SU1591163A1 - Smooth switching-on device - Google Patents
Smooth switching-on device Download PDFInfo
- Publication number
- SU1591163A1 SU1591163A1 SU884484842A SU4484842A SU1591163A1 SU 1591163 A1 SU1591163 A1 SU 1591163A1 SU 884484842 A SU884484842 A SU 884484842A SU 4484842 A SU4484842 A SU 4484842A SU 1591163 A1 SU1591163 A1 SU 1591163A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- transistor
- current
- output
- voltage
- capacitor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и мож'Зт быть использовано в бестрансформаторных вторичных источниках питания, работающих от промышленной сети переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности устройства при питании его от промышленной сети путем ограничения тока через регулирующий транзистор. Устройство содержит регулирующий
2
транзистор 1, управляющий транзистор 2, токоограничительный элемент на резисторах 3,4,5, узел 6 ограничения напряжения, резистивный датчик 7 тока, делитель напряжения 8,9 и конденсатор
10. Могут быть введены токовый трансформатор 11 с диодами 12,13, а также конденсатор 14. К выходу устройства подключен конденсатор 15 фильтра.
При включении устройства зарядный ток конденсатора 15 сначала ограничивается токоограничительным элементом на резисторах 3,4,5 через открытый управляющий транзистор 2. При определенном уровне заряда конденсатора 15 фильтра транзистор 2 закрывается, а регулирующий транзистор 1 открывается, обеспечивая протекание зарядного тока по его коллекторной цепи. Отрицательная обратная связь по току от датчика 7 обеспечивает безопасный режим работы транзистора 1, а положительная обратная связь через трансформатор 11 малое падение напряжения на транзисI
торе 1 в рабочем режиме. 2 з.п. ф-лы,
1 ил.
511 „„1591163
3
1591163
4
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в бестрансформаторных вторичных источниках.питания (ВИЛ), работающих от промышленной сети переменного тока. ,
Цель изобретения - повышение надежности устройства при питании его от промышленной сети путем ограниче- ,о ния тока через регулирующий транзистор .
На чертеже показана схема устройства.
Устройство содержит регулирующий 15 транзистор 1, соединенный коллектором с входным выводом устройства, < предназначенным для подключения к шине питания источника, управляющий транзистор 2, токоограничительный эле- 3 мент, образованный из последовательно соединенных резисторов 3-5, узел 6 ограничения напряжения, резистивный датчик-7 тока, включенный меаду эмиттером транзистора 1 и выходным 25 выводом устройства, резистивный делитель 8-9 и конденсатор 10, включений между общей точкой резисторов 3 и 4 и выходным выводом устройства,
Делитель 8-9 включен между эмитте- 30 ром транзистора 1 и входным выводом устройства, а средней точкой подключен к базе транзистора 2, эмиттер которого при этом соединен с выходным выводом устройства. Крайние выводы 35 резисторов 3-5 токоограничительного элемента соединены соответственно с входным выводом устройства, базой ‘ транзистора 1 и коллектором транзистора 2. Узел 6 ограничения напряжения (0 включен между общей точкой резисторов 4 и 5 токоограничительного элемента и эмиттером регулирующего транзистора
I. Узел 6 может быть выполнен в виде цепочки из трех-четырех диодов (как 15 показано на чертеже) или низковольтного стабилитрона.
Для подпитки базы регулирующего . транзистора 1 могут быть введены трансформатор тока с первичной обмоткой ;θ
II. 1 и вторичной обмоткой' 11*2, и диоды 12 и 13.* При этом первичная обмотка 11.1 трансформатора связывает коллектор регулирующего транзистора 1 с входным выводом устройства, а его $$ вторичная обмотка 11.2 зашунтирована первым диодом 12 и подключена одним выводом через второй диод 13 к базе регулирующего транзистора, а вторым
выводом соединена с эмиттером этого транзистора.
Управляющий транзистор 2 может быть зашунтирован дополнительным конденсатором .14. Конденсатор 14 (показан пунктиром) необходим при использовании в качестве управляющего транзистора 2 низкочастотного транзистора с существенной задержкой на включение (превышающей примерно 0,1 мкс).
На чертеже выходной вывод устройства показан в подключении к конденсатору 15 входного фильтра ВИП (не показан) .
Конденсатор 10 служит для задержки (на несколько микросекунд) подачи напряжения на базу транзистора 1 при включении устройства до полного открывания транзистора 2, что гарантирует отсутствие всплеска тока в транзисторе 1 при полном приложенном напряжении (обеспечение ОБР).
Узел 6 ограничения напряжения предназначен для получения ограниченного напряжения (порядка 2 ,В) для питания базы транзистора 1.
