CS254736B1 - Měnič s řídicím a ochranným obvodem - Google Patents

Abstract

Řešení se týká řídicího a ochranného obvodu měniče, který převádí stejnosměrné vstupní napětí na požadované stejnosměrné výstupní napětí. Obvod zajištuje stabilizaci výstupního napětí měniče a jeho ochranu proti nadproudu, zvýšenému napájecímu napětí a zvýšené teplotě. Zapojení je jednoduché a pracuje spolehlivě v širokém rozsahu pracovních teplot. Zapojení je vhodné pro řízení a ochranu jednoduchých měničů.

Description

Vynález se týká měniče s řídicím a ochranným obvodem, který převádí stejnosměrné vstupní napětí na požadované stejnosměrné výstupní napětí.

Regulace u známých zapojení měničů se provádí změnou střídy většinou s použitím speciálních integrovaných obvodů, které obvykle mají i možnost ochranné funkce, kdy dochází k zablokování tranzistorů měniče. Tyto obvody však většinou nevyhovují požadavkům širších mezí klimatické odolnosti a navíc pro některé jednoduché aplikace vychází měnič zbytečně složitý a drahý. Další možností řízení a ochrany měniče je ovládání jeho vstupního napájecího napětí. Nevýhodou tohoto řešení jsou větší výkonové ztráty.

Tyto nevýhody odstraňuje měnič s řídicím a ochranným obvodem podle vynálezu, v němž kladný výstup napájecího zdroje je spojen s prvním napájecím vstupem měniče, s kladným výstupem měniče a s prvním vývodem zátěže, jejíž druhý vývod je spojen se záporným výstupem měniče, jehož druhý napájecí vstup je spojen s prvním vývodem prvního snímacího odporu a s prvním vývodem prvního omezovacího odporu, jehož druhý vývod je spojen a anodou první sčítací diody, jejíž katoda je spojena s prvním vývodem zavíracího odporu a s bází tranzistoru NPN, jehož kolektor je spojen s blokovacím vstupem měniče, přičemž záporný výstup napájecího zdroje, druhý vývod prvního snímacího odporu, druhý vývod zavíracího odporu a emitor tranzistoru NPN jsou spojeny se zemní svorkou, jehož podstatou je, že kladný výstup napájecího zdroje je spojen s anodou oddělovací diody, s katodou první Zenerovy diody a s prvním vývodem kontaktu teplotní ochrany, jehož druhý vývod je spojen s anodou první Zenerovy diody, s prvním vývodem prvního pracovního odporu a s anodou druhé sčítací diody, jejíž katoda je spojena s katodou třetí sčítací diody a s prvním vývodem druhého omezovacího odporu, jehož druhý vývod je spojen s bází tranzistoru NPN, kde katoda oddělovací diody je přes druhý pracovní odpor spojena s anodou druhé Zenerovy diody, s prvním vývodem čtvrtého pracovního odporu a s emitorem tranzistoru PNP, jehož kolektor je spojen s prvním vývodem třetího pracovního odporu a s anodou třetí sčítací diody, přičemž katoda druhé Zenerovy diody je spojena s katodou třetí Zenerovy diody, jejíž anoda je spojena s kladným výstupem měniče a s prvním vývodem třetího snímacího odporu, jehož druhý vývod je spojen s bází tranzistoru PNP a s prvním vývodem druhého snímacího odporu, jehož druhý vývod je spojen se záporným výstupem měniče, kde druhý vývod prvního pracovního odporu, druhý vývod třetího pracovního odporu a druhý vývod čtvrtého pracovního odporu jsou spojeny se zemní svorkou.

Měnič s řídicím a ochranným obvodem řeší jednoduchým způsobem řídicí zpětnovazební obvod, který zajišťuje stabilizaci výstupního napětí při změnách vstupního napájecího napětí i zátěže. Další obvody plní funkci kombinované ochrany proti proudovému přetížení, zvýšenému vstupnímu napájecímu napětí a zvýšené okolní teplotě. Všechny uvedené funkce jsou zachovány i při některých závadách v propojení obvodu, které mohou v praxi nastat. Zapojení je jednoduché, spolehlivé, levné a provozuschopné v širokém rozsahu pracovních teplot.

