SU1695462A1 - Стабилизированный источник вторичного электропитани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани  телевизионных приемников . Цель изобретени  - повышение надежности путем повышени  эффективности автоматической защиты от токовых перегрузок в низковольтных выходных цеп х. Источник питани  содержит сетевой выпр митель , полупроводниковый ключ, индуктивный накопитель, формирователь сигнала куска, формирователь сигнала о режиме функционировани , узел запуска, цепь питани  и устройство управлени  ключом. Введен узел определени  перегрузки в низковольтных выходных цеп х, содержащий транзистор, конденсатор 28 и четыре резистора 29-32. Благодар  этому повышаетс  эффективность работы защиты, а следовательно обеспечиваетс  полна  надежность источника электропитани . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

MI

Vi

(Л

Bxodt

Пл Цл

Щи г. I

Изобретение относитс  ; электротехнике и может быть использовано но вторичных источниках питани  телевизионных приемников ,

Цель изобретени  - повышение надежности путем повышени  эффективности автоматической защиты от токовых перегрузок в низковольтных выходных цеп х .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема источника питани ; на фиг. 2 - принципиальна  узпа определени  перегрузки в низковольтных выходных цеп х; на фиг. 3 - временные диаграммы работы источника питани  в режиме возникновени  токовой перегрузки в низковольтных г-шходных цсп х(э - зависимость напр жени  питани  устройства управлени  от времени; б - зависимость напр жени  на входе формировател  внешних блокирующих импульсов; в -- изменение сопротивлени  нагрузки; г -- напр жение на выходе узла стабилизации питающих напр жений; д - напр жение на зыходе формировател  сигнала о режиме функционировани  источника питани ; Р,- напр жение на базе транзистора узла определени  перегрузки в низковольтных выходных цеп х; ж- напр жение на эмиттеоетранзистора узла определени  перегрузки в низковольтных выходных цеп х; з - ток нагрузки низковольтного канала); Hd фиг. 4 - нагрузочна  характеристика низковольтного выхода источника; на фиг. 5 - принципиальна  электрическа  счема источника питани .

Стабилизированный источник питани  (фиг. 1) содержит сетевой выпр митель I с фильтром, полупроводниковый ключ 2, индуктивный накопитель Зс обмоткой 4 намагничивани , обмоткой 5 обратной св зи и вспомогательной обмоткой б, выходной ,;ы- соковольтной обмоткой 7 и выходной низковольтной обмоткой 8, фоомирователь 9 сигнала пуска, фоомирователь 10 сигнала о режиме функционировани  источника, узел 11 запуска, цепь 12 питани  и устройство 13 управлени  транзисторным ключом, в состав которого вход т узел 1-3 стабилизации питающих напр жений, формирователь 15 внешних блокирующих иг/тульсов, схема 16 локальной автоматики, генератор пилообразного напр жени , схема 18 опреде е- ни  перегрузки в высоковольтных (ВВ) выходных цеп х, усилитель 19 эегупиронэ- ни .и усилитель 2С ТОКЕ. Исгочпмк содержит также узел 21 определени  перегрузки в низковольтных (Н В) выходных цеп х, зысо- ковольтный (ВВ) выпр митель 22, низковольтный (ИВ) выпр митель 23, к В В

выпр мителю 22 подключена нагрузка 24, а к НВ выпр мителю 23 подключена нагрузка 25, В источник входит также емкостной накопитель 26 питающего напр жени ,

Узел определени  перегрузки в низковольтных цеп х содержит (фиг. 2) транзистор 27, конденсатор 28 и четыре резистора 29-32.

Стабилизированный источник питани 

0 работает следующим образом.

При подключении источника к напр жению первичной сети положительные полуволны синусоидального напр жени  сети подаютс  на узел 11 запуска, а с его выхода

5 через емкостной накопитель 26 - на узел 14 стабилизации питающих напр жений в устройстве 13. При этом зар жаетс  емкость накопител  26. Как только напр жение на емкости накопител  26 достигает порога

