Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения на выходе

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения на выходе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗАТОРПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗМЦИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ВЫХОДЕ, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий орган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи , вход которого подключен к выходным выводам, блок зашиты, состоящий из датчика выходного напряжения, параллельного щунтирующего органа, включенного на выходе стабилизатора, отключающего органа, включенного последовательно с регулирующим органом, триггерно-блокировочного узла, выходом соединенного с усилителем обратной связи, а первым своим входом с выходом датчика выходного напряжения , который связан также с управляющим входом параллельного щунтирующего органа, и датчика тока нагрузки, выход которого связан с триггерноблокировочнь1м узлом, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повы (Л щения эффективности и надежности защиты , выход триггерно-блокировочного узла подключен параллельно выходу усилителя обратной связи, выход датё чика выходного напряжения соединен с управляющим входом параллельного шунтирующего органа через введенный ND CD СП узел задержки, а выход датчика тока нагрузки подключен к второму входу триггерно-блокировочного узла непосредственно . со ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК 1б11 G 05 F 1/58

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТН1 ЫТИЙ (21) 3486536/24-07 (22) 30.08.82 (46) 15. 12.84. Бюл. Я - 46 (72) И.А, Инякин, В.И. Зозулев и А.Г. Максимов (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод электронных вычислительных и управляющих машин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 522493, кл. G 05 F 1/58, 1976.

2. Мкртчян Ж.А. Электропитание электронно-вычислительных машин.

N., "Энергия", 1980, с. 70, рис.2.39.

3. Дидик С.Д. Полулроводниковые стабилизаторы напряжения и тока. М °

"Советское радио", 1980, с. 292-294, рис. 10,11.

4. Авторское свидетельство СССР

В 765790, кл. G 05 У 1/58, 1980. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ВЫХОДЕ, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий орган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи, вход которого подключен к выход„SU„„1129595 А ным выводам, блок защиты, состоящии из датчика выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа, включенного на выходе стабилизатора, отключаюшего органа, включенного последовательно с регулирующим органом, триггерно-блокировочного узла, выходом соединенного с усилителем обратной связи, а первым своим входомс выходом датчика выходного напряжения, который связан также с управляюшим входом параллельного шунтирующего органа, и датчика тока нагрузки, выход которого связан с триггерноблокировочным узлом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности защиты, выход триггерно-блокировочного узла подключен параллельно выходу усилителя обратной связи, выход датчика выходного напряжения соединен с управляющим входом параллельного шунтирующего органа через введенный узел задержки, а выход датчика тока нагрузки подключен к второму входу триггерно-блокировочногс узла непосредственно.

1 1

Изобретение относится к электро.технике, в частности к регуляторам напряжения постоянного тока, Известно устройство защиты стабилизаторов от перенапряжений на выходе путем запирания его последовательного регулирующего органа в момент превышения выходным напряжением некоторого допустимого значеНия, которое содержит общий исполнительный,узел в виде пиристорного оптрона, запирающий регулирующий орган как при перегрузке по току, так и при перенапряжениях на выходе (1 .

Однако известное устройство ненадежно защищает нагрузку от возможного выхода ее из строя из-за пере129595 2

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжений на выходе, содержащий последовательный регулирующий орган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи, вход которого подключен к выходным клеммам стабилизатора, блок зашиты, состоящий из датчика выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа, включенного на выходе стабилизатора, отключающего органа, включенного последовательно с регулирующим органом, триггерноблокировочного узла, выходом соединенного с усилителем обратной связи, а первым своим входом — с z iнапряжений, так как не обеспечивает отключения стабилизат.ра, особенно при неисправностях в схеме защиты или регулирующем органе, и шунтирования нагрузки.

Известны также устройства защиты от перенапряжений источников электропитания, в которых при перенапряжении шунтируют выходные шины источника и создают при этом режим резкого ограничения выходного напряжения на нагрузке, причем в момент пере30 напряжения сначала включают орган (например, тиристор), шунтирующий нагрузку с высоким быстродействием (менее 10 мкс), а затем отключают источник органом с меньшим быстродействием (более 0 1 с, например, реле или плавким предохранителем)(2) и (3).

