SU1707609A1 - Импульсный стабилизатор напр жени посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры . Цель - повышение надежности работы . В импульсный, стабилизатор напр жени , снабженный защитами по току и от перенапр жений на выходе, введены компаратор и сумматор, з узел управлени  выполнен с пускоостановочным входом. Это позвол ет при минимальном конструктивном дополнении реализовать еще защиту от чрезмерных провалов входного напр жени . При этом релейным воздействием на регулирующий орган полностью снимаетс  напр жение с выхода стабилизатора. Кроме того, в данном случае предотвращаютс  нежелательные переходные процессы Б нагрузке при начальном включении устройства в работу. В узле управлени  предусмотрен блок плавного запуска, обеспечивающий уменьшение индуктивности дроссел  стабилизатора и усглног. -.енной мощности ключевого регулирующего органа . 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (/ С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  при реализации вторичного электропитани  электро- и радиоаппаратуры,

Цель изобретени  - повышение надежности в работе и уменьшение массы и габаритов .

На фиг.1 представлена функциональна  схема импульсного стабилизатора напр жени  посто нного тока с нагрузкой в виде синхронного тактируемого преобразовател  напр жени ; на фиг,2 - преобразователь напр жени , вариант; на фиг.З - блок плавного запуска; на фиг.4 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу стабилизатора и преобразовател .

Описываемый импульсный стабилизатор содержит силовой узел 1 (фиг.1) с регулирующим органом 2 и DLC-фильтром З. датчик 4 тока, датчик 5 напр жени , элемент И 6, триггер Шмитта 7, сумматор 8, компаратор 9, формирователь 10 импульсов, узел 11 управлени  с блоком 12 плавного запуска , генератором 13 пилообразного напр жени , усилитель 14 сигнала рассогласовани  и широтно-импульсный модул тор 15. Преобразователь 16 посто нного напр жени  в пр моугольное переменное  вл етс  нагрузкой стабилизатора.

vj

О

VI

О

о ю

управл етс  компаратором 17 и имеет защиту в виде компаратора 18. На выходе преобразовател  16 включен силовой трансформатор 19, вторичные обмотки которого через последовательно включенные блок 20 выпр мителей и блок 21 фильтров подключены к канальным потребност мi электроэнергии. Силовое питание витоком- плексз осуществл етс  от первичного источника 22 питани . Регулирующий орган 2 и DLC-фильтр З силового узла 1 включены последовательно между выводами дл  подключени  первичного источника 22 питани  и питающим входом преобразовател  16. Входы датчиков 4 и 5 тока и напр жени  соединены с выходом DLC-фильтра З. Выход элемента И 6 через формирователь 10

мпульсов подключен к входу управлени  регулирующего органа 2. а один из входов - выводу триггера Шмитта 7. Сигнальный ;-ход узла 11 управлени  соединен с выхо- ..см датчика 5 напр жени , а основной высд - с другим входом элемента И 6. Сигнальный вход компаратора 9 соединен с ь:содзми дл  подключени  первичного ис- точника 22 питани , а выход - с первым

-с-дом сумматора В и пускоостановочным сводом узла 11 управлени . Второй вход сумматора 9 подключен к выходу датчика 4 тока, а РЫХОД - к входу триггера Шмитта 7. В-од компаратора 17 соединен со вспомо- гзтельным выходом узла 11 управлени , а выход - с управл ющим входом преобразовател  16. Вход компаратора 18 подключен к выходу датчика 5 напр жени , а выход- к блокирующему входу преобразовател  16. В узле 11 управлени  выход блока 12 плавного запуска соединен с первым входом усилител  14 сигнала рассогласовани , второй вход которого подключен к выходу дат- чнкз 5 напр жени . Выход генератора 13 пилообразного напр жени ,  вл ющийс  вспомогательным выходом узла 11, и выход усилител  14 сигнала рассогласовани  соединены с соответствующими входами ши- ротно-импульсного модул тора 15, выход которого использован в качестве основного выхода узла 11.

