SU1069059A1 - Источник питани с защитой от перегрузок - Google Patents

Abstract

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащий усилитель мощности, выходом подключенный к последовательно соединенным первичным обмоткам трансформатора тока и выходного трансформатора, вторична  обмотка которого через выпр митель и фильтр подключена к выходным выводам источника, блок управлени , выходом подключенный к управл ющему входу усилител  мощности, цепь обратной св зи, входом подключенную к выходным выводам источника, а выходом к первому входу блока управлени , второй вход которого подсоединен к источнику опорного напр жени , первый транзистор, база которого подключена к интегрирующему конденсатору и через первый резистор к выходным выводам источника, эмиттер через второй резистор подключен к общей шине, а коллектор через третий резистор подсоединен к входному выводу источника питани  и через диод - к первому входу блока управлени , а вторична  обмотка трансформатора тока с параллельно включенным нагрузочным резистором подсоединена к входу вспомогательного выпр мител , отличающийс  тем, что, с целью повьлиени  надежности путем исключени  вли ни  питающего напр жени  на порог срабатывани  схемы , в него введены инвертор, перва  и втора  дифференцирук цие цепочки , первый и второй конденсаторы, первый и второй суммирующие резисторы , второй и третий, транзисторы, причем вход инвертора подключен к (Л выходу блока управлени , входы второго и третьего транзисторов подключены к выходу вспомогательного выпр мител , выходы второго и третьего транзисторов соответственно через первый и второй конденсаторы подключены к общей шине и через первый и второй суммирующие резисторы - к ба зе первого транзистора, управл ющий 05 вход второго транзистора через первую; СО дифференцирующую цепочку подключен к выходу инвертора, а управл ющий вход третьего транзистора через втоел рую дифференцирующую цепочку - к высо ходу блока управлени .

Description

, Изобретение относитс  к электрорадиотехникв , в частности, к источникам питани , и может быть использ вано в системах питани  устройств .а томатики и вычислительной техники, Известен источник питани  со схе мой защиты преобразовател  от перегрузок , содержащий блок управлени , ВЫХОДкоторого через усилитель мощности , входной трансформатор тока, выпр митель и фильтр соединен с выходными клеммами и через резистор с входом усилител  сигнала рассогласовани , второй вход которого под ключен к источнику опорного напр жени , вторична  обмотка трансформа тора тока через нагрузочный резисто выпр митель, и транзистор подсоедине на непосредственно к первому входу усилител  сигнала рассогласовани  СП. Недостатком указанного устройств  вл етс  возрастание Тока по вторич ной обмотке выходного трансформатора в режиме, близком к короткому замыканию, до величины в 1,5-2 раза превышающей его номинальное значение . Объ сн етс  это тем, что канал ограничени  выходного тока .работает в след щем режиме и не обеспечивает полного ограничени  выходного тока вследствие конечного коэффициента . усилени  систем. стабилизации. С целью исключени  перегрева выходного трансформатора Б таком режиме приходитс  увеличивать его габа ритную мощность, что увеличива ет габариты и вес источника питани  . Недостатком устройства  вл етс  также трудность диагностики наличи  перегрузки на выходе источника пи: .ани , так как снижение величины вы ходного напр жени  наблюдающеес  в таком режиме, может происходить и при некоторых .неисправност х блока управлени . Наиболее близким техническим ретиеннем к изобретению  вл етс  источ ник-питани  с защитой от перегрузок содержащий блок управлени , выход которого через усилитель мощности подключен к первичньчм обмоткам транс форматора тока и выходного трансформатора , вторична  обмотка которого через выпр митель и фильтр подключе на к выходным клеммам и через цепь обратной св зи к управл ющему входу блока управлени , второй вход которого подсоединен к источнику опорного напр жени , причем эг-1иттер транзистора через эмиттерное сопротивление подключен к общему проводу база через резистор и вьтпр митель к вторичной обмотке трансформатора тока, параллельно которой включен нагрузочный резистор, а коллектор через коллекторный резистор - к не- точнику питающего напр жени  и через диод - к первому входу блока управлени , а между базой транзистора и выходными клеммами источника питани  включен резистор 21. Р едостатком известного устройства  вл етс  некотора  зависимость среднего значени  величины управл ю щего напр жени , снимаема  с трансформатора трка, от входного напр жени . Объ сн етс  это тем, что амплитуда токовых и.мпульсов через обмотки трансформатора отдел етс  только .параметрами дроссе.п.ч фильтра и величиной нагрузки, в то врем  как скважность импульсов в таком режиме пропорциональна величине входного напр жени . При этом происходит изменение порога срабатывани  схемы защиты. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем исключени  зависимости порога срабатывани  схемы -защиты от входного напр жени . Поставленна  цель /достигаетс  тем, что в источник питани  с защитой от перегрузок, содержащий усилитель мощности, выходом подключенный к последовательно соединеннглм первичны .1 обмоткам трансформатора тока и выходного трансформатора, вторична  обмотка которого через зыпр митель Г фильтр подключена к выходным выводам источника, блок управле:ни , выходом подключенный к упранл .югдему Уходу, усилител  мощности, цепь обратной св зи, входом подключенную к выходным выводам источника, а вкходом К первому входу блока управлени , второй вход которого подсоединен к источнику опорного .напр жени  ( первый транзистор, база которого подключена к интегрирующему конденсатору и через первый резистор к выходным выводам источника, эмиттер через второй резистор подключен к общей шине, а коллектор через третий резистор подсоединен к входному выводу источника питани  и через диод - к первому входу блока управлени , а вторична  обмотка тра}1сформатора тска с параллельно включенным -нагрузочным резистором подсоединена к входу вспомогательного выпр мител , введены инвертор, перва  и втора  дифференцирующие цепочки, первый и второй конденсаторЕзТ, первый и второй суммиругощие резисторы, второй и третий транзисторы, причем вход инвертора подключен к выходу блока управлени , входы второго и третьего транзисторов подключены к выходу вспомогательного выпр мител , выходы второго и третьего транзисторов соответ.ственно через первый к

