SU1264156A2 - Многоканальное устройство дл стабилизации посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитани  узлов автоматики. Цель - обеспечение.токе- вой защиты силовых ключей без увеличени  внутреннего сопротивлени  каналов напр жени  посто нному току и повышение надежности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что контролируетс  пульсаци  выходного напр жени  пороговым усилителем 7, управл ющим RS-триггером 8. Сигнал с триггера 8 прекращает управление сигналами с выходов блока 2 сравнени  и блока 4 синхронизации. Одновременно закрываетс  силовой ключ 1. Изобретение зависимое от авт.св. 1145333. 4 ил. W С

Description

tvD

о:

О1

О5

o

фа&.1 Изобретение относитс  к электротехнике , может быть использовано в устройствах электропитани  узпов автоматики, вычислительной техники, средств св зи и  вл етс  дополнительным к авт.св. № 1145333. Цель изобретени  - обеспечение токовой защиты силовых ключей без увеличени  внутреннего сопротивлени  каналов напр жени  посто нному току и повышение надежности устройства в целом. На фиг. 1 показана структурна  схема многоканального устройства дл стабилизации посто нного напр жени  на фиг. 2 - пример реализации силов го ключа с пам тью с учетом дополнительно введенных св зейj на фиг.З пример реализации порогового усилит л  напр жени  пульсацийi на фиг.4 пример реализации формировател  импульса закрывани  силового ключа. Многоканальное устройство дл  ст билизации посто нного напр жени  (фиг. 1) содержит п каналов напр же ни  с силовыми ключами 1, выходы ко торых  вл ютс  выходными выводами каналов напр жени , а их входы соед нены с входом устройства, блок 2 сравнени , коммутатор 3, адресные входы которого св заны с выходами блока 4 синхронизации и входами син хронизации ключей 1, а выход - с первым входом блока 2 сравнени , многоуровневый источник 5 опорных напр жений. При этом входы коммутатора 3 подключены к соответствунидим выходным выводам каналов напр жени  синхронизирующие входы многоуровнев го источника 5 опорных напр жений подключены к соответствующим выхода блока 4 синхронизации, а выход - к второму входу блока 2 сравнени , вы ход которого св зан с управл ющими входами силовых ключей 1, входы син хронизации которых подключены к соо ветствующим выходам блока 4 синхронизации . Кроме того, в каждый канал введе конденсатор 6, пороговый усилитель напр жений пульсаций, RS-триггер 8 и формирователь 9 импульса закрывани  силового ключа. При этом вход порогового усилител  7 напр жени  пульсаций через конденсатор 6 соеди нен с выходным выводом канала стаби лизации напр жени , а его выход - с R-входом RS-триггера 8, выход котор Г.| одновременио подключен к входу ормировател  9 импульса закрывани  силового ключа 1 и к дополнительному (четвертому входу э1ого ключа) входу запрета -записи. Выход формировател  9 импульса закрывани  силового ключа 1 подключен к дополнительному (п тому входу ключа) входу закрывани  этого ключа. Вход S RS-триггера 8 соединен с шиной Сброс, а выход RS-триггера 8 дополнительно соединен с шиной сигнализации о перегрузке. Силовой ключ 1 с пам тью (фиг.2) содержит D-триггер 10, входы D и С которого подключены к управл ющему и синхронизирующему входам ключа соответственно , а выход триггера соединен с базой транзистора 11, коллектор которого  вл етс  силовым входом ключа, эмиттер транзистора 11 через индуктивность дроссел  12 и диод 13 св зан с выходом ключа и общей шиной источника питани  соответственно , причем вход S D-триггера 10 подключен к входу запрета записи ключа, а вход R этого триггера к входу закрывани  ключа. Пороговый усилитель 7 напр жени  пульсаций (фиг. 3) содержит подключенный анодом к входу диод 14, к катоду этого диода подключены конденсатор 15, обкладка которого подключена к общей шине, и регулировочный резистор 16, второй выход которого подключен к общей шине, а третий вывод через резистор 17 соединен с первым входом операционного усилител  20. Кроме того, первый вход операционного усилител  20 через резистор 19 соединен с выходом этого операционного усилител , который  вл етс  , выходом порогового усилител . Второй вход операционного усилител  20 подключен к среднему выводу резистора 18, два остальных вывода которого подключены к источнику питани  операционного усилител  20 и к общей шине соответственно. Формирователь 9 импульса закрывани  силового ключа (фиг. 4) содержит триггер с раздельными входами, выполненный на логических элементах 21 и 22, один из входов которого  вл етс  входом формировател . Выход элемента 21 соединен с входом элемента 23, выход которого через цепочку, состо шую из резистора 24 и диода 25, соединен с входом логического 3 элемента 26, выход