В рабочем режиме (после завершения заряда) элемент 6 должен быть закрыт (напряжение на нем менее 2 В). Рабочие напряжения на транзисторе 1 не должны, во избежание чрезмерных потерь, превышать 5—10 В. Это условие будет выполнено при соотношении сопротивлений
К{
порядка
5.
Транзистор 1 для обеспечения ОБР должен открываться при напряжении, не превышающем 50-100 В, что и определяет с учетом падения напряжения на резисторе 7 отношение плеч делителя 8-9. Сопротивление делителя 8-9.должно быть достаточно низким для эффективного открывания управляющего транзистора 2 и определяется с учетом его коэффициента усиления. Априорно приемлемым является значение сопротивления делителя 8-9 порядка (5-10)х(К3+1<4+
+ К5), а отношение сопротивлений К а
г- - порядка 100.
к9
Сопротивление Κγ выбирается исходя из максимально допустимого тока в рабочем режиме, в частности,максимального тока транзистора 1.
Суммарное сопротивление резисторов 3 и 4 должно с запасом обеспечить заряд конденсатора 15 (с учетом тока
1591163
нагрузки) до напряжения, при котором начинает открываться регулирующий транзистор 1. При выбранном пороге открывания порядка 50 В начальное $
значение зарядного тока (при амплитудном значении входного напряжения) должно превышать 6ΐΗαΓ|>(πρΗθΜπεΜ06 значение порядка 101иаГр). Меньшие значения сопротивления, т.е. большие пус- ЗД ковые токи, целесообразны при малом значении коэффициента усиления по току р? транзистора 1, так как они приводят к более низкому остаточному проходному сопротивлению устройства 15
+К.5
ост
Устройство работает следующим образом.
20
При работе от промышленной сети (частота 50 Гц) и реальных значениях параметров· заряд, входного конденсато- 25 ра ВИЛ практически завершается за один-два полупериода (10-20 мс), поэтому работа устройства существенно зависит от момента включения.
Рассмотрим два случая: включение 30 на максимуме амплитуды, напряжения и включение на нуле напряжения.
В первом случае на начальном этапе заряда управляющий транзистор 2 открыт напряжением на делителе 8-9 и зд находится в глубоком насыщении. Ток резистора 5, определяемый суммой напряжений на узле 6 ограничения напряжения и на резисторе 7, целиком шунтируется открытым транзистором 2, а 40 транзистор 1 закрыт. На выходе устройства присутствует ток, протекающий по дели элементов 3-4, далее по цепи из элементов 6-7 и цепи, образованной резистором 5 - коллектор - 45
эмиттерным переходом транзистора 2, а также ток делителя 8-9 (вклад последней составляющей незначителен порядка 10% или менее).
По мере заряда конденсатора 15 и 50 снижения амплитуды входного напряжения падение напряжения на устройстве уменьшается, уменьшаются токи в резистивных цепях и, соответственно, уменьшается падение напряжения на ре- 55 зисторе датчика 7 и резисторе 9 де- лителя. При некотором (заданном) напряжении порядка 50-100 В напряжение на база - эмиттерном переходе управляющего транзистора 2 снижается до порогового значения· и транзистор 2 начинает закрываться. Транзистор 1 при этом открывается током резистора 5, появляется дополнительная составляющая тока - коллекторный ток транзистора 1, которая повышает напряжение на резисторе 7 и, следовательно,на базе транзистора 2, приоткрывая его. Возникает отрицательная обратная связь (ОС) по току транзистора 1, которая и стабилизирует этот ток на начальном, близком к нулевому, уровне.
Далее по мере снижения напряжения на зажимах устройства уменьшается падение напряжения на плече 9 делителя, и сумма напряжений на плече 9 и на резисторе 7 благодаря наличию отрицательной ОС по току поддерживается постоянной (обеспечивается увеличением тока транзистора 1). Проходное сопротивление устройства стрегпттся к величине
[5 + 1
где - усиление по току транзистора 1 .
При наличии трансформатора тока,. когда открывается транзистор 1 током транзистора 5, осуществляется также подпитка базовым током от вторичной · обмотки 11.2 трансформатора тока.
При дальнейшем снижении входного напряжения ток прерывается до следующего полупериода и до момента, когда входное напряжение сравняется и начнет превышать напряжете на заряжаемом конденсаторе 15. При этом возможны две ситуации.