В указанных устройствах уменьше- . на вероятность выхода из строя на40 грузки из-эа перенапряжений. Однако в каждом случае превьппения выходного напряжения силовые элементы источника питания подвергаются воздействию экстратоков,. а также имеется

45 функциональная избыточность, не Нс польэованная для целей резервирования ступеней срабатывания защиты, что снижает ее эффективность. Кроме того при любом перенапряжении на вы- 50 ходе источника, в том числе и при ложных срабатываниях защиты, например, от помех или других непредвиденных и не опасных для нагрузки

Iфакторов, обязательно выжигается 55 предохранитель или отключается источник, что ухудшает надежностные и эксплуатационные показатели. ходом датчика выходного напряжения, который связан также с управляющим входом параллельного шунтирующего органа, и датчика тока нагрузки, выход которого связан с триггерноблокировочным узлом (4 ).

Данное устройство имеет низкую надежность, которая обусловлена тем, что запирание (блокировка) регулируюшего органа при перенапряжении происходит не непосредственно, а последовательным включением (друг за другом) первого тиристора и усилителя обратной связи, Ввиду того, что датчик сигнала токовой перегрузки при неисправности в цепи триггерно-блокировочного узла или усилителя обратной связи в работе защиты от перенапряжений не участвует, т.е. отсутствует резервируемая ступень срабатывания зашиты, устройство малоэффективно.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности защиты стабилизатора постоянного напряжения с защитой от перенапряжений на выходе.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения с защитой от перенапряжений на выходе, содержащем включенный в одну иэ силовых шин регулирующий орган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи, вход которого подключен к выходным выводам, блок зашиты, состоящий из датчика выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа, включенного на выходе стабилизатора, отключающего органа, включенного последовательно с регулирующим орга3 1 ном, триггерно-блокировочного узла, выходом соединенного с усилителем обратной связи, а первым своим входом — с выходом датчика выходного напряжения, который связан также с управляющим входом параллельного . шунтирующего органа, и датчика тока нагрузки, выход которого связан с триггерно-блокировочным узлом, выход триггерно-блок; ровочного узла подклю чен параллельно выходу усилителя обратной связи, выход датчика выходного напряжения соединен с управляюшим входом параллельного шунтирующего органа через введенный узел задержки, а выход датчика. тока нагрузки подключен к второму входу триггерно-блокировочного узла непосредственно.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого стабилиза-. тора; на фиг. 2 — практическая схема одного из возможных вариантов предлагаемого устройства; на фиг.3— диаграммы напряжений, поясняюшие работу устройства.

Устройство содержит последовательный регулирующий орган 1, управляющим входом соединенный с выходом узла 2 обратной связи, включаюшего в себя делитель 3 напряжения, опорный элемент 4, усилитель 5 обратной связи, вход узла 2 обратной связи подключен к выходным выводам 6.и 7 . стабилизатора, блок 8 защиты, состоящий из датчика 9 выходного напряжения, параллельного шунтирующего ор гана 10, подключенного к выходу стабилизатора и имеющего управляющий вход 11 отключающего органа 12., включенного в силовую входную шину

13, триггерно-блокировочного узла

14, имеющего первый блокировочный (по напряжению) вход 15 и второй бле ировочный (по току) вход 16, и датчика 17 тока нагрузки, причем выход датчика 9 выходного напряжения соединен с управляющим входом

11 параллельного шунтирующего органа 10 через узел 18 задержки и с входом 15 триггерно-блокировочного узла 14 непосредственно, а выход датчика 17 тока нагрузки подсоединен к входу 16 триггерно-блокировоч ного узла 14, последний своим выходом шунтирует выход усилителя 5 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

129595 4

1О

При увеличении выходного напряжения стабилизатора более допустимого значения (например, при обрыве обратной связи или неисправности в узле обратной связи), напряжение 19 (фиг. 3) на выходе датчика 9 достигает порога 20 срабатывания узла 14, т.е. датчик 9 выдает первый сигнал на блокировочный вход 15, триггерноблокировочный узел 14 срабатывает и запирает регулирующий орган 1, устраняя тем самым перенапряжение на выходе стабилизатора. Это есть первая ступень срабатывания защиты, которая резервируется в случае ее несрабатывания, например при неисправности узла 14 по первому входу

15, что является второй ступенью потому, что напряжение 19 продолжает расти. После задержки во времени, определяемой узлом 18 задержки и ( равной Ф ((Ъ1Г,(, ((, где за* — время задержки узла 18 — макси6л м малько возможное время снижения выходного напряжения за допустимый порог за счет запирания регулирующего органа и срабатывания триггерноблокировочного узла зашиты 14 по его первому входу 15. напряжение 21 на выходе узла 18 задержки достигает порога 22 срабатывания параллельного шунтирующего органа 10, т.е. датчик

9 напряжения через узел 18 задержки формирует второй сигнал на шунтирование выхода стабилизатора с целью обезопасить нагрузку (потребителя) от повышенного напряжения.