которого соедине с вторым входом триггера с раздельными входами, которым  вл етс  второй вход логического элемента 22. Причем выход этого элемента соедине с выходом формировател . Кроме того к входу логического элемента 26 подключена параллельна  цепочка из конденсатора 27 и резистора 28, вторые выходы которых соединены с общей шиной . Устройство работает следующим образом . При по влении входного посто нного нестабилизированного напр жени  Ug. оно поступает на силовые входы ключей 1 с пам тью. При этом все ключи 1 открыты и на выходных выводах начинает нарастать напр жение. Возрастание происходит не мгновенно , а протекает с некоторой посто нной времени. Одновременно с подачей входного напр жени  начинают работать остальные узлы схемы. Так, устройство синхронизахщи 4 вьщает на свои выходы сигнал разрешени , причем этот сигнал присутствует одновременно только на одном из выходов и перемещаетс  последовательно (по кольцу) с первого до последнего выхода. Эти сигналы разрешени  (синхронизации ) поступают на параллельно соединенные входы синхронизации коммутатора 3 измерительного входа блока 2 сравнени , входы синхронизации силовых ключей 1 и входы синхронизации источника 5 опорных напр жений. При наличии сигнала разрешени  (синхронизации ), например, на первом выходе блока 4 на измерительный входблока 2 сравнени  через коммутатор 3 измерительного входа подаетс  напр жение , имеющеес  на выходе первого силового ключа 1. Одновременно источник 5 опорного напр жени , подает на опорный вход блока 2 сравнени  предварительно установленное (заданное ) опорное напр жение UQ . Оба напр жени , поступающие на входы блока 2 сравнени , сравниваютс  им и в за- Бисимости от величины рассогласовани на выходе блока 2 сравнени  вырабатываетс  сигнал управлени , поступаю щий с выхода блока 2 сравнени  на управл ющий вход силового ключа 1 с пам тью. Если в момент сравнени  напр жение на выходе силового ключа 1 меньше чем опорное напр жение, зада564 ваемое источником 5 опорного напр жени , то блок 2 сравнени  вырабатывает cHrHaJF (высокий потенциал), подтверждающий открытое состо ние силового ключа 1. Если напр жение на выходе ключа 1 превышает , , то блок 2 сравнени  вьфабатывает сигнал (низкий потенциал), запрещающий установку ключа в открытое состо ние. Работа введенной схемы защиты ос- . новываетс  на эффекте увеличени  напр жени  пульсаций выходного посто нного напр жени  вьтше допустимой нормы при превьш1ении током нагрузки номинальной величины. Дл  использовани  этого эффекта возрастание напр жени  пульсации выше допустимой нормы фиксируетс  схемой допускового контрол , состо щей из введенных элементов и св зей, и выдает сигнал закрывани  силового ключа. При номина-пьном токе нагрузки напр жение пульсаций поступаетчерез конденсатор 6 на вход порогового усилител  7 напр жени  пульсаций. Так как ток нагрузки номинальный, напр жение пульсаций недостаточно, дл  срабатывани  порогового усилител  7, с выхода которого сигнал с уровнем 1 удерживает RS-триггер 8 в единичном состо нии. На выходе RS-триггера 8 также присутствует сигнал 1, поступающий на вход формировател  9 импульса закрывани  ключа и на вход запрета записи ключа 1. При этом на выходе формировател  9 импульса закрывани  ключа присутствует сигнал с уровнем 1. Так как на выходе запрета записи и входе закрывани  силового ключа 1 с пам тью присутствуют сигналы 1, не вли ющие на работу силового ключа 1 с пам тью, то сигналы с выхода блока 2 сравнени  и блока 4 синхронизации беспреп тственно управл ют работой силового ключа 1 с пам тью таким же образом, как и в пр.едлагаемом устройстве. При превьщ1ении током нагрузки номинального значени  возрастает напр жение пульсаций на нагрузке и через конденсатор 6 поступает на вход порогового усилител  7. Под возействием возросшего нацр жени  пульсаций пороговь1Й усилитель 7 срабатывает , при этом на его входе сигнал риобретает уровень О, что вызыват срабатывание RS-триггера 8, сигал на выходе которого также приобрет ет уровень О. Этот сигнал поступает непосредственно на вход запрета записи силового ключа 1, что прекращает управление ключа сигналами с выходов блока 2 сравнени  и блока 4 синхронизации . Одновременно формирователь 9 импульса закрывани  ключа формирует на своем выходе импульс, который поступает на п тый вход силового ключа 1 с пам тью. Ключ переходит в закрытое состо ние независимо от состо ни , в котором он находилс  до поступлени  импульса закрывани . Подача тока в нагрузку прекращаетс . Одновременно сигнал с выхода RS-триггера 8 может быть использован дл  сигнализации о неисправности канала выходного напр жени  с помощью шины Сигнализаци  и подключаемого к этой шине индикаторного

