Источник питания с защитой нагрузки от перенапряжений

Источник питания с защитой нагрузки от перенапряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик и)1003054 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13. 11. 81(21) 3353482/24-07 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 07.03,83. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 07. 03. 83

РЦ М. Кп.

G 05 F 1/58

Госуларственный комитет

СССР по аелам изобретений н о1крытий (53} УДК 621. 316. .722.1 (088.8) (72) Автор изобретения

Л. В. Лысенко (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ НАГРУЗКИ

0Т ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания для радиоэлектронной аппаратуры.

Известны источники питания с диодно-тиристорными выпрямителями, в которых последние не только осуществляют процесс выпрямления, но и используются в качестве исполнительного органа защиты источника от перегрузок, коротких замыканий на выходе, для защиты нагрузки от недопустимого повышения выходного напряжения источника.

В известных устройствах выключение тиристоров обеспечивается лишь после достижения выпрямляеьым напряжением величины, превышающей напряжение спрямления тиристоров (т.е. напряжения 3-7 B) fl) .

Однако в результате, выпрямление диодно-тиристорно мостом напряжений, меньших чем напряжение спрямления, невозможно, а выпрямление напряжений, равных или в 1,5-2 раза превьваающих напряжение спрямления, производится со значительным запаздыванием момента включения тиристоров по отношению к расчетным моментам коммутации в данной выпрямительной схеме. Следст вием запаздывания является повышенный уровень пульсаций выпрямленного напряжения иснижение среднегозначеиия выпрямленного напряжения.

Известные диодно- тиристорные выпрямители рассмотренного вида надежно работают при сравнительно высоких входных напряжениях — 15-20 В, и выше и при нагрузке индуктивно-емкостного или активного характера.

Недостатком источника питания с за. щитой, в которой исполнительным органом является диодно-тиристорный мостовой выпрямитель, является невозможность построения его на низкие выходные напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник питания с защитой нагрузки от перенапряжений, содержащий питающий трансформатор с трехфаэными первичной и вторичной обмотками, секции которых соединены в звезду, трехфазный мостовой диодно-тиристорный выпрямитель, входы которого по отдельности подключены к выводам секций вторичной, обмотки трансФорматора, а выходы — один к общей шине, а другой через регулирующий элемент стабилизатора постоянного напряжения. — .к

1003054 выходному выводу, транзисторный ключ, эмиттером соединенный с общей шиной, три разделительных диода, компаратор с источниками питания и опорного напряжения, причем первый вход компаратора подключен к выходному выводу, второй вход — к источнику опорного напряжения, а выход — к базе транзисторного ключа $2).

Однако известное устройство при выполнен::и его на низкие уровни выходного напряжения является или неработоспособным (в случае выпрямления напряжений меньших, чем напряжение спрямления) или потребуется усложнение Фильтра, увеличение на- 15 пряжения на входе стабилизатора, что приводит к снижению коэффициента полезного действия.

Недостатком известного устройства является ограничение области при- 2р менения вследствие невозможности использования его при низких уровнях выходного напряжения.

Целью изобретения является расширение области применения путегл обеспечения возможности работы источника питания при низких уровнях выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания с защитой Зр нагрузки от перенапряжений введены реле с тремя замыкающими контактами, обмотка которого включена между коллектором транзисторного ключа и выводом источника питания компаратора, 35 три дополнительные обмотки трансформатора и три токоограничительных резистора, причем каждая дополнительная обмотка соединена последовательно согласно с основной данной фазы 4р и подключена к соответствующему входу выпрямителя, а другой вывод ее через разделительный диод замыкающий контакт реле и токоограничительный резистор соединен с управляющим электродом тиристора предыдущей в порядке следования фазы выпрямителя.

На Фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема источника питания с защитой нагрузки от перенапряжений; на Фиг. 2 — диаграммы процессов, поясняющие гринцип работы устройства.

Устройство содержит компаратор 1, в составе которого операционный усилитель 2, тиристор 3, диоды 4 и 5, резисторы .6-12 и конденсатор 13. Одним из входов компаратор связан с выходным выводом источника питания, другим входом — с источником 14 опорного напряжения, в составе которого Ю стабилитрои 15 и резисторы 16 и 17.

Питающий вывод компаратора 1 соединен с источником 18 питания. В устройство также входит транзисторный ключ 19 реле 20 с замыкающими контактами 21-23. Последние совместно с резисторами 24-26 и диодами 27-29 включены в цепях управления, тиристорами 30-32, которые совместно с диодами 33-35 образуют мостовой диодно-тиристорный выпрямитель. Питающий трансформатор 36, основные обмотки

37-39 которого включены в звезду и соединены последовательно согласно с, дополнительными обмотками 40-42.

Первичные обмотки 43-45 также соединены в звезду и подключены к сети.

Между положительным полюсом выпрямителя в точке соединения катодов диодов 33-35 и выходным выводом источника "+" включен конденсатор 46 и регулирующий элемент стабилизатора

47. Отрицательный полюс выпрямителя в точке соединения анодов тиристоров 30-32 соединен непосредственно с общей шиной источника питания.

Устройство работает следующим образом.

При выходном напряжении источника, соответствующем допустимыгл пределам напряжение на входе операционного усилителя 2, связанном с выходом источника питания, меньше, чем на входе, связанном с источником опорного напряжения. При этом напряжение на выходе операционного усилителя 2 отрицательно, тиристор 3 заперт, напряжение на базе транзистора 19 отрицательно, транзистор

19 открыт и через обмотку реле 20 протекает ток, при этом контакты 2123 замкнуты, чем обеспечено протекание тока через управляющие электроды тиристоров 30-32. При включающихся тиристорах диодно-тиристорный мост осуществляет выпрямление, конденсатор 46 производит необходимое сглаживание, с выхода стабилизатора 47 напряжение поступает на нагрузку.

