SU1403042A1 - Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени в посто нное с защитой от перегрузок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  Питани  различных приборов. Цель изобретени  - повышение КПД при изменении в широких пределах входного посто нного напр жени , повышение стабильности выходного напр жени  и обеспечение защиты от перегрузок при гальванической разв зке между входным и выходными выводами. Устр-во содержит генератор тактовых импульсов , двухтактный усилитель 9 мощ- i ности с трансформаторным выходом, выпр митель 10 с фильтром,схему 4 сравнени  с источником опорного напр жени . В устр-во введены делитель 2 частоты, первый инвертор 7, схемы ЗИ 5,6, блок 8 защиты, масштабирующий усили- с S СО

Description

тель 11 и оптоуправл емый ждущий мультивиВратор 3. Отсутствие регулирующего транзистора и датчика тока в цепи питани  увеличивает КПД устр-ва,

причем изменением частоты генератора I устр-во может быть настроено на оптимальный КПД. 2 з.п. ф-лы, ил.

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  различных приборов и устройств, в частности, устанавливаемых на подвижных и необслуживаемых объектах.

Цель изобретени  - повышение КПД при изменении в широких пределах входного посто нного напр жени , по- вьш1ение стабилизации выходного напр  жени  и обеспечение защиты от перегрузок при гальванической разв зке между входными и выходными выводами. .На чертеже представлена структурна  схема стабилизированного преоб- раэовател  посто нного напр жени  в .посто нное с защитой от перегрузок.

Стабилизированный преобразователь содержит генератор I тактовых импульсов с периодом Т следовани  импуль- сов,  вл ющийс  задающим генератором дл  работы всего преобразовател  и подсоединенный к делителю 2 частоты с коэффициентом делени  N, выход последнего подключен к первому входу оптоуправл емого ждущего мультивибратора 3, длительность t импульса на выходе которогЬ мен етс  в зависимое ти от напр жени  на выходе схемы 4 сравнени , подсоединенной своим нуле вым и потенциальным выходами к второму и третьему входам оптоуправл емого ждущего мультивибратора 3 соответственно . Выход последнего подключен к первым входам первой 5 и вто- рой 6 схем ЗИ, вторые входы которьш подключены к выходу генератора 1 тактовых импульсов: схемы ЗИ 5 - непосредственно , схемы ЗИ 6 - через первый инвертор 7. Третьи входы схе;М ЗИ 5 и 6 подсоединены к выходу блока 8 защиты, который служит дл  отключени  выходного напр жени  Оц (на выходных выводах (нагрузке Кц) стабилизированного преобразовател  при пе регрузках, т.е. при уменьщении нап

р жени  и„ ниже заданного. Схемы ЗИ 5 и 6 своими выходными сигналами управл ют.в противофазе двухтактным усилителем 9 мощности с трансформато ньм вькодом. Выходное напр жение усилител  9 (запитьшаемого от силовых входов посто нного напр жени  Ug) поступает на выпр митель 10 с фильтром .

С выхода последнего напр жение и поступает в нагрузку R. К ее потенциальному входу неинвертирующим входом подключен масштабирующий усилитель 11с коэффициентом усилени  (ослаблени ) К, служащий дл  приведени  напр жени  U к з ровню опорного напр жени  , подаваемого на. схему 4 сравнени . Коэффициент уси- . лени  усилител  11 определ етс  со- отнощением резисторов 12 (R - входного ) и 13 (К 7 резистора обратной св зи),. и

откуда следует, что при К 1 масштабирующий усилитель может быть заменен резистивным делителем с резисторами R1 и R2 и коэффициентом делени  К.

Оптоуправл емый ждущий мультивибратор 3 состоит из RS-триггера 14, инвертора на транзисторе 15, база которого соединена через первый резистор 16с Q-выходом триггера 14, эмиттер подключен к общей шине, а коллектор через второй резистор 17 - к силовому входному выводу, который через третий резистор 18 и первый стабилитрон 19 подключен к общей шине. Напр жение стабилизации последнего делитс  четвертым 20 и п тым 21 резисторами и подаетс  на первую базу

олиоперелодиого транзистора 22, втора  база которого через второй инвертор 23 соединена с S-входом RS-триг- гера 11. Змттер транзистора 22 через конденсатор 24 подсоединен к общей шине, а через шестой резистор 25 - к коллектору транзистора 15. Однопереходный транзистор 22 вместе с первым светодиодом 26 образует оптрон 27. Входы светодиода 26 одновременно  вл ютс  вторым и третьим входами оптоуправл емого ждущего мультивибратора 3.

Блок 8 защиты состоит из последо- вательно соединенных седьмого ре- зистора 28, второго стабилитрона 29 и второго светодиода 30. Последний служит светоизлучателем дл  фотоприемника , выполненного на фототран- зисторе 31, коллектор которого через восьмой резистор 32 подключен к выводу силовой цепи Ujy, а между его базой и эмиттером включен дев тый резистор 33, эмиттер фототранзистора 31 через дес тый резистор 34 подключен к общей шине и через эмиттерный повторитель 35, элемент 36 задержки и выключатель 37 подсоединен к выходу блока 8 защиты,

Стабилизированный преобразователь работает следующим образом.