второй конденсаторы подключены к общей шине и через первый и второй суммирующие резисторы - к базе первого транзистора, управл ющий вход второго транзистора через первую дифференцирующую-цепочку подключен к выходу инвертора, а управл ющий вход третьего транзистора через вторую дифференцирующую цепочку - к выходу блока управлени .

Указанное включение позвол ет исключить вли ние питающего напр жени  на порог срабатывани  схемы защиты путем выделени  номинального значени  тока нагрузки,

На фиг. 1 представлена функциондльна  схема источника питани ; на ,фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит усилитель 1 мощности через выходной трансформатор 2, выпр митель 3 и фильтр 4 подсоединенный к выходньм выводам 5, блок б управлени , первым входом подключенный через цепь 7 обратной св зи к выходным KnetJUMBM, BTOpt vi - к входу опорного элемента 8, а выходами - к входу усилител  мощности. Вторична  обмотка трансформатора 9 тока подключена через нагрузочный резитор 10 к выпр мителю 11. Первый транзистор 12 базой через первый резистор 13 подключен к выходным выводам ,- а через интегрирующий конденсатор 14 - к общей шине, .эмиттером через второй резистор 15 - к общей шине , коллектором через третий резистор 16 - к выводам дл  подключени  источника питани , между базой первого транзистора и выводом дл  подключени  источника питани  включен четвертый резистор 17, а между базой и общей шиной - .п тый резистор 18. Коллектор первого транзистора через диод 19 подключен к первому входу блока 6 управлени . Второй транзистор 20 и третий транзистор 21 выходами через первый 22 и второй 23 конденсаторы подключены к общей шине , а через первый 24 и второй 25 сум мирующие резисторы - к базе первЪго транзистора 12 .Управл ющий вход. втгрого транзистора 20 через первую дифференцирующую цепочку 26 подключе .н к выходу инвертора 27, а управл  ющий вход третьего транзистора 21 через вторую дифференцирующую цепочку 28 подключен к выходу блока 6 управлени ..

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии на выходе источника питани  перегрузки или короткого замыкани  блок 6 управлени  производит посто нный контроль величины выходного напр жени  и сразнение

его с напр жением опорного элемента 8 .

Усиленна  разность этих напр жений осуществл ет выработку импульсов напр жени  с переменной скважностью (диaгpaм.1a о, , имеющихс  по закону ШИМ или любому другому с целью посто нного поддерживани  выходного напр жени  в допусти1«ых пределах. Импульсы с переменной скважностью через усилитель 1 мощности и выходной трансформатор 2 поступают на выпр митель 3 и фильтр 4, где происходит выделение посто нной составл ющей напр жени , котора  подаетс  на выходные выводы 5.

Учитыва , что величина дроссел  фильтра  вл етс  величиной конечной, форма импульсов на выходе трансформатора 9 тока после вьп-тр млени  имеет вид трапеч идального напр жени  ..диаграмма г) . При этом минимальное h максимальное значени  трапецеидаль .ного напр жени , а также длительност iимпульса, завис т от величины питающего напр жени , в то врем  как полусуг .чма . переднего и заднего фронтов трапецеидального напр жени  равна величине тока нагрузки.