При неисправности регулирующего элемента стабилизатора, или схемы управления им, напряжение на выходе источника возрастает, напряжение на входе операционного усилителя, связанном с выходом источника, становит ся больше, чем опорное напряжение.

Выходное напряжение операционного усилителя положительно, тиристор 3 включен, транзистор 19 выключен, реле 20 обесточено. Контакты 21-23 разомкнуты, цепи управления тиристорами 30-32 обесточены, включение пос. ледних невозможно. Диодно-тиристорный мост заперт, чем обусловлено устранение режима перенапряжения на выходе источника, т.е. защита на= грузки.

Для выявления преимуществ устройства рассмотрим процесс управления включением тиристоров 30-32. На эпюре Д.изображены напряжения на концах

1003054 печивает предлагаемому устройству в сравнении с известным преимущество, состоящее в расширении области применения за счет обеспечения возможности использования при низких уровнях выходного напряжения.

Формула изобретения

Источник питания с защитой нагрузки от перенапряжений, содержащий питающий трансформатор с трехфазньики первйчной и вторичной обмотками, секции которых соединены в звезду, трехфазный мостовой диодно-тиристорный выпрямитель, входы которого по отдельности подключены к выводам секций вторичной обмотки трансформатора, а выходы — один к общей шине, а другой через регулирующий элемент стабилизатора постоянного напряжения — к выходному выводу, транзисторный ключ, эмиттером соединенный с общей шиной, три разделительных диода, компаратор с источниками пи,тания и опорного напряжения, при— чем первый вход компаратора подключен к выходному выводу, второй вход к источнику опорного напряжения, а выход — к базе транзисторного ключа, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности работы источника питания при низких уровнях выходного напряжения, в него введены реле с тремя замыкающими контактами, обмотка которого включена между коллектором транзисторного ключа и выводом источника питания компаратора, три дополнительные вторичные обмотки трансформатора и три токоограничительных резистора, причем каждая дополнитель ная обмотка соединена последовательно согласно с основной данной фазы .и подключена к соответствующему входу выпрямителя,а другой вывод ее че„рез разделительный диод, замыкающий контакт реле и токоограничительный резистор соединен с управлякщим электродом тиристора предыдущей в порядке следования фазы выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Левинзон С.В. Схемы защиты источников питания с использованием оптОэлектронных элементов.- В сб.:

Устройства вторичных источников электропитания. РЭА, Общество "Знание", РСФСР, ИДНТП, М., 1976, с. 204-205.

2. Стабилизатор напряжения постоянного тока с электронной защитой от перенапряжений. Информационный ,листок ВИИИ серия ИЛ-9-12-11 — 801397. основных 37-38 и дополнительных 4042 втори ных обмоток питающего трансформатора 36.. Эти напряжения сдвинуты друг относительно друга на 1/3. периода (120 ) и их изменение соответствует принятому порядку чередования фаз.

В момент t< напряжение на конце обмотки 40 относительно конца обмотки 39, т.е. катода тиристора 32, обозначенное 040 на эпюРе 2, становится положительньал и через диод

29, контакт 23, резистор 26 и управляющий электрод тиристора 32 начнет протекать ток. Напряжение обмотки 40 и величина сопротивления резистора 15

26 выбраны таким образом, что к расчетному моменту коммутации - моменту t< ток через управляющий электрод тиристора 32 не меньше тока спрямления. Это означает, что как только ;щ в момент t< напряжение на аноде тиристора 32 станет положительньм относительно катода — он включится. В течение времени между tz и tgтиристор 32 включен и совместно с диода- 25 ми 33 и 34 осуществляет выпрямление переМенного напряжения. В момент напряжение на конце обмотки 41 относительно конца обмотки 37, т.е. катода тиристора 30, обозначенное

0д О на эпюре;, становится положительным и через диод 27, контакт 21, резистор 24 и управляющий электрод тиристора 30 начнет протекать ток, рый K моменту t g будет HB MBHb 35 ше, чем ток спрямления. Поэтому в расчетный момент коммутации t< тиристор 30 включится. В течение времени между с4. и с6 тиристор 30 совместно с диодами 34 и 35 осуществляет выпрямпение.Аналогично происходит вклю.4О чение тиристора 31.

Благодаря тому, что для управления тиристорами используется разность между суммарным напряжением основной и дополнительной обмоток одной 45 фазы и напряжением основной обмотки другой фазы, включение тиристора возможно в расчетный момент коммутации, как в обычном диодном выпрямителе, включение тиристора — в тече» 50 ние некоторого интервала после расчетного момента коммутации, т.е. данный выпрямитель может работать на нагрузку емкостного характера, а соответствующим выбором напряжения до- 55 полнительной обмотки легко достигается возможность выпрямления напряжений меньших, чем напряжение спрямления. е

Способность. диодно-тиристорного выпрямителя устройства эффективно выпрямлять переменные напряжения, меньшие, равные и в 1,5-2 раза превьанающие напряжения спрямления,обес1003054

1003054

tr t tJ 84 4 а

Уют 1

Составитель О. Овсянников

Техред Т.Маточка Корректор А Дзятко

Редактор Н. Рогулич л

Эаказ 1552/31

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5