При подаче на силовые входные выводы входного посто нного напр жени  Uj , оно поступает на элементы

1-3 и 5-9. Элементы 4 и II могут запитьгеатьс  как от входной или отдельной обмотки трансформатора усилител  9, так и от отдельного маломощного источника питани . С генера- тора 1 тактовых импульсов импульсы с периодом Т поступают на второй вход схемы ЗИ 5, а на второй вход схемы ЗИ 6 поступают эти же импульсы,инвер тированные инвертором 7. Импульсы с генератора 1, поделенные делителем 2 частоты в N раз, с периодом Т поступают на R-вход триггера 14. При ка здом поступлении последних импульсов потенциал О с Q-выхода триггера 14 закрьгеает транзистор 15. Через резисторы 17 и 25 конденсатор 24 зар жаетс  от напр жени  U |. При достижении напр жением на конденсаторе 24 порогового напр жени  поо однопереходного транзистора 22 последний открываетс  и конденсатор 24 разр жаетс  через переход эмиттер - втора  база транзистора 22 и

входное сопротивление инвертора 23. Инвертированный импульс разр да конденсатора 24 через инвертор 23 возвращает по. S-ВХОДУ триггер 14 в исходное состо ние. На Q-вьгходе RS-триг- гера 14 возникает импульс 1 длительностью t, открывающий на йто врем  схемы ЗИ 5 и 6 по первым входам. Выбором номиналов элементов мультивибратора 3 - резисторов 17, 25, 20 и 21 и конденсатора 24 - врем  необходимо ограничить так, чтобы выполн лось условие t i NT при любых заданных изменени х напр жени  Ug. По третьим входам схемы ЗИ 5 и 6 должны быть открыты в момент включени  напр жени  за счет работы элемента 36 задержки, а при нормальной работе и номинальной нагрузке стабилизированного преобразовател  за счет функционировани  блока 8 защиты. Тогда выходные импульсы с выходов схем ЗИ 5 и 6 в противофазе поступают во врем  действи  импульса длительностью t на входы усилител  9, усили- ваю тс , выпр мл ютс  и фильтруютс  вьшр мителем 10 с фильтром и посту- , пают на выходные выводы (нагрузку Rjj). Это напр жение поступает также на масштабирующий усилитель 11 с коэффициентом усилени  Кис его выхода на схему 4 сравнени  с источни- . ком опорного напр жени 

Коэффициент К должен быть выбран следующим образом:

К7I

К R,

И

и on

при

RI

R,+ R, UH

где R - номиналы резисторов 12 и 13 соответственно.

Тогда выходное напр жение схемы 4 сравнени  изменением тока светодиода 26 так мен ет световой поток последнего , что вариации Unop порогового напр жени  транзистора 22 стабилизируют выходное напр жение инпреобразовате л . Так, при увеличении напр жени  иj увеличиваетс  V (за счет увеличени  коэффициента передачи усилител  9), при этом через усилитель 11 и схему 4 сравнени  увеличиваетс  ток светодиода 26, т.е. его свето- поток, который уменьшает Unep транзистора 22, что уменьшает t, а еледовате .пьио, и врем  огк.рытси-п состо ни  схем ЗИ 5 и 6 . и через усилитель 8, выпр митель. 10 с фильтром приводит к уменьшению U ,т,е. к его стабилизации . Аналогичный результат достигаетс  и при уменьшении Ug (вплоть до значений Ug , определ емых

; коэффициентом передачи усилител  9), т.е. преобразователь функциони-

: рует аналогично ШИМ, причем и в случае изменени  U,

Блок 8 защиты работает следующим образом.

При номинальном Пц через резистор 15 трансформаторным выходом, выпр миi 28, стабилитрон 29 и светодиод 30

I протекает ток, соответствующий номинальному току светодиода 30 (стабилитрон 29 пробит). При уменьшении и ц (например, при перегрузках) ниже

Заданного ток стабилитрона 29 резко

Уменьшаетс  (он выходит из состо ни 

|пробо  ), что приводит к резкому

|уменьщению светоизлучени  светодио|да 30. Фототранзистор 31 (первоначаль-25 чени  защиты от перегрузок при гальтель и фильтр, подключенный параллельно выходным выводам, схему сравнени  с источником опорного напр жени  и двум  выходами, 20 отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД при изменении в широких пределах входного посто нного напр жени , повьш1ени  стабилизации выходного напр жени  и обеспе|но светопотоком от светодиода 30) закрываетс , напр жение на его эмиттере уменьшаетс  практически до нул . Этот потенцил О через эмиттерный повторитель 35, элемент 36 задержки и выключатель 37 закрывает схемы |ЗИ 5 и 6; напр жение UH уменьшаетс  РО нул . Повторное включение преобра- :зовател  может быть осуществлено наваническои разв зке между входными и выходными выводами, в него введены делитель частоты, первьгй инвертор, две схемы ЗИ, блок защиты, масшта- 30 бирующий усилитель и оптоуправл емый ждущий мультивибратор, выход которого соединен с первьми входами первой и второй схем ЗИ, его первьгй вход - с выходом делител  частоты, вход ко  сатием выключател  37 либо выключени- д торого подключен к выходу генератора

ем и пЬвторным включением силовой епи Uj .

