Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой от перегрузок

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой от перегрузок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для Питания различных приборов. Цель изобретения - повышение КПД при изменении в широких пределах входного постоянного напряжения, повышение стабильности выходного напряжения и обеспечение защиты от перегрузок при гальванической развязке между входным и выходными выводами. Устр-во содержит генератор тактовых импульсов , двухтактный усилитель 9 мощ- i ности с трансформаторным выходом, выпрямитель 10 с фильтром,схему 4 сравнения с источником опорного напряжения. В устр-во введены делитель 2 частоты, первый инвертор 7, схемы ЗИ 5,6, блок 8 защиты, масштабирующий усилис S СО

ССНОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ (51) 4 С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4018299/24-07 (22) 25.12 ° 85 (46) 15.06.88.Бюл. У 22 (71) Экспериментальное конструкторское бюро с опытным производством при

Фрунзенском политехническом институте (72) Б.Г.Козлов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Артамонов Б.И., Бокуняев А.А.

Источники электропитания радиоустройств. M.: Энергоиздат, 1 982, с.265-267, рис.6.37.

Козлов Б.Г. Тиристорно-оптронный стабилизированный источник постоянного напряжения. — Приборы и техника эксперимента, 1985, У 4, с.155156.

Авторское свидетельство СССР

У 991393, кл. G 05 F 1/569, 1983.

„.Я((„„Ы03042 А1 (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для Питания различных приборов. Цель изобретения — повышение КПД при изменении в широких пределах входного постоянного напряжения, повышение стабильности выходного напряжения и обеспечение защиты от перегрузок при гальванической развязке между входным и выходными выводами. Устр-во содержит генератор 1 тактовых импульсов,двухтактный усилитель 9 мощности с трансформаторным выходом,выпрямитель 10 с фильтром, схему 4 сравнения с источником опорного напряжения, В устр-во введены делитель 2 частоты, первый инвертор 7, схемы ЗИ 5.,6, блок 8 защиты, масштабирующий усили1403042

R+ R

К =

R, Rg

К = -- ——

Z «Пн

Uoï

Uî

t при К при К ! + Rz Пн тель ll и оптоуправляемый ждущий мультивибратор 3. Отсутствие регулирующего транзистора и датчика тока в цепи питания увеличивает КПД устр-ва, !

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных приборов и устройств, в частности, устанавливаемых на подвижных и необслуживаемых объектах.

Цель изобретения — повышение КПД при изменении в широких пределах входного постоянного напряжения, повьш ение стабилизации выходного напря- !0 жения и обеспечение защиты от перегрузок при гальванической развязке между вхоцными и выходными выводами.

На чертеже представлена структурная схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения в ,постоянное с защитой от перегрузок.

Стабилизированный преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов с периодом Т следования импульсов, являющийся задающим генератором для работы всего преобразователя и подсоединенный к делителю 2 частоты с коэффициентом деления N, выход последнего подключен к первому входу оптоуправляемого ждущего мультивибратора 3, длительность t импульса на выходе которого меняется в зависимости от напряжения на выходе схемы 4 сравнения,„ подсоединенной своим нуле-30 вым и потенциальным выходами к второму и третьему входам оптоуправляемого ждущего мультивибратора 3 соответственно.Выход последнего подключен к первым входам первой 5 и вто- у5 рой 6 схем ЗИ, вторые входы которых подключены к выходу генератора l тактовых импульсов: схемы ЗИ 5 — непосредственно,. схемы 3И 6 — через первый инвертор 7. Третьи входы схем 40

ЙИ 5 и 6 подсоединены к выходу блока

8 защиты, который служит для отключения выходного напряжения U (на выходных выводах 1,нагрузке К„) стабилизированного преобразователя при пе- 45 регрузках, т.е. при уменьшении наппричем изменением частоты генератора устр-во может быть настроено на оптимальный КПД. 2 з.п. ф-лы, 1 ил °

2 ряжения Uz ниже заданного. Схемы ЗИ

5 и 6 своими выходными сигналами управляют,в противофазе двухтактным усилителем 9 мощности с трансформаторным выходом. Выходное напряжение усилителя 9 (запитываемого от силовых входов постоянного напряжения U )

Ьх поступает на выпрямитель 10 с фильтром.

