную нагрузку.

При увеличении выходного напряжения источника питания до уровня срабатывания компаратора повышения напряжения 28 с второго выхода блока 19 на вход второго генератора прямоугольных импульсов 26 выдается запускающий сигнал. С первого выхода генератора 26 импульсы поступают на управляющий вход ключа 23, а с второго выхода на вход реле времени с самоблокировкой 24. При этом ключ 23 и реле времени с самоблокировкой 24 работают так же, как и при аварийной перегрузке, но с другой длительностью импульсов и другой частотой их повторения. Длительность импульсов и их скважность как для защиты от перегрузки, так и для защиты от перенапряжений выбирается в зависимости от рабочей час, оты транзисторного инвертора 1, имеющегося в источнике питания запаса по регулировке выходного напряжения и параметров выходного фильтра 11.

Использование изобретения позволит по сравнению с прототипом повысить IIaдежность работ защиты и улучшить эксплуатационные характеристики стабилизированного источника питания путем предотвращения повышения выходного напряжения ИВЭП за пределы допустимого уровня при любых возмущающих воздействиях в направлении питающей сети, в нагрузке или при возникновении неисправности в самом ИВЭП; невозможности увеличения тока нагрузки выше заданного предельного значения; бесперебойности питания нагрузки при кратковременных одиночных изменениях выходного напряжения ИВЭП, достигающих аварийных уровней (отсутствие ложных срабатываний защиты); снятия выходного напряжения ИВЭП встроенными средствами при устойчивом сохранении признаков аварийного состояния.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питания, содержащий транзисторный инвергор, имеющий плюсовой и минусовой входы. первый и второй нагрузочные Выходы. формирова10 тель-распределитель импульсов управления. задающий генератор. трансформатор, датчик тока, выходной выпрямитель, выходной фил bTp, ВыГ1рями1ел ь сигналОВ датчика тока, балластный резистор, генератор пилоОбразнэго напряжени», ограничитель напряжения, широтно-импульсный модулятор, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, блок защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения, плюсовой и минусовой выходные выводы источника питания, последний из которых является Общим, блок вспомогательных напряжений, к первому и второму нагруэочным выходам транзисторного инвертора подключены соединенные последовательно первичная обмотка трансформатора и иэмерительнь1й элемент датчика тока, первый, Второй, третий выводы вторичной обмотки траНсформатора соединены соответственно с первым, вторым. третьим входами Выходного выпрямителя, первый выход которого соединен с первым входом выходного филь1ра, а второй выходс BT0PbIM Входом, Bl PBûé и ВтоРОй выхоДы выходного фильтра соединены соответстВЕННО С ПЛЮСОВЫМ И МИНУСОВ,IМ I)hlХОДНЫМИ

Вывода1ли источника питания, управляющие

Входы рлнзисторно1О инвертора соединены с соответствующими управляющими Выход".Iëè формирователя-распределителя .:1мпульсов управления, первый вход котороIО со< динен с выходом 1.1èðîтно-lIMïóëьсно10 модулятора, а второй вход — с выходом задающего генера Гора, выход задающего

35 енератора Одновремснно соединен с входом генератора пилообразного напряжения, вь::код ко1орого соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход широтно-импульсного модуля40 тора соединен с Выходом усилителя обратной связи, выход которого одновременно соединен с выходом ограничителя напряжения, первый вход усил 1теля обратной связи соединен с входом блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения и с плюсовым Выходным ВыВОдОм источника питания, второй вход соединен с первым выходом источника опорного напряжения, :>IopoA выход которого соединен с общей шиной, первый и второй выходы датчика тока соединены с соответствующими входаМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯ СИГНВЛОВ ДатЧИКа тОКа, ПЕРвый выход которого соединен с первым

Выводом балластного резистора, а второй выход соединен с вторым выводом балластного резистора и общей шиной, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения надежности работы защиты и улучшения эксплуатационных характерис гик. Введены

1823102

Составитель Ю,Меркулов

Техред М.Моргентал Корректор М.Куль

Редактор

Заказ 2185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ключ. реле времени с самоблокировкой, первый и второй генераторы прямоугольных импульсов, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения, первые выходы соединены с управляющим входом ключа, вход которого одновременно соединен с выходом реле времени с самоблокировкой, вторые выходы первого и второго генераторов прямоугольных импульсов соединены с входом реле времени с самоблокировкой. первый выход ключа соединен с выходом

5 усилителя обратной связи, а второй выход— с общей шиной, первый вход ограничителя напряжения соединен с подвижным контактом балластного резистора, а второй вход— с вторым выводом балластного резистора.