Отсутствие регулирующего транзистора и датчика тока (резистора) в Силовой цепи, Ug позвол ет увеличить КПД стабилизированного преобразоватетактовых импульсов и к второму вхо ду первой схемы ЗИ, а через первый инвертор - к второму входу второй схемы ЗИ, третьи входы указанных 40 схем ЗИ подключены к выходу блока защиты, входы которого подключены параллельно выходным выводам, выход первой и второй схем ЗИ подключены соответственно к первому и второму

л  до значений, практически определ емых трансформатором и ключевыми транзисторами усилител  9, причем из- менение,м частоты генератора 1 преоб- 5 входам двухтактного усилител  мощ- разователь может быть настроен на ности с трансформаторньм выходом, оптимальный КПД, а стабильность выходного напр жени  может достигать Дес тых долей процента при значительном (до дес тков процентов) изменений силовой сети U .

Стабилизированный преобразователь

входы масштабирующего усилител  по ключены к выходным вьшодам, а его выход соединен с входом схемы срав 50 ни , выходы которой подключены к в рому и третьему входам оптоуправл  мого ждущего мультивибратора.

может быть использован дл  полз чени  If ц от долей вольт (при использовании соответствующих выпр мительных элементов в выпр мителе 10) до нескольких киловольт (при использовании соответствующего трансформатора в усилителе 9)- Однако при слишком малых

Уц следует модифицировать блок та- щиты (например, с пред арительгтым усилением U до подачи ei o на блок защиты.

Claims (3)

1.Стабилизированный преобразователь посто нного напр жени  в посто нное с защитой от перегрузок, содержащий генератор тактовых импульсов , последовательно соединенные двухтактный усилитель мощности с

тель и фильтр, подключенный параллельно выходным выводам, схему сравнени  с источником опорного напр жени  и двум  выходами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД при изменении в широких пределах входного посто нного напр жени , повьш1ени  стабилизации выходного напр жени  и обеспеваническои разв зке между входными и выходными выводами, в него введены делитель частоты, первьгй инвертор, две схемы ЗИ, блок защиты, масшта- 30 бирующий усилитель и оптоуправл емый ждущий мультивибратор, выход которого соединен с первьми входами первой и второй схем ЗИ, его первьгй вход - с выходом делител  частоты, вход котактовых импульсов и к второму входу первой схемы ЗИ, а через первый инвертор - к второму входу второй схемы ЗИ, третьи входы указанных 40 схем ЗИ подключены к выходу блока защиты, входы которого подключены параллельно выходным выводам, выход первой и второй схем ЗИ подключены соответственно к первому и второму

5 входам двухтактного усилител  мощ- ности с трансформаторньм выходом,

5 входам двухтактного усилител  мощ- ности с трансформаторньм выходом,

входы масштабирующего усилител  под- , ключены к выходным вьшодам, а его выход соединен с входом схемы сравне- 50 ни , выходы которой подключены к второму и третьему входам оптоуправл е- мого ждущего мультивибратора.

2.Преобразователь по п.1, о т л и- 5g чающийс  тем, что оптоуправл емый ждущий мультивибратор состо ит из RS-триггера, соединенного R-входом с первым входом оптоупра - л емого ждущего мультивибраторл и

Q-выходом через первый резистор с базой транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через резистор - с силовым входным выводом, который через третий резистор и первый стабилитрон подключен к общей шине и через указанный третий резистор и четвертый резистор подключен к первой базе однопереход- ного транзистора, котора  через п тый резистор соединена с общей шиной, к которой подключена одна из обкладок конденсатора, друга  обкладка которого через шестой резистор соединена с коллектором указанного транзистора и непосредственно с эмитером однопереходного транзистора, втора  база которого через второй инвертор подключена к S-входу RS- триггера, Q-выход которого  вл етс  выходом оптоуправл емого ждущего мультивибратора, второй и третий

входы которого подключены к первому светодиоду, который образует с од- нопереходным транзистором оптрон.

3. Преобразователь по п.1, о т- личающийс  тем, что блок зашиты состоит из последовательно соединенных седьмого резистора, который  вл етс  входом блока защиты,

второго стабилитрона, включенного в об{ атном направлении, и второго светодиода - в пр мом направлении, катод которого подключен к общей шине , фотоприемник св1етодиода вьтолнен на фототранзисторе, коллектор кото рого через восьмой резистор подключен к силовому входному вьгеоду, а база через дев тый резистор . - к эмиттеру фототранзистора, который

через дес тый резистор подключен к общей шине, а через эмиттерный повторитель , элемент задержки и выключатель - к выходу блока защиты.