0 включени  стабилизаторов в узле 14 происходит покаскадное включение опорных напр жений , питающих все узлы устройства 13 управлени , а также узел 21 определени  перегрузки в НВ выходных цеп х. Одновре5 менно напр жение с узла 11 запуска подаетс  на усилитель 20 тока. Включение последнего по очереди стабилизатора в узле 14 вызывает подачу команды со схемы 16 локальной автоматики на включение усили0 тел  20 тока, на выходе которого по вл етс  первый импульс тока, поступающий на силовой транзисторный ключ 2, замыка  его. При этом к обмотке 4 намагничивани  прикладываетс  выпр мленное и отфильтро5 ванное сетевым выпр мителем 1 напр жение сети, вследствие чего в обмотке 4 намагничивани  протекает ток. Первый импульс тока в обмотке 4 намагничивани  порождает во вспомогательной обмотке 6

0 напр жение, которое подаетс  на вход цепи 12 питани . Далее с выхода цепи 12 питани  снимаетс  выпр мленное напр жение, необходимое дл  поддержани  устойчивого питани  стабилизаторов в узле 14 и усили5 теле 20 тока.

Во врем  действи  импульса тока с выхода усилител  20 тока происходит процесс накоплени  энергии в сердечнике индуктивного накопител  3, а диоды вторичных вы0 пр мителей 22 и 23 заперты. При этом расход энергии на нагрузки 24 и 25лтсутст- вует. После окончани  действи  импульса тока с выхода усилител  20 тока диоды вторичных выпр мителей 22 и 23 открываютс .

5 и накопленна  в сердечнике индуктивного накопител  3 энерги  поступает в нагрузки 24 и 25. Образуемое на обмотке 5 напр жение обратной св зи в то врем , когда диоды вторичных выпр мителей 22 и 23 открыты, пр мо пропорционально выходным напр жени м источника и используетс  в качество входного сигнала дл  формировател  10 сигнала о режиме функционировани  источника , а также дл  формировател  9 сигнала пуска, который определ ет момент окончани  отбора энергии в нагрузки 24 и 25 и по этому признаку дает команду схеме 16 локальной автоматики на следующее включение усилител  20 тока.

Усилитель 19 регулировани  и схема 18 определени  перегрузки в В В выходных цеп х , а также схема 21 определени  перегрузки в НВ выходных цеп х, которые в качестве входного сигнала используют напр жени  соответственно с первого и второго выходов формировател  10 сигнала о режиме функционировани  источника, имеют различный друг от друга порог срабатывани  и включаютс  поочередно в зависимости от величины поступившего на их вход напр жени . Их выходные сигналы поступают на соответствующие входы схемы 16 локальной автоматики (выход узла 21 св зан с входом схемы 16 через формирователь 15 внешних блокирующих сигналов) и  вл ютс  дл  схемы 16 командой выключени  усилител  20 тока. Таким образом, эти три узла - усилитель 19 регулировани , схема 18 определени  перегрузки в ВВ цеп х и схема 21 определени  перегрузки в НВ цеп х через изменени  длительности импульса тока с выхода усилител  20 тока определ ют количество энергии, подаваемой в сердечник индуктивного накопител  3. а значит, управл ют режимом работы ВИП.

Генератор 17 пилообразного напр жени  необходим дл  огранизаци.и широтно- импульсной модул ции (ШИМ) в схеме 16 локальной автоматики.

Порог срабатывани  схемы 18 определени  перегрузки в ВВ цеп х выбран таким, что схема реагирует только на очень сильное поглощение энергии высоковольтной нагрузкой 24, либо вторичными цеп ми (например , при коротком замыкании всех витков обмотки 7 и 8). В практике, однако, часто требуетс  защитить от перегрузок низковольтные выходы, работающие от обмотки 8 с малым количеством витков. Короткое замыкание в низковольтных выходных цеп х вызывает недостаточно большое изменение напр жени  на входе схемы .18 определени  перегрузки в ВВ цеп х и, в этой св зи, схема 18 от такого сигнала не срабатывает. Введенна  схема 21 определени  перегрузки в НВ цеп х имеет собственный порог срабатывани , который позвол ет выделить те изменени  напр жени  на выходе формировател  10 сигнала о режиме функционировани  источника, которыо возникают в розу/u,тате короткого замыкани  R НВ нагрузке 25 или же в НВ узлах - обмотке 8 и выпр мителе 23.

Временные диаграммы, по сн ющие 5 работу источника в режиме токовой перегрузки при коротком замыкании в НВ выходных цеп х, показаны на фиг. 3.