С выхода последнего напряжение

0„ поступает в нагрузку Rz. К ее потенциальному входу неинвертирующим входом подключен масштабирующий усилитель ll с коэффициентом усиления (ослабления) К, служащий для приведения напряжения И,! к уровню опорного напряжения U „, подаваемого на схему 4 сравнения. Коэффициент уси- . ления усилителя 11 определяется соотношением резисторов 12 (R — вход1 ного) и 13 (R — резистора обратной связи),. и откуда следует, что при К

Оптоуправляемый ждущий мультивибратор 3 состоит иэ КБ-триггера 14, инвертора на транзисторе 15, база которого соединена через первый резистор 1 6 с g-выходом триггера !4, эмиттер подключен к общей шине, а коллектор через второй резистор 17 — к силовому входному выводу, который через третий резистор 18 и первый стабилитрон 19 подключен к общей шине, Напряжение стабилизации последнего делится четвертым 20 и пятым 21 резисторами и подается на первую базу

I 403!! одцопервходного транзистора 22, вторая база которого через второй инвертор 23 соединена с S-входом RS-триггера 14. Эмттер транзистора 22 че6 рез конденсатор 24 подсоединен к общей шине, а через шестой резистор

25 — к коллектору транзистора 15.

Однопереходный транзистор 22 вместе с первым светодиодом 26 образует

10 оптрон 27. Входы светодиода 26 одновременно являются вторым и третьим входами оптоуправляемого ждущего мультивибратора 3.

Блок 8 защить1 состоит из последовательно соединенных седьмого ре зистора 28, второго стабилитрона 29 и второго светодиода 30. Последний служит светоизлучателем для фотоприемника, выполненного на фототранзисторе 31, коллектор которого через восьмой резистор 32 подключен к выводу силовой цепи Uq„, а между его базой и эмиттером включен девятый резистор 33, эмиттер фототранзистора 25

31 через десятый резистор 34 подключен к общей шине и через эмиттерный повторитель 35, элемент 36 задержки и выключатель 37 подсоединен к выходу блока 8 защиты. ЗО

Стабилизированный преобразоватеЛь работает следующим образом.

При подаче на силовые входные выводы входного постоянного напряжения U „, оно поступает на элементы

1-3 и 5-9. Элементы 4 и 11 могут запитынаться как от входной или отдельной обмотки трансформатора усилителя 9, так и от отдельного маломощного источника питания. С генера- 4р тора l тактовых импульсов импульсы с периодом Т поступают на второй вход схемы ЗИ 5, а на второй вход схемы

ЗИ 6 поступают эти .же импульсы инвер,1 тированные инвертором 7. Импульсы с 45 генератора 1, поделенные делителем

2 частоты в N раз, с периодом Т поступают на R-вход триггера 14. При каждом поступлении последних импульсов потенциал "0" с g-выхода

50 триггера 4 закрывает транзистор 15.

Через резисторы 17 и 25 конденсатор

24 заряжается от напряжения U 11Ä.

При достижении напряжением на конденсаторе 24 порогового напряжения

U„„ однопереходного транзистора 22 последний открывается и конденсатор

24 разряжается через переход змиттер — вторая база транзистора 22 и

У

1 а. 4 входное сопротивление инвертора 3.

1,1

Инвертированный импульс разряда конденсатора 24 через иннертор 23 возвращает по S-входу триггер !4 в исходное состояние. На g-выходе RS-триггера 14 возникает импульс "l" длительностью t открывающий на зто время схемы ЗИ 5 и 6 по первым входам. Выбором номиналов элементов мультйвибратора 3 — резисторов 17, 25, 20 и. 2! и конденсатора 24 — время необходимо ограничить так, чтобы выполнялось условие t (NT при любых заданных изменениях напряжения U!!„.

По третьим входам схемы ЗИ 5 и 6 должны быть открыты в момент включения напряжения 11 „ за счет работы элемента 36 задержки, а при нормальной работе и номинальной нагрузке стабилизированного преобразователя за счет функционирования блока 8 защиты.

Тогда выходные импульсы с ныходон схем ЗИ 5 и 6 в противофазе поступают во время действия импульса длительностью t на входы усилителя 9, усилиВВМТсН, BhlïðÿìëÿþTcÿ и фильтруются выпрямителем 10 с фильтром и поступают на выходные выводы (нагрузку

R ). Это напряжение поступает такн же на масштабирующий усилитель ll c коэффициентом усиления К и с его выхода на схему 4 сравнения с источником опорного напряжения U11

Коэффициент К должен быть выбран следующим образом:

R+ Rz 011 при К К =

R1 ц о11

Rg Поп при K<1 ?? = ------ >

В. 1+ Rz Пн где R „и R< — номиналы резисторов

12 и !3 соответственно.