При этом создается режим многократной перегрузки по току, датчик 17

ыдает сигнал об этом на второй блоировочный вход,6 (по току) тригерно-блокировочного узла 14, коорый, включившись, запирает регуирующий орган 1. При этом включенный орган 10 шунтирует нагрузку и разряжает выходной конденсатор стабилизатора, который был заряжен повышенным напряжением. Это — вторая ступень срабатывания защиты, тоже резервируемая, в свол очередь, если и защита по току не сработала, например при неисправности в датчике

17 тока, узле 14 или пробое регулиру. юшего последовательного органа 1, что является третьсй ступенью, при которой созданный режим перегрузки по току, близкий короткому замыканию, приводит к принудительному отключению стабилизатора размыканием

1129595 входной силовой шины 13 (к примеру, М фиг. 2 форсировано выжигается предохранитель). Тем самым окончательно устраняется аварийная ситуация, вызванная перенапряжением па выходе стабилизатора, при указанных возможных в нем неисправностях.

Триггерно-блокировочный узел 14 может иметь один (общий) элемент воздействия на регулирующий орган 1 (фиг. 2), два таких отдельных элемента по соответствующим блокировочным сигналам по напряжению и по току, а также элементы согласования или транслирования сигналов непосредственно на орган 1, если соответствующие им датчики выполнить с

"защелкой". Однако при любом выполнении узла 14 в данном техническом решении блокировка регулирующе,го органа происходит, минуя усилитель обратной связи, что очень важно для повышения быстродействия блокировки и надежности защиты от перенапряжений в целом.

Б предлагаемом устройстве быстродействие зашиты от перенапряжений па выходе обусловлено каждой в отдельности ступенью ее срабатывапия в зависимости от состояния (исправности) узлов и органов стабилизатора постоянного напряжения.

Так, первая ступень имеет высокое быстродействие (доли и единицы микросекунд) и реагирует, (при полной исправности стабилизатора), даже на . кратковременные перенапряжения.

Вторая ступень, действующая при отказе первой блокировки, дополняется временем сраб тывания параллельного шунтирующего органа и защиты по току (составляет ориентировочно десятки и сотни микросекунд). Третья ступень, включающаяся только при отказе блокировок регулирующего органа первых двух ступеней, определяется суммой быстродействий первых двух ступеней и времени отключения последовательного исполнительного защитного органа 12 (от деся5 ток милисекунд до долей секунды), хотя в период срабатывания третьей ступени выход из строя нагрузки (потребителя) из-за перенапряжения уже невозможен, так как она зашунтирована ранее в предыдущей стуI пени.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить срабатывание отключающего органа защиты только при последовательном (зависимом) отказе в блокировках регулирующего органа по напряжению и току и, тем, самым, резервировать функцию зашиты двумя ступенями; исключить экстратоки в

20 силовых цепях стабилизатора при работе первой и второй ступени; исключить функциональную избыточность устройства за счет использования для резервируемых ступеней защиты

2 регулирующего органа и триггерноблокировочного узла защиты по току и напряжению; повысить надежность и эффективность защиты с учетом указанных факторов.

ЗО

Введение в предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения резервируемых ступеней защиты от перена- пряжений на выходе с четким разделением одной от другой за счет введения узла задержки и соответствующих принципиальных связей, а также использования в качестве одной иэ них (второй) совмещенной защиты по

4О .току, позволяют свести к минимуму вероятность выхода из строя нагрузки .(очень часто дорогостояшего потребителя — сложного радиоэлектронного устройства) из-за перенапряжений на выходе стабилизатора и повысить за счет, этого надежность и эффективность защиты.

1129595 /Й!х

Флг

unnr Иьин, Ьгх

Составитель В. Есин

Техред Ж. Кастелевич

Корректор О. ТиГор

Редактор М. Келемеш

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

Заказ 9452/38 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Тосударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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