1. Максимальный зарядный ток конденсатора 15, равный С ”- = С х СО *
?ПосозС0Ь (для данного угла 9о=СОц),
меньше максимального тока устройства, где СО - угловая скорость, £ - время заряда. Следовательно, ток заряда не ограничивается, напряжение на.-.конденсаторе 15 растет вместе с входным напряжением к к моменту достижения напряжением амплитудного значения Ъ’о конденсатор 15 оказывается полностью заряженным.
| 2. Зарядный ток С д- превышает максимальный ток устройства, В этой ситуации напряжение на входе устройства
(сначала) растет быстрее, чем на конι 1591163 8
денсаторе 15, напряжение на зажимах повышается, соответственно уменьшается ток транзистора 1, что обеспечивает ему нахождение в области безопасной работы (ОБР), а основной цепью заряда ® снова становится резистивная цепочка 3, 4 с дальнейшим ветвлением по элементам 6-7 и 5-2. Затем, по мере ·
„ „ аи Ю
уменьшения производной С разность
напряжений начнет уменьшаться, возникнет режим, соответствующий ситуации 1, который завершится полным зарядом конденсатора 15. 15
На этом пусковой процесс заряда конденсатора заканчивается. При каждом последующем полупериоде требуется лишь незначительный подзаряд конденсатора, разряжаемого током нагрузки. 20 Так как напряжение конденсатора близко к максимальному (амплитудному) зна„ „ аи
чению, значение производной С -- ма25
ло, и устройство работает в режиме ситуации 1 при падении напряжения на нем, определяемом остаточным сопротивлением устройства
30
При включении устройства на нуле напряжения (второй из рассматриваемых случаев) процесс заряда идет как описано в ситуации 2. Если конденсатор 15 не успевает полностью заря- 35 диться, то в следующем полупериоде он дозаряжается в соответствии с процессом по ситуации 1.
Устройство не имеет разделенных во времени режимов работы-, а имеет необходимую функциональную зависимость от перепада входного напряжения и от тока;нагрузки, обеспечивающую малое падение напряжения при рабочих режимах и ограничение тока как при его выходе за допустимые пределы, так и при увеличении перепада напряжения, что обеспечивает безаварийную работу запитываемой нагрузки во всех возможных режимах. Потери мощности в рабочем^ режиме (с использованием в качестве регулирующего транзистора 1 транзистора с большим коэффициентом усиления) незначительны.
Таким образом, устройство обеспе- 55 чивает безопасный режим включения в любых ситуациях: пуск, повторное включение при наличии бросков напряжения._
сети, что позволяет повысить надежность как самого устройства, так и запитываемой им аппаратуры.
The invention relates to a converter technique and can be used in transformerless secondary power sources operating from an industrial AC network. The purpose of the invention is to improve the reliability of the device when it is powered from the industrial network by limiting the current through the regulating transistor. The device contains regulating
2
the transistor 1, the control transistor 2, the current-limiting element on the resistors 3,4,5, node 6 voltage limit, resistive current sensor 7, voltage divider 8.9 and a capacitor
10. A current transformer 11 with diodes 12, 13, as well as a capacitor 14 can be introduced. A filter capacitor 15 is connected to the output of the device.
When the device is switched on, the charging current of the capacitor 15 is first limited by the current-limiting element on the resistors 3,4,5 through the open control transistor 2. At a certain charge level of the filter capacitor 15, the transistor 2 closes and the control transistor 1 opens, allowing the charging current to flow through its collector circuit. Negative current feedback from sensor 7 provides a safe mode of operation of transistor 1, and positive feedback through transformer 11 low voltage drop on transis
torus 1 in operation. 2 hp f-ly,
1 il.
511 „1591163
3
1591163
four
The invention relates to a converter equipment and can be used in transformerless secondary sources of power (VIL), operating from an industrial AC network. ,
The purpose of the invention is to improve the reliability of the device when it is powered from the industrial network by limiting the current through the regulating transistor.
The drawing shows a diagram of the device.
The device contains 15 regulating transistor 1 connected by a collector to an input terminal of the device <designed to be connected to the power supply source bus, control transistor 2, a current-limiting element formed of series-connected resistors 3-5, voltage limiting node 6, a resistive sensor 7 current, connected by the emitter of transistor 1 and output 25 output device, resistive divider 8-9 and capacitor 10, the inclusions between the common point of resistors 3 and 4 and the output output of the device,
A divider 8-9 is connected between the emitter of the transistor 1 and the input terminal of the device, and the midpoint is connected to the base of the transistor 2, the emitter of which is connected to the output terminal of the device. Extreme terminals 35 resistors 3-5 current limiting element are connected respectively to the input terminal of the device, the base of the transistor 1 and the collector of transistor 2. Voltage limiting node 6 (0 is connected between the common point of resistors 4 and 5 of the current limiting element and the emitter of the regulating transistor
I. Node 6 can be made in the form of a chain of three to four diodes (as 15 shown in the drawing) or a low-voltage zener diode.
