SU1390736A1 - Стабилизированный источник питани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах стабилизированного вторичного электропитани . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем снижени  пульсаций выходного напр жени  в режиме ограничени  тока. Стабилизированный источник питани  ...j4 as . а содержит инвертор 1, трансформатор 8, выпр митель 10, фильтр 11, усилитель .19 обратной св зи, компаратор 18 широтно-импульсного модул тора, за- даюЕций генератор 7, генератор 14 пилообразного напр жени , опорный ограничитель 15 напр жени , формирователь- распр еделитель 6 импульсов управлени , блок 21 защиты. При возникновении перегрузки по току введенный опорный ограничитель 15 вызывает через cooTBeTCTByroiipie узлы управлени  уменьшение длительности импульсов тока через транзисторы инвертора 1, что приводит к снижению выходного напр жени  без увеличени  пульсаций . При определенном минимальном уровне выходного напр жени  срабатывает защита по минимуму, обеспечива  выключение транзисторов инвертора .. 1 з.п. ф-лы. 4 ил. 22

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть исползовано в системах стабилизированного вторичного электропитани .

Целью изобретени   вл етс  повьш ние надежности путем снижени  пульсаций выходного напр жени  в режиме ограничени  тока.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема стаби;шзированного источника питани ; на фиг. 2 и 3 - принципиальна  электрическа  схема формировател  распределител  импульсов управлени ; на фиг. 4 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Стабилизированный источник питани  содержит мостовой инвертор 1 с входными выводами 2 и 3 дл  подачи напр жени  -питани  Un и с нагрузочными выводами 4 и 5,, формирователь- распределитель 6 импульсов управлени  J задающий генератор 7, трансфор матор 8, датчик 9 тока, выходной выпр митель 10, выходной фильтр 11, выпр митель 12 сигналов датчика 9 тока, балластный резистор 13, генератор 14 пилообразного напр жени , опорный ограничитель 15 напр жени , выполненный на резистивном делителе 16 напр жени  и диоде 17, широтно- импульсный модул тор (ШИМ) 18,. усилитель 19 обратной св зи, подклю- ченньй одним из входов к источнику 20 опорного напр жени , блок 21 защиты по минимуму и максимуму выходного напр жени , входом соединенный с выходным выходом 22 относительно общей шины 23, блок 24 вспомогательных напр жений, предназначенный дл  питани  функциональных узлов стабилизированного источника питани .

Первичные обмотки трансформатора 8 и трансформатора датчика 9 тока включены последовательно и подключены к нагрузочным выводам 4 и 5 инвертора 1; вторична  обмотка транформатора В через выходной выпр митель 10 и выходной фильтр 11 подключена к выходным выводам 22 и 23. Формирователь-распределитель 6 импульсов управлени  подключен выходами к базовым цеп м транзисторов мостового инвертора 1 и к выводам 2 3 и 4,5 инвертора. Усилитель 19 обратной св зи подключен другим входо к выходному выводу 22, а вьпсодом -

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выходу опорного ограничител  15 напр жени  и к одно из входов ШИМ 18, другой вход которого соединен с выходом генератора 14 пилообразного напр жени , а выход - с управл ющим входом формировател  6. Управл ющий вход генератора 14 пилообразного напр жени  соединен с выходом задающего генератора 7, который подключен к первому тактовому входу формировател  6, второй тактовый вход которого соединен с инверсным выходом задающего генератора 7. Выпр митель 12 сигналов датчика 2 тока подключен ..входом к выходу датчика тока (вторичной обмотке трансформатора тока), одним выходным выводом к общей шине 23, а другим - через балластный резистор 13 - к сигнальному входу генератора 14 пилообразного напр жени . Блок 21 защиты по минимуму и максимуму выходного напр жени  подключен выходом к входу формировател  6. Выходы блока 24 подключены к питающим выводам функциональных узлов устройства.

Формирователь-распределитель 6 импульсов управлени  состоит (фиг.2,3) из трех D - триггеров 25-27 1К-триг- гера 28, шести групп - 29-34 из двух последовательно соединенных элементов И-НЕ, четырех КС-цепей 35-38 задержки двух преобразователей-усилителей мощности 39 и 40 с трансформаторами 41 и 42 с входными обмотками 41.1,41.2 и 42.1 и 42.2 и выходными 41.3-41.6 и 42.3-42.6, четырех мостовых диодно-резистивных коммутаторов 43 - 46 с диагональным включением вторичных обмоток указанных трансформаторов и четырех диодов 47- 50 св зи коммутаторов 43-46 с коллек- торами соответствующих четырех транзисторов инвертора 1..

