SU1125611A1 - Стабилизированный источник питани - Google Patents

Abstract

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий сетевой трансформатор, вторичные обмотки которого через выпр митель и фильтр подключены к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогательньй выпр митель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирующим элементом, блок управлени , вход которого относительно общей шины соединен с выходным вьтодом , а его выходные выводы подключены к управл ющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, отличающ и и с   тем, что, с.целью повышени  стабильности выходного напр жени  и КПД при одновременном повьшении эксплуатационной надежности, в него введены блок защиты от входных перенапр жений с исполнительным узлом в виде балластного резистора и щунтируклцих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора , с выпр мителем, подключен W ным к вторичным обмоткам трансформатора , с делителем напр жени , подключенным относительно общей шины к выходу выпр мител , и с пороговой схемой, относительно общей щйны входом подключенной к среднему выводу делител , а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник посто нного напр жени , управл кнций коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным-к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управлени  выполнен на основе управл емого пшротно-импульсного регул тора , вход которого  вл етс  входом указанного блока, и формирующего узла, выходы которого  вл ютс  выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммутационно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цепь регулирующего элемента , выход управл ющего коммутацион- , ного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла : блока управлени , а дополнительный источник посто нного напр жени  относительно общей шины подключен к питающим выводам управл ющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управлени , 2. Источник питани  по п. 1, отличающийс  тем, что в блоке управлени  управл емый широтно-импульсный регул тор состоит из генератора частоты квантовани , формировател  пилообразного напр жени , источника опорного напр жени , схемы

Description

сравнени  и усилител -формировател  с пр мым и инверсным выходами, а форнируххций узел состоит из задающего генератора несущей частоты с пр мым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четырьм  управл ющими входами и одним блокирующим входом,  вл ющимс  блокирующим входом данного блока, схемы согласовани , органа гальванической разв зки и усилени  мощности, вьтолненного в виде двух двухтактных преобразователей и двух вьщр мителёй, соединенных по цепи переменного тока с выходами,  вл ющимис  выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнени   вл етс , входом данного блока, а к второму и третьему входам

ее поотдельности подключены источник опорного напр жени  и форьшрователь пилообразного напр жени , вход которого соединен с выходом генератора частоты квантовани , а выход схемы сравнени  подключен к входу усилител -формировател , пр мой и инверсный выходы которого подключены поотдельности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к пр мому и инверсному выходам задающего генератора несущей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласовани  подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической разв зки.