элемента.

После устранени  причины перегрузки схему можно вернуть в рабочее состо ние путем подачи на сбросовый R-вход RS-триггера 8 сигнала сброса с уровнем О.

Пример реализации силового ключа с пам тью с учетом дополнительно введенных св зей (фиг. 2).

При токе нагрузки, не превьшающем номинального значени , на входах запрета записи и закрывани  ключа присутствуют сигналы 1, не вли ющие на работу триггера 10, так как R и S его входы чувствительны только к сиг налам О. При этом-на управл ющий вход (вход D триггера 10) подаютс  сигналы с выхода блока 2 сравнени , а на синхронизирующий вход (вход С триггера 10) - сигналы синхронизации с блока 4 синхронизации Б момент прихода импульса синхронизации на вход С информаци  на входе D записываетс  в триггер, чем в зависимости от уровн  выходного напр жени  данного канала измен етс  или остаетс  без изменений состо ние транзистора 11, т.е. осуществл етс  работа силового ключа точно так,как и в предлагаемом устройстве.

При увеличении тока нагрузки выше номинального значени  и срабатывании введенной схемы защиты на вход запрета записи S подаетс  сигнал О что исключает возможность записи информации в триггер 10 по входу D, так как вход S имеет приоритет над 1входами D и С. Работа триггера 10

останавливаетс . Ввиду того, что сигнал запрета записи вырабатываетс  введенной схемой защиты асинхронно с работой остальных узлов и блоков, триггер 10 может остановитьс  в любом из двух возможных состо ний, в зависимости от информации, поступившей ранее на вход D. При этом транзистор 11 может остатьс  в открытом состо нии, что приводит к аварийной ситуации - в нагрузку потечет максимально возможный ток, что недопустимо . Дл  устранени  такой возможности и служит дополнительно введенный вход закрывани  ключа (R-вход триггера 10), имеюищй приоритет над всеми остальньпуи входами триггера 10. При превышении тока нагрузки номинального значени  и по влении на входе запрета записи (вход S) О, формирователь 9 импульса закрывани  ключа вырабатывает одиночный отрицательный импульс, подаваемьй на вход закрьшани  ключа (вход R триггера 10). Этот импульс однозначно устанавливает триггер в такое состо ние, при котором транзистор 11 закрыт, что устран ет возможность протекани  тока в нагрузку . Схема находитс  в таком состо нии до тех пор, пока не будет сн т сигнал логического нул  с входа запрета записи.