Управл ющий, первый и второй тактовые и защитный входы формировател  6 подключены внутри данного узла соответственно к первому входу первой группы И-НЕ 29, строб-входу второго D-триггера, к объединенным строб-входу первого D-триггера и второму входу группы И-НЕ и R-входу третьего D-триггера. RC-цепи 35-38 подключены своими средними выводам соответственно к S-входу триггера 27, к промежуточному входу первой группы И-НЕ 29, к R-входу триггера 27 и к второму входу второй группы

И-НЕ 30. Выходы триггера 25 - пр мой и инверсный соединены с первыми входами fpynn И-НЕ 31,32 соответственно . Выходы триггера 28 - пр мой и инверсный - соединены с первыми входами групп И-НЕ 34,33 соответственно . Выход второй группы И-НЕ 30 соединен с вторыми входами групп И-НЕ

31-34, а вход группы И-НЕ 30 соединен с пр мым выходом триггера 27. Пр мой выход триггера 26 соединен с -входом триггера 28, инверсный выход триггера 26 соединен с D-входом данного триггера, с D-входом триггера 25 и с К-входом триггера 28. 8,К-входы триггеров 25,26,28 подключены к цеп м установа 1. В,С-входы триггера 27 подключены к цепи установа О. Выходы групп И-НЕ 31-34 по отдельности соединены с базами транзисторов преобразователей 39 и 40. Выходные обмотки 41.3-41.6, 42.3- -42.6 включены соответствующим образом в диодно-резистивных коммутаторах 43-46, выходы которых подключены к соответствующим выводам мостового инвертора 1.

Диаграммы напр жени  (фиг.4) 51- -63 иллюстрируют работу узлов устройства . Индексы при обозначении напр жени  соответствуют позици м узлов или обозначени м выводов.

Стабилизированный источник питани  работает следующим образом.

При подключении к устройству питающего напр жени  U транзисторы инвертора 1 заперты и вступают в работу при подаче служебного напр же- ни  и, на блок 24, так как при этом обеспечиваетс  электропитание всех функциональных узлов устройства. Начинает работать задающий генератор 7, вырабатыва  пр моугольные импульсы удвоенной частоты

фиг. 4; 51, 52), которые поступают на тактовые входы Т, Т формировател  6. Длительность импульсов с пр мого выхода генератора 7 соответстует минимальному времени паузы межу включенными состо ни ми транзисторов одной стойки мостовой cxeNfibi инвертора 1, что обеспечивает отсутствие сквозных токов, т..е. повышает надежность. Одновременно в узле 14 ормируетс  пилообразное напр жение, на которое накладываетс  выпр мленное напр жение сигнала датчика 9 тока и которое сравниваетс  в ШИМ 18

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с сигналом выхода усилител  19 (фиг. 4; 53,54). С выхода ШИМ 18 пр моугольные импульсы (фиг.4; 55) поступают на управл ющий выход формировател  6. Логически обработанные сигналы в виде пр моугольных импульсов (фиг. 4; 56,57) поступают на входы преобразователей-усилителей 39 и 40 мощности, в результате чего формируютс  напр жени  на выходных обмотках трансформаторов 41 и 42- (фиг.4; 58,59). Дальнейша  обработка напр жений происходит в коммутаторах 43-46, так что на управл ющие входы инвертора 1 поступают двупо- л рные сигналы (фиг.4; 60,61), обеспечивающие управление транзисторами инвертора 1. В результате в обмотках трансформатора 8 формируютс  двупо- л рные пр моугольные напр жени  с паузами между положительными и отрицательными импульсами (фиг. 4; 62,63). Далее переменное напр жение выпр мл етс  выпр мителем 10 и фильтруетс  фильтром 11, вследствие чего на выходах 22 и 23 выходное напр жение посто нно с учетом компенсации дестабилизирующих воздействий (изменени  питающие напр жени  Up и тока нагрузки).

При увеличении тока нагрузки сверх определенного значени  сигнал с датчика тока увеличиваетс  и суммарный сигнал (фиг.4, 54) начинает достигать значени  уровн  ограничени , сформированного узлом 15, вследствие чего ограничиваетс  врем  от- .крытого состо ни  транзисторов инвертора 1, что приводит к снижению выходного напр жени  U ц, ; при определенном его минимальном значении срабатывает компаратор минимума блока 21 защиты и переключает триггер 27, с выхода которого сигнал О обеспечивает запрет (через группу И-НЕ 30) прохождени  управл ющих сигналов через входы группы И-НЕ 31-34, что вызывает срыв работы преобразователей 39, 40 и соответствующее запирание транзисторов инвертора 1. Перегрузка по току и короткое замыкание нагрузки ведут к аналогичному срабатыванию заищты. КС-цепи 35, 37, 38 обеспечивают необходимые исходные состо ни  логических элементов при включении Up, . RC-цепь 36 совместно с группой И-НЕ 29 обеспечивает, во-первых, формирование минимального времени

паузы, во-вторых, импульсньп режим управлени  во всем даапазоне скважности .