Princip vynálezu bude popsán pomocí obrázku, kde je příklad zapojení měniče s řídicím a ochranným obvodem podle vynálezu, v němž kladný výstup 201 napájecího zdroje 2 je spojen s prvním napájecím vstupem 101 měniče £, s kladným výstupem 104 měniče £ a s prvním vývodem zátěže £. Její druhý vývod je spojen se záporným výstupem 105 měniče £, jehož druhý napájecí vstup 102 je spojen s prvním vývodem prvního snímacího odporu £ a s prvním vývodem prvního omezovacího odporu £. Jeho druhý vývod je spojen s anodou první sčítací diody 6, jejíž katoda je spojena s prvním vývodem zavíracího odporu £ a s bází tranzistoru £ NPN, jehož kolektor je spojen s blokovacím vstupem 103 měniče £. Záporný výstup 202 napájecího zdroje 2, druhý vývod prvního snímacího odporu £, druhý vývod zavíracího odporu £ a emitor tranzisto ru £ NPN jsou spojeny se zemní svorkou.

Kladný výstup 201 napájecího zdroje 2 je spojen s anodou oddělovací diody £4, s katodou první Zenerovy diody 12 a s prvním vývodem kontaktu 13 teplotní ochrany, jehož druhý vývod je spojen s anodou první Zenerovy diody 12, s prvním vývodem prvního pracovního odporu ££ a s anodou druhé sčítací diody 10, jejíž katoda je spojena s katodou třetí sčítací diody a s prvním vývodem druhého omezovacího odporu £.

Jeho druhý vývod je spojen s bází tranzistoru 2 NPN. Katoda oddělovací diody 14 je přes druhý pracovní odpor 15 spojena s anodou druhé Zenerovy diody 20, s prvním vývodem čtvrtého pracovního odporu 19 a s emitorem tranzistoru 16 PNP, jehož kolektor je spojen s prvním vývodem třetího pracovního odporu 18 a s anodou třetí sčítací diody 17. Katoda druhé Zenerovy diody 20 je spojena s katodou třetí Zenerovy diody 21, jejíž anoda je spojena s kladným výstupem 104 měniče 2 ^{a s} prvním vývodem třetího snímacího odporu 23. Jeho druhý vývod je spojen s bází tranzistoru 16 PNP a s prvním vývodem druhého snímacího odporu 22, jehož druhý vývod je spojen se záporným výstupem 105 měniče 2· Druhý vývod prvního pracovního odporu 21< druhý vývod třetího pracovního odporu 18 a druhý vývod čtvrého pracovního odporu 19 jsou spojeny se zemní svorkou.

Jako měnič 2 může být použit libovolný typ tranzistorového měniče. Řízení měniče 2 ^se uskutečňuje přes tranzistor 2 NPN, který při sepnutí přeruší přes blokovací vstup 103 okamžitě činnost tranzistorů měniče 2· Na prvním snímacím odporu £ se při činnosti měniče 2 vytváří úbytek napětí úměrný okamžitému proudu tranzistorů měniče 2* Při proudovém přetížení i zkratu na zátěži 2 dochází k zvýšení napěťového úbytku na prvním snímacím odporu 2 ^a přes první omezovači odpor 2 ^a první sčítací diodu 2 3^e spínán tranzistor 2 NPN. Dochází tak k omezení výstupního proudu měniče 2 ^a tím k ochraně měniče i zátěže. U konkrétního zapojení podle obrázku plní tato proudová ochrana svoji funkci i při zkratu záporného výstupu 105 měniče 2 na zemní svorku.

Při zvýšení vstupního napětí napájecího zdroje _2 nad povolenou mez dochází k otevření první Zenerovy diody 12 a tím k vytvoření napěťového úbytku na prvním pracovním odporu 11.

Toto napětí opět způsobí přes druhou sčítací diodu 10 a druhý omezovači odpor sepnutí tranzistoru 2 NPN. Okamžitým zablokováním činnosti měniče 2 ^se ochrání jeho spínací tranzistory proti zvýšenému napěťovému namáhání. Stejnou cestou dochází k zablokování měniče 2 i při nadměrném zvýšení jeho teploty, kdy sepne kontakt 13 teplotní ochrany.