Преобразователь 16 посто нного напр жени  в пр моугольное переменное (Фиг.2) содержит инвертор 23, J, k-триггеры 24 и 25, элементы ЗИ-НЕ 25 и 27, транзисторные ключи 28 и 29. Вход инвертора 23 v. счетный вход триггера 25 соединены с выходом компаратора 17. Выход инвертора 23 подключен к счетному входу триггера 24, выходы которого соединены с J, k-входами триггера 25 и с первыми вводами элементов ЗИ-НЕ 26 и 27. Вторые входы последних подключены к соответствующим выходам

триггера 25, третьи входы - к выходу компаратора 18, а выходы - к управл ющим входам трензисторных ключей 28 и 29.

Блок 12 плавного запуска узла 11 управлени  состоит из транзистора 30 (фиг.З). нерегулируемого резистора 31. регулируемого резистора 32 и конденсатора 33. Эмиттер транзистора 30 и перва  обкладка конденсатора 33 соединены с соответствующими полюсами источника эталонного напр жени  0,5-1 В, а коллектор и втора  обкладка подключены к входному потенциальному выводу усилител  14 сигнала рассогласовани  и одному из выводов резистора 31. Другой вывод резистора 31 соединен с промежуточным выводом резистора 32, крайние выводы которого подключены к полюсам источника опорного сигнала V0n.

Устройство работает следующим образом .

При включении, в первоначальный момент времени, напр жение на выходе первичного источника 22 питани , нараста . еще не превышает 0,7 от номинального уровн , а на выходе компаратора 9 присутствует сигнал, соответствующий открытому состо нию транзистора 30 в блоке 12 плавного запуска.

Через открытый транзистор .30 на первый вход усилител  14 сигнала рассогласовани  поступает небольшое отрицательное напр жение 0,5-1 В, а на второй вход - сигнал обратной св зи по напр жению с выхода датчика 5, равный нулю. Вследствие этого выходной сигнал усилител  14 также находитс  на нулевом уровне, отсутствуют положительные импульсы на выходе широт- но-импульсного модул тора 15 и выхода формировател  10. При этом регулирующий орган 2 закрыт, отсутствует напр жение на питающем входе и выходе преобразовател  16 и в канальных нагрузка.

При превышении выходным напр жением первичного источника 22 0.7 номинального уровн  измен етс  пол рность выходного сигнала компаратора 9, который через сумматор 8 подает команду на переключение триггера Шмитта 7 в состо ние с Лог,Г нэ выходе. При этом в блоке 12 плавного запуска закрываетс  транзистор 30 и конденсатор 33 плавно зар жаетс  отисточ- ника Von через резисторы 31 и 32 до заданного уровн , установленного движком резистора 32. Темп изменени  выходного сигнала блока 12 (напр жени  на конденсаторе 33) определ етс  сопротивлением резистора 31 и емкостью конденсатора 33. При плавном изменении напр жени  на первом выходе усилител  14, а также напр жени  UK (фиг.4), на его выходе по вл ютс 

положительные импульсы на выходе широт- но-импульсного модул тора 15, длительность которых измен етс  плавно от нул  до установившегос  значени  (в течение нескольких секунд). Эти импульсы через элемент И 6 и формирователь 10 поступают на управл ющий вход регулирующего органа 2. Плавно увеличиваетс  длительность открытого состо ни  последнего, вследствие чего происходит плавное нарастание напр жени  на конденсаторе DLC-фильтра З и выходах стабилизатора, преобразовател  16, трансформатора 19, блока 20 выпр млений и блока 21 фильтров. Плавное изменение выходного сигнала усилител  14 обусловлено плавным изменением сигнала задани  от блока 12 плавного пуска и малым рассогласованием входных сигналов усилител  14, обеспеченным быстродействием контура регулировани  напр жени  в стабилизаторе . При этом за счет плавного увеличени  длительности порций тока через дроссель DLC-фильтра З исключаютс  большие амплитуды зар дного тока в первоначальный момент включени  устройства.