Во врем  режима отсечки по току BitjncoflHoe напр жение снижаетс  так, что на внешней характеристике отсутствует вертикальный участок, что соответствует более устойчивой работе устройства в режиме стабилизации напр жени . Этот режим работы эквивалентен снижению опорного напр жени  в контуре стабилизации напр жени  за счет увеличивающегос  сигнала с датчика тока. Такое формирова- нИе процессов сопровождаетс  существенно сниженными значени ми пульсаций выходного напр жени  в данном режиме

Таким образом, введение новых средств и новых св зей позвол ет снизить пульсации выходного напр жени  в режиме, граничном с перегрузкой по току, что обеспечивает устойчивую работу в этом режиме, вследствие чего повышаетс  надежность устройства.

Claims (1)

1. Стабилизированный источник питани , содержащий мостовой инвертор к; выходным выводам которого подключены последовательно соединенные Первична  обмотка трансформатора и Измерительный элемент датчика тока, в1ыходной выпр митель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, Выходной фильтр, включенный между выходным выпр митет: ем и выходными Выводами, один из которых  вл етс  сЗбщим, формирователь-распределитель Импульсов подключенной выходами к Управл юпхим входам инвертора, усили- обратной св зи, подключенный входами по отдельности к выходному выводу и к источнику опорного напр жени , широтно-импульсньй модул тор, Подключенный выходом к управл ющему входу формиров ат ел -р а спр еделит ел , одним входом - к выходз усилител  обратной св зи, а другим к выходу генератора пилообразного напр жени , управл ющий вход которого соединен с выходом задающего генератора, вы- гф митель сигналов датчика тока, подключенный входом к выходу датчика тока, в одном из своих выходных выводов к общему выводу, блок защиты по минимуму и максимуму выходно

0 5

0

5

0

5

0

5

го напр жени , подключенный входом и -выходом соответственно к выходному выводу и входу форьт.ровател -распре- делител , и блок вспомогательных напр жений, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  надежности путем снижени  пульсаций выходного напр жени  в режиме ограничени  тока, в него введены балластный резистор и ограничитель напр жени , выполненный на резистивном делителе напр жени , подключенном между общим выводом и выходным выводом блока вспомогательных напр жений, и разделительном диоде, включенном между средним выводом указанного делител  и выходом усилител  обратной св зи, генератор пилообразного напр жени  снабжен сигнальным входом, который соединен с другим выходным выводом выпр мител  сигналов датчика тока, через включенный между ним и o6mjiM выводом балластный резистор, задающий генератор снабжен инверсным выходом, а формирователь-распределитель импульсов снабжен первым и вторым тактовыми входами , к которым по отдельности подключены соответственно пр мой и инверсный выходы задающего генератора

2, Источник питани  по п.1, о т - л и чающийс  тем, что формирователь-распределитель импульсов содержит три D-триггера, JK-триггер, шесть групп из двух последовательно соединенных элементов И-НЕ, четыре последовательные RC-цепи, два преобразовател -усилител  мощности с трансформаторами и четьфе мостовых диодно-резистивных коммутатора с диагональным включением вторичных обмоток указанных трансформаторов, при этом управл ющим, первым и вторым тактовыми и. защитными входами формировател -распределител   вл ютс  соответственно первый вход первой группы И-НЕ, строб-вход второго D-триггера, объединенные строб-вход первого D-триггера и второй вход первой группы И-НЕ и R-вход третьего D-триггера, а выходами данного узла - разнопол рные выводы указанных вторичных обмоток двух трансформаторов преобразователей-усилителей мощности, причем S-, R-входы первого и второго D-триггеров, S-, К-вхо- ды и один из К-входов JK-триггера

подключены на установ 1, перва , четверта  и треть  RC-цепи включены между питающим и общим выводами, а к средним их выводам подключены по отдельности соответственно S-, R-BXO ды третьего D-триггера и второй вход второй группы И-НЕ, первый вход которой соединен с выходом третьего D-триггера, а выход - с вторыми входами третьей-шестой групп И-НЕ, втора  RC-цепь включена между вторым входом первой группы И-НЕ и общим вьгоодом, а средний вывод ее с межэлементным выводом данной группы И-НЕ, D- и строб-входы третьего D- .триггера подключены на установ О, D-входы первого и второго D-тригге 907368

ров объединены и соединены с другим К-входом JK - триггера и инверсным выходом второго D-триггера, пр мой выход которого соединен с J-входом JK-триггера, строб-вход которого соединен с выходом первой группы И-НЕ, пр мой и инверсный выходы первого D-триггера и инверсный и пр мой выходы JK-триггера соединены через соответственно третью, четвертую, п тую и шестую группы И-НЕ с базами транзисторов соответственно первого и второго преобразователей-усилителей мощности выходные обмотки трансформаторов которых включены попарно в диагонали мостовых диодно-резистивных коммутаторов.

5

10

15