To feed the regulatory base. transistor 1 can be introduced current transformer with primary winding; θ
Ii. 1 and the secondary winding '11 * 2, and diodes 12 and 13. * At the same time, the primary winding 11.1 of the transformer connects the collector of the control transistor 1 to the input terminal of the device, and its $$ secondary winding 11.2 is shunted by the first diode 12 and connected by one output through the second diode 13 to the base of the regulating transistor, and the second
the output is connected to the emitter of this transistor.
The control transistor 2 may be shunted by an additional capacitor .14. Capacitor 14 (shown in phantom) is required when using a low-frequency transistor as a control transistor 2 with a significant turn-on delay (greater than about 0.1 µs).
In the drawing, the output output of the device is shown in connection to the capacitor 15 of the input filter VIP (not shown).
The capacitor 10 is used to delay (for several microseconds) the supply of voltage to the base of transistor 1 when the device is turned on until the full opening of transistor 2, which ensures that there is no current surge in transistor 1 at full applied voltage (providing OBR).
Node 6 voltage limiting is designed to obtain a limited voltage (about 2, V) to power the base of transistor 1.
In the operating mode (after completion of the charge) element 6 must be closed (the voltage on it is less than 2 V). The operating voltages on transistor 1 should not, in order to avoid excessive losses, exceed 5–10 V. This condition will be satisfied when the resistance ratio is
TO{
order
five.
Transistor 1 to provide OBR should open at a voltage not exceeding 50-100 V, which determines, taking into account the voltage drop across the resistor 7, the ratio of the shoulders of the divider 8-9. The resistance of the divider 8-9. Must be low enough for effective opening of the control transistor 2 and is determined based on its gain. A priori acceptable is the value of the resistance of the divider 8-9 order (5-10) x (K 3 +1 <4+
+ K5), and the ratio of the resistances K a
g- - about 100.
to 9
The resistance Κγ is selected on the basis of the maximum allowable current in the operating mode, in particular, the maximum current of transistor 1.
The total resistance of the resistors 3 and 4 should be enough to ensure the charge of the capacitor 15 (taking into account the current
1591163
load) to the voltage at which the regulating transistor 1 begins to open. At the selected opening threshold of about 50 V, the initial $
the value of the charging current (at the amplitude value of the input voltage) must exceed 6ΐ ΗαΓ |> (πρΗθΜπεΜ06 value of the order of 101 and р p). Smaller resistance values, i.e. large start-up currents, suitable for a small value of current gain p? transistor 1, since they lead to a lower residual resistance of the device 15
+ K.5
ost
The device works as follows.
20
When operating from the industrial network (frequency 50 Hz) and the real values of the parameters · charge, the input capacitor 25 of the VIL is almost completed in one or two half periods (10-20 ms), therefore, the operation of the device significantly depends on the moment of switching on.
Consider two cases: the inclusion of 30 at the maximum amplitude, voltage and the inclusion of zero voltage.
In the first case, at the initial stage of the charge, the control transistor 2 is open by the voltage on the divider 8-9 and the rear is in deep saturation. The current of the resistor 5, determined by the sum of the voltages on the node 6 of the voltage limiting and on the resistor 7, is completely shunted by the open transistor 2, and 40 the transistor 1 is closed. At the output of the device there is a current flowing through the divide elements 3-4, then along the circuit from elements 6-7 and the circuit formed by the resistor 5 - the collector - 45
emitter junction of the transistor 2, as well as the current divider 8-9 (the contribution of the last component is negligible on the order of 10% or less).
As the capacitor 15 and 50 are charged, the amplitude of the input voltage decreases, the voltage drop across the device decreases, the currents in the resistive circuits decrease and, accordingly, the voltage drop across the resistor of the sensor 7 and the resistor 9 of the splitter decreases. At a certain (specified) voltage of about 50-100 V, the voltage on the base - emitter junction of control transistor 2 decreases to the threshold value · and transistor 2 begins to close. When this transistor 1 is opened by the current of the resistor 5, there is an additional component of the current - the collector current of transistor 1, which increases the voltage across the resistor 7 and, therefore, at the base of transistor 2, slightly opening it. There is a negative feedback (OS) on the current of transistor 1, which stabilizes this current at the initial, close to zero, level.