В установившемс  режиме работы стабилизатора .усилитель 14, сравнивающий заданное и фактическое напр жение на входе преобразовател  16. осуществл ет стабилизацию питающего уровн .

Импульсы управлени  формируютс  широтно-импу.-1ьснь. м модул тором 15 при превышении си нйлом на ьыходе усили   1ч пилссбрззного напр жени  генератора 13. 8ы однол сигнал генератора 13 :юсгу- пает также Б компаратор 17. который формирует синхронизирован -1 ые с частотой генератора 13 узкие импульсы UIT управлени  преобразователем 16.

В преобразователе 15 посто нного на- г р жени  в пр моугольное переменно с помощью инвертора 23, J, к-трнггерсв 24 и 25 и элементов ЗИ-НЕ 26 и 27 при воздействии импульсов Ui с выхода компаратора 17 формируютс  импульсы LJ26 и U27 управлени  транзисторными ключами 28 и 29, характеризующиес  наличием временной выдержки Дг (несколько микросекунд) между отключением предыдущего и включением следующего транзисторного ключа. Указанна  выдержка служит дл  исключени  сквозных токов через транзисторные ключи 28 и 29 в моменты коммутации, что позвол ет уменьшить установленную мощность и электрические потери в ключах. Применение высокой рабочей частоты в преобразователе 16 позвол ет уменьшить массу и габариты транзистора 19 и устройства в целом.

Поступающее на питающий аход преобразовател  16 посто нное стабилизированное напр жение преобразуетс  им в переменное напр жение пр моугольной формы, которое далее подаетс  на г.ервичную обмотку трансформатора 19, выпр мл етс  блоком 20 выпр мителей, сглаживаетс  блоком 21 фильтров и подводитс  к канальным нагрузкам.

В режиме к.з., происшедшем в любой

точке цепи от выхода стабилизатора до канальных нагрузок, или при превышении допустимого тока стабилизатора сигнал датчика 4 тока, воздейству  на сумматора 8, измен ет выходное состо ние триггерз Шмиттэ 7 из Лог.Г в Лог.О. При этом на выходе элемента И 6 устанавливаетс  Лог.О и через формирователь 10 снимаютс  управл ющие импульсы с регулирующего органа 2. Последний закрываетс , уменьта  до нул  напр жение на выходе стабилизатора и всех последующих функциональных узлов.

В аварийном режиме, при выход из стро  регулирующего органа 2 (ззкоро х ),

напр жение Уз на конденсаторе DLC- i u-- тра быстро повышаетс . При дсстичет-.и этим напр жением селичины, состоетст5у- ющей максимально допустимому   u л ч :«; о напр жени.р в кэмзльных H,vp, ..-, ,.з с-ч етс  пол рнс; ь .;- Ь;ь ч.ч . компаратора 18 с г.пмс.иь-о viev-.-t- r:i: . .. 25 и 27 ,ч .-ьсс™ ,;. 0,..вателе 1S прегp

В режиме кг.оТ , -рсм г-иой ГЛ . С--гй

проездки нгпрг е -чи.- ,-,,. 0.7 о :, .- нзльнзго урсвнч; ь гм; р . -. ,-:то-м. -:е 22 компар-г-тор 9 фсрмиру; нЗ ;, с р-.воющий транзистор ЗС бмС-кз 2 ска. При этом на Б/ОД усиль ,ел  14 .- ;;зетс 

сигнал t. 0 5-1 Ь, вылодной г. / r з,- усп- лител  1-2 гзмен ;-с нулевс; :; -; ьн сним ютсч ,:мг. у п; - плснич С ; -:т/ л: - рующегс оргзнг 2. наг,Р:.ОМ:Ч: .-:; стабилизатора и в кзнлгьн -х к а груз; - спадает до нул . После Е сстанорлеьн  напр жени  источника 22 (выше G, 7 от

номинального уроЕнч) сигнал с выхода ком- пзр-чтора 9 закрывает ipiicvciop 3G и -срез cywaiop 8 подает комй, на БКЛКУ-сние

триггера 11;мигга 7 (в состо ние Лег.Г на выходе). Происходит п эеноо. нарастание напр жени  на стабилизатора и в к.. на; ы-bix негрузках как и в перзоначаль- иь й MjN .ehT включен;1  устрсГ.ств.