Пример реализации порогового усилител  напр жений пульсаций (фиг. 3)

Посто нное выходное напр жение, на которое наложено напр жение пульсаций , подаетс  на вход устройства и через вьтр мительный диод 14, служащий дл  вьтр млени  напр жени  пульсаций, поступает на конденсатор 15, служащий фильтром вьтр мленных напр жений пульсаций. Выпр мленное и отфильтрованное напр жение пульсаций поступает на резистор 16, служащий дл  регулировки чувствительности порогового усилител  в целом. Усиление производитс  с помощью операционного усилител  18, включенного по схеме компаратора. Резисторы 17 и 19  вл ютс  резисторами масштабного звена , определ ющего коэффициент усилени  операционного усилител  18. Через резистор 17 сигнал напр жени  пульсаций подаетс  на первый вход операционного усилител  18. При этом на второй вход этого усилител  подаетс  опорное напр жение, получаемое с помощью резистора 20, подключенного к одному из источников питани  операционного усилител . Это опорное напр жение сравниваетс  с напр жением пульсаций и в зависимости от соотношений этих напр жений на выходе операционного усилител  по вл етс  сигнал высокого или низкого уровн . Так, при номинальном токе погрузки и, как следствие , при номинальном значении напр жени  пульсаций на выходе операционного усилител  присутствует сигнал высокого уровн . И наоборот, при уве личении тока нагрузки выше номинального и, как следствие, увеличении на пр жени  пульсаций выше напр жени  с резистора 20 на выходе операционно го усилител  по витс  сигнал низкого уровн . Этот сигнал поступает на RSтриггер 8 и заставл ет его работать что влечет срабатывание схемы защиты в целом. Пример реализации формировател  импульса закрывани  силового ключа (фиг. 4). Сигнал с уровнем О поступает на вход устройства в случае превышени  током нагрузки номинального значени . При этом триггер с раздельным входами, выполненный на логических элементах 21 и 22, работает и На выходе логического элемента 21 По вл етс  уровень 1. Он инвертируетс  логическим элементом 23, на выходе которого по вл етс  сигнал О. При этом диод 25 закрываетс . Конденсато 27,зар5укенный перед этим через резистор 24 и диод 25 до уровн  1 с выхода логического элемента 22, на чинает разр жатьс  через резистор. 28.Пороговый логический элемент 26 работает, как только напр жение на конденсаторе 27 падает ниже поро4

Силаоой Sxaff оОой

yn/}.Bxoff О

Гил.гр. 3)fo3

о

аж. ycffipefTTci записи

ffx. 3aHpirtS0ftuj)

/f/ fffva

Bttxod

Claims (1)

1. сриг.2 568 га срабатывани  логического элемента 26. Сигнал с выхода логического элемента 26 опрокидывает триггер с раздельными входами на логических элементах 21 и 22 в исходное состо ние. На выходе логического элемента 22 образуетс  импульс, длительность которого обусловлена цепочкой 27 и 28, задний фронт которого  вл етс  импульсом закрывани  силового ключа, подаваемого на соответствующий его вход. Формула изобретени  Многоканальное устройство дл  стабилизации посто нного напр жени  по авт.св. № 1145333, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  токовой защиты силовых ключей без увеличени  внутреннего сопротивлени  каналов напр жени  посто нному току и повышени  надежности, в каждый канал напр жени  введены конденсатор, пороговый усилитель напр жени  пульсаций , RS-триггер и формирователь импульса закрывани  силового ключа, причем вход каждого порогового усилител  напр жени  пульсаций через конденсатор соединен с выходом своего канала, выход указанного усилител  - с R-выходом RS-триггера, S-вход которого подключен к внешней шине Сброс, а выход - к шине сигнализации о перегрузке, при этом выход данного RS-триггера соединен с дополнительными входами соответствующего силового ключа, с четвертым входом запрета записи - непосредственно , а с п тым входом закрывани  ключа - через формирователь импульса закрывани  силового ключа.

   фи9.4