Когда сопротивление нагрузки уменьшаетс  до нул  (момент гк.з.) напр жение с 10 выхода формировател  10 сигнала о режиме функционировани  источника резко падает до уровн  А, который  вл етс  порогом срабатывани  узла 21 определени  перегрузки в НВ выходных цеп х, и последн   включа- 15 етс . При этом на ее выходе и соответственно на входе формировател  15 внешних блокирующих сигналов возникает напр жение достаточной величины, чтобы включилс  формирователь 15 внешних блокиру- 0 ющих импульсов, который подает сигнал запрета на схему 16 локальной автоматики. Тогда прекращаетс  подача импульсов тока с выхода усилител  20 тока на силовой транзисторный ключ 2, прекращаетс  накопле- 5 ние энергии в индуктивном накопителе 3 и, как следствие, падают напр жени  во всех нагрузках 24 и 25. Напр жение питани  на входе узла 14 стабилизации питающих напр жений падает, так как напр жение с вы- 0 хода цепи 12 питани  снижаетс  до нул , и питание стабилизаторов осуществл етс  только от узла 11 запуска через емкостной накопитель 26, Это приводит к уменьшению напр жени  на входе узла 14 стабилизации 5 питающих напр жений до порога выключе- ни  стабилизаторов (моменты ti, 13, ts). Таким образом разрушаютс  услови  питани  всех узлов устройства 13 управлени , а также узла 21 определени  перегрузки в НВ- 0 цеп х.

Пропадание напр жени  питани  выводит узел 21 определени  перегрузки в НВ цеп х из активного состо ни . Теперь напр жение на входе формировател  15 внеш- 5 них блокирующих сигналов начинает расти (интервалы ti-t2, t3-t4. ) за счет импульсов пуска, поступающих на узел 11 запуска от первичной сети, и нако хец, вырастает до .значени , которое  вл етс  порогом раз- 0 блокировки источника (зона устойчивой работы - моменты т.2, т.4, te). Когда напр жение на входе узла 14 стабилизации питающих напр жений за счет энергии сетевых импульсов пуска увеличиваетс  до определен- 5 ного значени , вновь включаетс  узел 14 стабилизации питающих напр жений, и на-, чинаетс  новый цикл включени  источника. Таким образом, при наличии признака короткого замыкани  в н;ирузке 25 накачка энергии в индуктивном лштеле 3 лроизводитс  пачками импульсов, следующими с частотой f 1/Т.

В общем случае средний ток короткого замыкани  Ткзо может быть выражен формулой

tK.so J кзм W dt Mo о

где 1Кзм - амплитудное значение тока короткого замыкани ;

tM - длительность импульса тока в НВ нагрузке;

Т- продолжительность цикла Включение-выключение конвертора ВИП (фиг. Зз);

N - количество импульсов в цикле.

Схема 21 определени  перегрузки в НВ выходных цеп х на один вход получает опорное напр жение, вырабатываемое узлом 14 стабилизации питающих напр жений (фиг. 1), размещенным внутри устройства 13 управлени . Опорное напр жение возникает независимо от схемы 21 определени  перегрузки в НЕ$ выходных цеп х как только напр жение питани  Ug устройства 13 управлени  достигает значени  Увкл (моменты времени t2, t4,1б на фиг. 3). Нз другой вход схемы 21 подаетс  выпр мленное напр жение Uoc, вы деленноес обмотки 5 обратной св зи формирователем 10 сигнала о режиме функционировани  источника. В случае короткого замыкани  в низковольтной цепи напр жение Uoc: значительно уменьшаетс .

Как только это напр жение уменьшитс  ниже порогового значени  Unop, заданного от узла 14 стабилизации питающих напр жений схема 21 определени  перегрузки в НВ выходных цеп х подключает к формирователю 15 блокирующих сигналов напр жение такой величины в зоне блокировки, которое способно вызвать запрет прохождени  на полупроводниковый ключ 2 импульсов управлени , Это значит, что будет сорван ток во всех вторичных обмотках индуктивного накопител  (в короткозамкну- тых тоже). Как следствие подпитка устройства 13 управлени  через цепь 12 питани  будет прекращена. Поэтому устройство 13 управлени  через некоторое врем  выключаетс  (моменты ti, ts, ts на Фиг. 6), Одновременно выключаетс  и узел 14 стабилизации питающих напр жений дл  устройства 13 управлени , пропадает напр жение Ui на входе схемы 21, т.е. будут разрушены услови  работы схемы 21, что приводит к сн тию запрета прохождени  импульсов управлени  на полупроводниковый ключ 2 от устройства 13 управлени . Теперь начинаетс  новый цикл запуска устройства 13 управлени  через узел 11 запуска.