О с р мула из о б р с т е н и  

.. Ll - .n v л ь с п ь: Г, CTc,Cn/ t:33Tcp напр жена ,   г .сстс пнсго 3t.c,, . р Аащнг. рсгули- руюи;;.(Л орган и DLC-yiviL.-p, Бк..0 --гннь:е пэсг;дсзЈ,тельно межд,- оь.:-ол;и.-,и д .  подключени  первичного источника питани  и нагрузки, датчики тока и напр жени , входы которых соединены с выходом DLC-фильт- ра, элемент И, выход которого подключен к цепи управлени  регулирующего органа, а один из входов - к выходу триггера Шмитта. узел управлени , сигнальный вход которого соединен с выходом датчика напр жени , а выход - с другим входом элемента И. о т л и - чающийс  тем. что, с целью повышени  надежности в работе, в него введены компаратор и сумматор, а узел управлени  снабжен луско- остановочным входом, причем сигнальный вход компаратор соединен с выводами дл  подключени  первичного источника питани , а выход - с первым входом сумматора и пускоостэновочным входг.м узлэ упрэвле- ;; , второй вход сумматора подключен к

выходу датчика тока, а выход - к входу триггера Шмитта.

2. Стабилизатор напр жени  по п.1, о т ли чающийс  тем, что, с целью

уменьшени  массы и габаритов, узел управлени  включает в себ  блок плавного запуска , генератор пилообразного напр жени , усилитель сигнала рассогласовани  и ши- ротно-импульсный модул тор, причем выход блока плавного запуска соединен с первым входом усилител  сигнала рассогласовани , второй вход которого подключен к выходу датчика напр жени , выходы генератора пилообразного напр жени  и усили

тел  сигнала рассогласовани  соединены с соответствующими входами широтно-им- пульсного модул тора, выход которого использован в качестве выхода узла.

фиг.1

И

/7

ЪЕ

с

Фие.2

Claims (2)

1. С ср мула из о б рс те ни я . . ί 1 *' Г? >. t L0*1 и'.*ι СТс<*ы»’/1V зо ^: Gр НЗПрЯЖС ни. я г. ос т з я н нс го ~ок.с., с сд*.' р.^л- д щи г*, регул И рующий орган и ОЕС-филь-р, включенные поелодезательн-э меж/; к йь-г-одами для пс-дΊ ключения первичного источника питания и нагрузки, датчики тока и напряжения, входы которых соединены с выходом DLC-фильтра. элемент И, выход которого подключен к цепи управления регулирующего органа, а один из входов - к выходу триггера Шмитта, узел управления, сигнальный вход которого соединен с выходом датчика напряжения, а выход - с другим входом элемента И. о т л и чающийся тем. что, с целью повышения надежности в работе, в него введены компаратор и сумматор, а узел управления снабжен пускоостановочным входом, причем сигнальный вход компаратора соединен с выводами для подключения первичного источника питания. а выход - с первым входом сумматора и пускоостановочным входом узла управления, второй вход сумматора подключен к выходу датчика тока, а выход - к входу триггера Шмитта.
2. 2. Стабилизатор напряжения по п.1, о т ли чающийся тем, что, с целью 5 уменьшения массы и габаритов, узел управления включает в себя блок плавного запуска, генератор пилообразного напряжения, усилитель сигнала рассогласования и широтно-импульсный модулятор, причем вы10 ход блока плавного запуска соединен с первым входом усилителя сигнала рассогласования, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения, выходы генератора пилообразного напряжения и усили

   15 теля сигнала рассогласования соединены с спо гветствующими входами широтно-импульсного модулятора, выход которого использован в качестве выхода узла.