Řídicí zpětnovazební obvod s tranzistorem 16 PNP může opět přes třetí sčítací diodu 17 způsobit spínání tranzistoru 2 NPN a tím periodickým blokováním činnosti měniče 2 dosáhnout omezení nebo stabilizaci jeho výstupního napětí na zátěži 2· Druhá Zenerova dioda 20 se čtvrtým pracovním odporem 19 spolu se zpětnovazebním snímacím děličem tvořeným druhým a třetím snímacím odporem 22 a 23 určuje velikost výstupního napětí měniče 2· ^K zvýšení výstupního napětí nedojde ani při poruchovém přerušení například externě a přes konektor vedeného spoje z kladného výstupu 201 napájecího zdroje 2. na kladný výstup 104 měniče 2· Pokud navíc dojde v tomto případě ještě ke zkratu kladného výstupu 104 měniče 2 ^na zem, dochází k otevření tranzistoru 16 PNP a k zablokování činnosti měniče 2· Napětí na emitoru tranzistoru 16 PNP je v tomto případě určeno druhým a čtvrtým pracovním odporem 15 a 19 v důsledku zavřené třetí Zenerově diodě 21.

Měnič s řídicím a ochranným obvodem podle vynálezu je vhodný ve všech aplikacích, kdy se požaduje jednoduché a spolehlivé vyřešení uvedených řídicích a ochranných funkcí. Použitý způsob regulace zachovává malé výkonové ztráty. Řídicí a ochranné obvody jsou zvláště vhodné pro samokmitající typy měničů a při funkci v širokém rozsahu pracovních teplot.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Měnič s řídicím a ochranným obvodem, v němž kladný výstup napájecího zdroje je spojen s prvním napájecím vstupem měniče, s kladným výstupem měniče a s prvním vývodem zátěže, jejíž druhý vývod je spojen se záporným výstupem měniče, jehož druhý napájecí vstup je spojen s prvním vývodem prvního snímacího odporu a s prvním vývodem prvního omezovacího odporu, jehož druhý vývod je spojen s anodou první sčítací diody, jejíž katoda je spojena s prvním vývodem zavíracího odporu a s bází tranzistoru NPN, jehož kolektor je spojen s blokovacím vstupem měniče, přičemž záporný výstup napájecího zdroje, druhý vývod prvního snímacího odporu, druhý vývod zavíracího odporu a emitor tranzistoru NPN jsou spojeny se zemní svorkou, vyznačený tím, že kladný výstup (201) napájecího zdroje (2) je spojen s anodou oddělovací diody (14), s katodou první Zenerovy diody (12) a s prvním vývodem kontaktu (13) teplotní ochrany, jehož druhý vývod je spojen s anodou první Zenerovy diody (12) , s prvním vývodem prvního pracovního odporu (11) a s anodou druhé sčítací diody (10), jejíž katoda je spojena s katodou třetí sčítací diody (17) a s prvním vývodem druhého omezovacího odporu (9), jehož druhý vývod je spojen s bází tranzistoru (8) NPN, kde katoda oddělovací diody (14) je přes druhý pracovní odpor (15) spojena s anodou druhé Zenerovy diody (20) , s prvním vývodem čtvrtého pracovního odporu (19) a s emitorem tranzistoru (16) PNP, jehož kolektor je spojen s prvním vývodem třetího pracovního odporu (18) a s anodou třetí sčítací diody (17) , přičemž katoda druhé Zenerovy diody (20) je spojena s katodou třetí Zenerovy diody (21) , jejíž anoda je spojena s kladným výstupem (104) měniče (1) a s prvním vývodem třetího snímacího odporu (23), jehož druhý vývod je spojen s bází tranzistoru (16) PNP a s prvním vývodem druhého snímacího odporu (22) , jehož druhý vývod je spojen se záporným výstupem (105) měniče (1), kde druhý vývod prvního pracovního odporu (11) , druhý vývod třetího pracovního odporu (18) a druhý vývod čtvrtého pracovního odporu (19) jsou spojeny se zemní svorkou.