Further, as the voltage decreases at the terminals of the device, the voltage drop across the divider shoulder 9 decreases, and the sum of the voltages on the shoulder 9 and on the resistor 7 is kept constant (due to the increase in the current of transistor 1) due to the presence of a negative DC current. Pass resistance of the device to the size of
[5 + 1
where is the current gain of the transistor 1.
In the presence of a current transformer ,. when the transistor 1 is opened with the current of the transistor 5, the base current is also fed from the secondary winding 11.2 of the current transformer.
With a further decrease in the input voltage, the current is interrupted until the next half period and until the moment when the input voltage equals and begins to exceed the voltage on the charged capacitor 15. In this case, two situations are possible.
1. The maximum charging current of the capacitor 15, equal to C ”- = C x CO *
? P of the cos0 (for a given angle of 9 o = SOC),
less than the maximum current of the device, where CO is the angular velocity, £ is the charge time. Consequently, the charge current is not limited, the voltage on the .-. Capacitor 15 grows with the input voltage to the time when the voltage reaches the amplitude value b '0, the capacitor 15 is fully charged.
| 2. The charging current С д- exceeds the maximum current of the device. In this situation, the input voltage of the device
(at first) grows faster than on horseback 1591163 8
the capacitor 15, the voltage at the terminals rises, the current of the transistor 1 decreases accordingly, which ensures it is in the area of safe operation (OBR), and the resistive chain 3, 4 again becomes the main charge circuit ® with further branching into elements 6-7 and 5-2 . Then, as far as ·
„„ Ai u
reduction of derivative C difference
the voltages will begin to decrease, a mode corresponding to situation 1 will arise, which will end with a full charge of the capacitor 15. 15
At this point, the starting process of charging the capacitor ends. Each subsequent half-period requires only a small charge of the capacitor discharged by the load current. 20 Since the capacitor voltage is close to the maximum (amplitude) value „„ ai
value, derivative C - ma25
lo, and the device operates in situation mode 1 when the voltage drops across it, determined by the residual resistance of the device
thirty
When the device is turned on at zero voltage (the second of the cases considered), the charging process proceeds as described in situation 2. If the capacitor 15 does not have time to fully charge, then in the next half-period it is recharged in accordance with the process according to situation 1.
The device has no time-separated modes of operation, but has the necessary functional dependence on the input voltage and current, load, providing a small voltage drop during operating modes and current limitation, both when it goes out of acceptable limits and when the voltage drop increases, that ensures trouble-free operation of the powered load in all possible modes. Power losses in the operating mode (using a high-gain transistor as a control transistor 1) are insignificant.
Thus, the device provides a safe switch-on mode in any situations: start-up, re-start in the presence of voltage surges.
network, which allows to increase the reliability of both the device itself and the equipment powered by it.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884484842A SU1591163A1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Smooth switching-on device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884484842A SU1591163A1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Smooth switching-on device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1591163A1 true SU1591163A1 (en) | 1990-09-07 |
Family
ID=21400223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU884484842A SU1591163A1 (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Smooth switching-on device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1591163A1 (en) |
-
1988
- 1988-09-20 SU SU884484842A patent/SU1591163A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4051425A (en) | Ac to dc power supply circuit | |
| US4939632A (en) | Power supply circuit | |
| EP0226253A1 (en) | Power supply circuit | |
| US4598351A (en) | Soft-start control for a push-pull converter-regulator with a flux balancing circuit | |
| US4736286A (en) | Switching power supply | |
| US4713740A (en) | Switch-mode power supply | |
| EP0223293B1 (en) | Power-supply circuit | |
| SU1591163A1 (en) | Smooth switching-on device | |
| EP0256569A1 (en) | Supply circuit for supplying a smoothed direct current to a load impedance | |
| FR3113319B1 (en) | USB interface | |
| US5675476A (en) | Phase controlled bridge | |
| JPS6042702B2 (en) | Single clock conduction type converter that generates DC isolated output DC voltage | |
| US4875001A (en) | Electronic switching power supply with a choke converter | |
| SU830622A1 (en) | Stabilized inverter | |
| JPS58139675A (en) | Power converter | |
| SU938350A1 (en) | Transistor pulse-shaping device | |
| SU748630A1 (en) | Device for protecting electric equipment | |
| US4121281A (en) | Direct current converter | |
| SU1584054A1 (en) | Push-pull transistor inverter | |
| SU1206761A1 (en) | D.c.voltage stabilizer | |
| SU1739455A1 (en) | Secondary electric power supply source | |
| JPH04275022A (en) | Method of starting dc power supply system | |
| SU1095124A1 (en) | Device for charging recharging battery | |
| SU1492435A1 (en) | Dc voltage converter | |
| SU951594A1 (en) | Mains voltage converter |