С целью исключени  указанной зависимости по переднему и заднему фроту управл ющего .импульса дифференцирующими цепочкам 26 и 27 формируютс  импульсы (диаграммы б, в), которые на короткое врем  открывают траа зисторы 20 и 21. Конденсаторы 22 23 зар жаютс  до соответствующей величины мгновенного значени  импульсного напр жени  и в дллькейщем разр жаютс  по экспоненциальному закону ( диаграммы д, е). Учитыва , что площадь экспоненциального импульса в общей случае равна Р vC. ,, где t посто нна  времени цепи, а v - напр жение на зар женном конденсаторе в начальный момент времени, то площади импульсов на- конденсаторах- 22, 23 будут S.., и 3(j . Так как период следовани  импульсов посто нен и равен Т, после суммировани  экспоненциональных импульсов и их интегрировани  конденсатором 14 случаем .

v -I- (v + х-г )

Выбира  t , получаем v

-(v,f Vj) или равно величине тока черезнагрузку источника питани ; Удг V(IK) и не зависит от измерени  питающего напр жени  (диаграмма жу.

Увеличение тока нагрузки вьсие допустимой величины, задаваемой параметрами cxeNM, приводит к величению напр жени  на выходе выпр мител 11, которое своим минусом через резисторы 24, 25 запирает транзистор 12. Повышение коллекторного напр жени  ПРИВОДИТк открытию диода 19 и повьаиению напр жени  на первом выходе блока б управлени . Выходное напр жение источника питани  снижаетс , чем обеспечиваетс  ограничение тока через нагрузку. Формирование требуемой нагрузочной характеристики обеспечивает путем введени  положи .ге ьной обратной св зи с выхода источника питани  на .базу транзистора через резистор 13. Путем подбора  арамет ров элементов-схемы входнуи) характеристику токовой защиты удаетс  получить желаемой формы вплоть до снижени  тока нагрузки до нул  в режиме короткого замыкани . Резистор 17 предназначен дл  надежного насыщени  транзистора 12 в момент включени  источника питани  с целью обеспечени  его запуска , резистор 18 служит дл  улучшени  температурной стабильности нагрузочной характеристики. Исход  из баланса токов в базовой цепи и учитыва , что суммарна  вели- 25 чина коэффициента усилени  схег-р-а управлени  в обшем случае 1, найдем зависимость тока .срабатывани  защита от параметров схемы К- 4. Ss 5t30 .- -KV«,W, -v.-|lfl « |;-падение напр жени  на ди- -ас оде 19s -падение напр жени  на вы , пр мителе 11;f . :ИЛИ щег раж ста . хар ник габ что исто возн коро колл 12, щего ни  Veg - падение на пр жени  на базо-эмиттерном переходе транзистора 12 - сопротивление резистора 17; э - сопротивление резистора 15; к - сопротивление резистора 16; RfD - сопротивление резисторов 24 и 25j /й - сопротивление резистора 10; - суммарное сопротивление всех параллельно включен , ных базовых резисторов; KT - суммарный коэффициент трансформации силового трансформатора и трансформатора тока. случае равенства Е величина питаюэ напр жени  Е исключаетс  из выи  и не оказывает вли ни  на льность параметров выходной теристики токовой защиты. пользование предлагаемого источпитани  позвол ет уменьшить иты выходного трансформатора, нижает габариты и вес самого ника питани , контролировать кновение режима, перегрузки или кого замыкани  путем контрол  кторного напр. жени  транзистора также исключить вли ние питаюнапр жени  на порог срабатывахемьз токовой зацщты.

Claims (1)

1. ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащий усилитель мощности, выходом подключенный к последовательно соединенным первичным обмоткам трансформатора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам источника, блок управления, выходом подключенный к управляющему входу усилителя мощности, цепь обратной связи, входом подключенную к выходным выводам источника, а выходом к первому входу блока управления, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, первый транзистор, база которого подключена к интегрирующему конденсатору и через первый резистор к выходным выводам источника, эмиттер через второй резистор подключен к общей шине, а коллектор через тре·: тий резистор подсоединен к входному выводу источника питания и через диод - к первому входу блока управления, а вторичная обмотка трансформатора тока с параллельно включенным нагрузочным резистором подсоединена к входу вспомогательного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повьвпёния надежности путем исключения влияния питающего напряжения на порог срабатывания схемы защиты, в него введены инвертор, первая и вторая дифференцирующие цепочки, первый и второй конденсаторы, первый и второй суммирующие резне- - _β торы, второй и третий, транзисторы, $ причем вход инвертора подключен к выходу блока управления, входа второго и третьего транзисторов подключены к выходу вспомогательного выпрямителя, выходы второго и третьего транзисторов соответственно через первый и второй конденсаторы подключены к общей шине и через первый и второй суммирующие резисторы - к ба. зе первого транзистора, управляющий^ вход второго транзистора через первую; дифференцирующую цепочку подключен к выходу инвертора, а управляющий вход третьего транзистора через вторую дифференцирующую цепочку - к выходу блока управления.