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах питани  радиоэлектронной аппаратуры. Известно устройство питани , содержащее регулирукиций элемент и блок управлени  DJ . Недостатками данного устройства  вл ютс  отсутствие защиты от пропадани  питакш его узла защиты, защиты от перенапр жений в питающей сети, а также Низкий КПД. Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  стабилизированный источник питани , содер жащий сетевой трансформатор, вторичные обмотки которого через вьшр митель и фильтр подключены к выходным выводам, вспомогательный выпр митель включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирук цим элементом, блок управлени ,. состо щт из порогового управл к цего элемента, входом подклю ченного к выходным выводам а выходом - к управл ющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защит ный узел с контактами, включенн11 ми в цепь регулирующего элемента 2j. Недостатки известного устройства заключаютс  в низкой стабильности выходного Напр жени  и низком КПД устройства, а также в отсутствии защиты от перенапр жени  в питающей сети. Низка  стабильность выходного напр жени  в известном устройстве обусловлена относительной простотой схемы органа управлени , выполненной с применением только двух активных элементов (транзистор и туннельный диод). Регулирукиций элемент коммутирует все выпр мленное вспомогательным выпр мителем питак цеё напр жение с относительно высокой частотой. В моменты запирани  регулирукицего элемента на его выводах возникают значительные всплески напр жени  (так как происходит разрыв цепи, содержащей индуктивное сопротивление первичные обмотки трансформатора. Кр.оме того, в известном устройстве отсутствует защита от перенапр жени  в питающей сети, защита от перегрузок по току и защита от исчезновени  напр жений питающих различные узлы устройства. Недостатки снижают эксплуатационную надежность устройства. Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности выходного напр жени  и КПД при одновременном повьщ1ении эксплуатационной надежности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизированный источник питани , содержащий сетевой трансформатор ,вторичные обмотки которого через выпр митель и фильтр подключен к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогатель ный выпр митель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулируинцим элементом, блок управлени , вход которого относительно общей шины соеди нены с выходным выводом, а его выход ные выводы подключены к управл юа ей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором , введены блок защиты от входных перенапр жений с исполнительным узло в виде балластного резистора и шунтирующих его контактов репе, с транс форматором, первичные обмотки которо го подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора, с выпр мителем, подключенным к вторичным обмоткам трансформатора, с fle лителем напр жени , подключенным относительно общей шины к выходу выпр мител , и с пороговой схемой, относительно общей шины входом подклю ченной к среднему выводу делител , а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник посто нного напр  жени , управл ющий коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управлени  выполнен на основе управл емого ииротно-импульсного регул тора , вход которого  вл етс  входом указанного блока, и формирук цёго узла, выходы которого  вл ютс  выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммута ционно-защитного узла включет. в питакмцую цепь сетевого трансформатора, балластный резисто э и датчик тока включены в цепь регулирующего элемен та, выход управл ющего коммутационного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выхо узла блокировки подключен к блокирую щему входу формирующего узла блока управлени , а дополнительный источник посто нного напр жени  относительно общей шины подключен к питаюпщм выводам управл ющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управлени . Кроме того, в блоке управлени  управл емый широтно-импульсный регул тор состоит из генератора частоты квантовани , формировател  пилообразного напр жени , источника опорного напр жени , схемы сравнени  и усилител -формировател  с пр мым и ИН-. версным выходами, а формирующий узел состоит из задакмцего генератора несущей частоты с пр мым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четьфьм  управл кицими входами с одним блокирующим входом,  вл к димс  блокирующим входом данного блока, схемы согласовани , органа гальванической разв зки и усилени  мощности, выполненного в виде двух двухтактных преобразователей, и двух выпр мителей , соединенных по цепи переменного тока с.выходами,  вл ющимис  выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнени   вл етс  входом данного блока, а к второму и третьему входам ее поотдельности подключены источник опорного напр жени  и формирователь пилообразного напр жени , вход которого соединен с выходом генератора частоты квантовани , а йыход схемы сравнени  подключен к входу усилител формировател , пр мой и инверсный выходы которого подключены поотделы ности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к пр мому и инверсному выходам задающего генератора несзщей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласовани  подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической разв зки. На чертеже представлена функциональна  схема стабилизированного источника питани . Источник питани  содержит регулирующий элемент 1, управл ющей цепью, подключенный к выходу блока управлени , в Состав которого входит управл емый широтно-импульсный регул тор 2, коммутационно-защитный узел 3, включенный силовыми контактами в питакнцую цепь устройства, сетевой трансформатор 4, выпр митель 5, фильтр 6, вспомогательный выпр митель 7. Нагруэка 8 подключена относительно общей шины к выходному выводу, а входным выводом  вл етс  вывод 9, подключаемый к питающей сети, В блоке управлени  формирующий узел состоит из задающегю генератора 10 несущей частоты, ного коммутатора 11, схемы 12 еогла совани  органа 13 гальванической разв зки и усилени  мощности, иыпол ненном в виде двух двухтактных щ ербраэователей , и двух выпр мителей 14 и 15, соединенный между собой. В состав виротно-импульсного регул тора 2 блока управлени  входит генератор 16 частоты квантовани , форн рователь 17 пилообразного напр жени , схема 18 сравнени , источники 19 опорного напр жени  и ус литель-формирователь 20 с пр мым и инверсньш выходами, подключенными к коммута ору 11. Кроме того, в состав устройства входит блок защиты от входных перенапр жений , СОСТОЯ1Щ1Й из трансформатора 21, выпр мител  22, делител  23 напр жени  (датчик перенапр жени ), пороговой схема 24 и исполнительного узла 25, вьшолненного в виде балластного резистора 26 и реле 27, обмотка которого подключена к выходу пороговой схемы 24. Устройство содержит также управл юврй коммута1щонный узел 28 с пороговьм органом, узел 29 блокировки , дополнительный источник 30 посто нного напр жени , и датчик 31 тока, подключенньА к входу узла 28 Устройство работает следующим образом. Переменное напр жение питакнцей сети с входной клеммы 9 через коммутационный защитный узел 3 подаетс  на трансформатор 4, в цепи первичных обмоток которого включен вспомогательный выпр митель 7 с регулирующим элементом 1, работающим в ключевом режиме. С вторичных обмоток трансформатора 4 напр жение поступает в выпр митель 5, фильтр 6 и нагрузку 8. Задакнций генератор 16 частоты квантовани  формирует пр моугольные импульсы с заданной частотой, выбранной в 10-20 раз въте частоты силовой питающей сети. Из пр моугольных импульсов задаю щего генератора 16 частоты квантовани  с помощью формировател  17 пилообразного напр жени  получаетс  пилообразное напр жение. Пилообразное напр жение, напр жение управлени  цепи обратной св зи с выхода устройства (нагрузки) и напр жение- источника 19 опорного напр жени  подаютс  на схему 18 сравнени . Схема 18 сравнени  вс абатывает последовательность импульсов, длительность которых определ етс  величиной отклонени  напр жени  цепи угфавлени  (выходного напр жени  источника питани ) от напр жени  источника 19 опорного напр жени  с частотой задающего генератора 16 частоты квантовани . В усилителе-формирователе 20, вьшолненном на логических элементах, производитс  усиление и формирование крутых фронтов импульсов ишротно-импульсной модул щш (ШМ). Задающий генератор 10 частоты вырабатывает пр моугольные импульсы с частотой повторени  в 5-10 раз выше частоты ШИМ. Импульсы ПШМ, поступакш не в электронный коммутатор 11, выполненный на логических элементах И-НЕ, суммируютс  (смешиваютс ) с пр моугольными импульсами заполнени  задающего генератора 10 несущей частоты и через схему 12 согласовани  подаютс  в орган 13 гальванической разв зки и усилени  мощности, свыходов которого пачки импульсов ШИМ поступают на входы первого и второго выпр мителей 14 и 15. С выходов выпр мителей 14 и 15 окончательно сформированный двухпол рный ШИМ сигнал поступает на управл ющий вход регулирующего элемента 1. Такое построение органа гальванической разв зки позвол ет получить широкий диапазон регулировани  коэффициента заполнени  импульсов управл ющего ШИМ сигнала (практически от О до 1). При перенапр жении в питающей сетис датчика 23 перенапр жени  сети питани , питаемого через трансформатор 21 и выпр митель 22, поступает повьшенное напр жение в пороговую схему 24, котора  вьздает в исполнительный узел 25 отключающий сигнал. Коммутирующее устройство реле 27 отключает цепь шунтировани  балластного резистора 26. Падение напр жени  на балластном резисторе 26 резко увеличиваетс . В результате происходит ограничение величины напр жени , поступающего на регулирующий элемент 1. Защита от пропадани  вспомогательного напр жени  источника пита7 1 ни  обеспечиваетс  в нормальном режиме работы подачей логической 1 на управл ющий вывод электронного кою4утатора 11, что обеспечивает работу источника питани  по изложенному. В аварийном режиме срабатывает узел 29 блокировки, что приводит к подаче логического О на управл ющий вывод электронного коммутатора 11, который обеспечивает регулирующего элемента 1 «.Это приводит к разм1 гканию первичных обмоток трансформатора, и выходное напр жение источника питани  снижаетс  до нулевого значени .