Количество N импульсов тока в НВ нагрузке 25 определ етс  двум  факторами: продолжительностью цикла выхода конвертора в режим равновеси  энергии, подаваемой в индуктивный накопитель 3 от сетевого выпр мител  1 и снимаемой с него на нагрузки 24 и 25, а также временем задержки срабатывани  схемы 21 определени  перегрузки в НВ выходных цеп х. Ввиду малого

значени  параметра N за период Т среднее значение тока к.з.о короткого замыкани  намного ниже максимального значени  тока нагрузки в НВ цепи (фиг. 3).

Принципиальна  электрическа  схема

определени  перегрузки в НВ выходных цеп х (фиг. 2) состоит из резисторов 29-32, транзистора 27 и конденсатора 28. Транзистор предназначен дл  подачи напр жени  блокировки на вход формировател  25

внешних блокирующих импульсов в режиме короткого замыкани  в НВ выходных цеп х. Транзистор 27 размещен на выходе мостовой схемы, одно плечо которой состоит из резисторов 29 и 30 и включенного последовательно им источника напр жени  Uoc. величина которого определ ет состо ние равновеси  мостовой схемы. Второе плечо мостовой схемы содержит резисторы 31 и 32 и по существу задает порог срабатывани 

самой схем. Пока режим короткого замыкани  в НВ выходных цеп х отсутствует мостова  схема находитс  в состо нии равновеси  и соблюдаетс  условие: потенциал в точке А р/ равен потенциалу в точке

В(рв

.

При возникновении режима к.з. в НВ выходных цеп х измен етс  значение напр жени  Uoc. Это возмущение нарушает

равновесие мостовой схемы и при условии

РА - (ръ 0,7 В

включаетс  транзистор 27. При этом напр жение , падающее на резисторе 32, по вл етс  на выходе схемы и подаетс  на вход

формировател  15 внешних блокирующих импульсов.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Стабилизированный источник вторичного электропитани , содержащий сетевой выпр митель, к выходу которого через полупроводниковый ключ подключена первична  обмотка индуктивного накопител , выходные обмотки которого подключены к высоковольтному и низковольтному выпр 5 мител м, а обмотка обратной св зи подключена к входам формирователей сигнала пуска и сигнала о режиме функционировани  источника, узел запуска, входом подключенный к входу сетевого выпр мител .

   цепь питани , входом подключенна  к вспомогательной обмотке индуктивного накопител , устройство управлени  ключом, включающее в себ  узел стабилизации питающих напр жений, генератор пилообраз- ного напр жени , узел определени  перегрузки в высоковольтных цеп х, усилитель регулировани  и формирователь внешних блокирующих импульсов, выходами подключенные к входам схемы локальной автоматики, выходом через усилитель тока подключенной к управл ющему входу полупроводникового ключа, причем управл ющие входы узла стабилизации питающих напр жений и усилител  тока устройства уп- равлени  ключом через емкостной накопитель подключены к выходам узла запуска и цепи питани , первый выход формировател  сигнала о режиме функционировани  подключен к входам усилител  регулирова- ни  и схемы определени  перегрузки в высоковольтных цеп х устройства управлени  ключом, а выход формировател  сигнала пуска подключен к запускающему входу схемы локальной автоматики, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности путем повышени  эффективности защиты

   от токовых перегрузок в низковольтных цеп х , в него введен узел определени  перегрузки в низковольтных цеп х, первым входом подключенный к второму выходу формировател  сигнала о режиме функционировани , вторым входом - к выходу узла стабилизации устройства управлени  ключом , а выходом - к входу его формировател  блокирующих импульсов.
2. 2. Источник по п. 1, отличающийс  тем, что узел определени  перегрузки в низковольтных цеп х содержит транзистор, четыре резистора и конденсатор, причем первый вывод первого резистора, параллельно которому подключен конденсатор, подключен к базе транзистора, а второй вывод указанного резистора  вл етс  первым входом узла определени  перегрузки, первые выводы второго и третьего резисторов объединены и  вл ютс  вторым входом узла определени  перегрузки, а их вторые выводы подключены соответственно к базе и эмиттеру транзистора, причем последний через четвертый резистор подключен к общей шине, а коллектор транзистора  вл етс  выходом узла определени  перегрузки.

   22

   J

   25

   23

   CN

   o

   4- 1Л

   о to

   CJ

   Д

   1