256118

Защита от токовой перегрузки и короткого замыкани  обеспечиваетс  тем, что увеличиваетс  падение напр жени  на датчике 31 перегрузки по то5 ку, срабатывает пороговый орган

управл ющего коммутационного узла 28, в результате чего коммутационное .защитное устройство 3 отключает напр жение питающей сети. 10 Благодар  введенным средствам повышаетс  стабильность выходного напр жени , увеличиваетс  КПД предлагаемого устройства. Одновременно средства защиты повышают эксплуатационную надежность.

Claims (2)

1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, _содержащий сетевой · трансформатор, вторичные обмотки которого через выпрямитель и фильтр подключены к выходным выводам, один из которых соединен с общей шиной, вспомогательный выпрямитель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулирующим элементом, блок управления, вход которого относительно общей шины соединен с выходным выводом, а его выходные выводы подключены к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, отличаю-' щ и й с я тем, что, с.целью повышения стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повышении эксплуатационной надежности, в него введены блок защиты от входных перенапряжений с исполнительным узлом в виде балластного резистора и шунтирующих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичным обмоткам сетевого трансформатора, с выпрямителем, подключен ным к вторичным обмоткам трансформатора, с делителем напряжения, подключенным относительно общей шины к выходу выпрямителя, и с пороговой схемой, относительно общей шины входом подключенной к среднему выводу делителя, а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управляющий коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным·к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управляемого широтно-импульсного регулятора, вход которого является входом указанного блока, и формирующего узла, выходы которого являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммутационно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цепь регулирующего элемента, выход управляющего коммутационного узла относительно общей шины подключен к обмотке контактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла блока управления, а дополнительный источник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления.

2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы

SU_nu 1125611 сравнения и усилителя-формирователя с прямым и инверсным выходами, а формирующий узел состоит из задающего генератора несущей частоты с прямым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четырьмя управляющими входами и одним блокирующим входом, являющимся блокирующим входом данного блока, схемы согласования, органа гальванической развязки и усиления мощности, выполненного в виде двух двухтактных преобразователей и двух выпрямителей, соединенных по цепи переменного тока с выходами, являющимися выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнения является входом данного блока, а к второму и третьему входам ее поотдельности подключены источ- ‘ ник опорноРо напряжения и формирователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом генератора частоты квантования, а выход схемы сравнения подключен к входу усилителя-формирователя, прямой и инверсный выходы которого подключены _поотдельности к первому и второму входам электронного коммутатора, третий и четвертый входы которого подключены поотдельности к прямому и инверсному выходам задающего генератора ’несущей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласования подключены к транзисторным ключам преобразователей органа гальванической развязки.