Тогда выходное напряжение схемы

4 сравнения изменением тока светодиода 26 так меняет световой поток пос— леднего, что вариации U порогового напряжения транзистора 22 стабилизируют выходное напряжение !1нпреобразоватеf ля. Так, при увеличении напряжения

U » увеличивается Пк (за счет увеличения коэффициента передачи усилителя 9 ), при этом через усилитель 11 и схему 4 сравнения увеличивается ток светодиода 26, т.е. его снетопоток, который уменьшает U »р транзистора 22, что уменьшает t, а сле! 403042 довательно, и время открытого состояния схем ЗИ 5 и 6, и через усилитель

8, выпрямитель. 10 с фильтром принодит к уменьшению U,ò.е. к em стабнлиза5 ции.Аналогичный результат достигается и при уменьшении U> (вплоть до значений U>„, определяемых коэффициентом передачи усилителя

9), т.е. преобразователь функционирует аналогично !!!ИМ, причем и в случае изменения U

Блок 8 защиты работает следующим образом.

При номинальном У„ через резистор )5 !

28, стабилитрон 29 и светодиод 30 протекает ток, соответствующий номи- нальному току светодиода 30 (стабилитрон 29 пробит) . При уменьшении

lu Н (например, при перегрузках) ниже 2п заданного ток стабилитрона 29 резко уменьшается (он выходит иэ состояния пробоя ), что приводит к резкому

:уменьшению светоизлучения светодио.да 30. Фототранэистор 31 (перноначаль.25 но снетопотоком от светодиода 30) закрывается, напряжение на его эмиттере уменьшается практически до нуля.

Этот потенцил "0" через эмиттерный повторитель 35, элемент 36 задерж- З0 ки и выключатель 37 закрывает схемы ЭИ 5 и б; напряжение U z уменьшается

;цо нуля. Повторное включение преобразователя мажет быть осуществлено нажатием выключателя 37 либо выключением и повторным включением силовой ! епи О,„.

Отсутствие регулирующего транзистора и датчика тока (резистора) в с илов ой це пи U „по з в оля е т ув елич ить

КПД стабилизированного преобразователя до значений, практически определяЕмых трансформатором и ключевыми транзисторами усилителя 9, причем изменением частоты генератора преобразователь может быть настроен на оптимальный КПД, а стабильность выходного напряжения может достигать десятых долей процента при значительном (до десятков процентов) изменений силовой сети У

Стабилизированный преобразователь может быть использован для получения

U! от долей вольт (при использовании соответствующих выпрямительных элементов в выпрямителе 10) до нескольких киловольт (при использовании соответствующего трансформатора в усилителе 9). Однако при слишком малых

Uö следует модифицировать блок защиты (например„ с предварительным ус.илением !!д до подачи его на блок защиты.

Формула иэ об рет ения

1 . Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой от перегрузок, содержащий генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные двухтактный усилитель мощности с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр, подключенный параллельно выходным выводам, схему сравнения с источником опорного напряжения и двумя выходами, о т л и ч а ю rv, и и с я тем, что, с целью повышения КПД при изменении н широких пределах входного постоянного напряжения, повышения стабилизации выходного напряжения и обеспечения защиты от перегрузок при галь- ванической развязке между входными и выходными выводами, в него введены делитель частоты, первый инвертор, дне схемы ЗИ, блок зашиты, масштабирующий усилитель и оптоуправляемый ждущий мультивибратор, выход которого соединен с первыми нходами первой и второй схем ЗИ, его первый нход с выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к второму входу первой схемы ЗИ, а через первый инвертор — к второму нходу второй схемы ЗИ, третьи входы укаэанных схем ЗИ подключены к выходу блока защиты, входы которого подключены параллельно выходным выводам, выходы первой и второй схем ЗИ подключены соответственно к первому и второму входам двухтактного усилителя мощности с трансформаторным выходом, входы масштабирующего усилителя под-, ключены к выходным выводам, а его выход соединен с входом схемы сравнения, выходы которой подключены к второму и третьему входам оптоуправляемого ждущего мультивибратора.

2.Преобразователь по п.!, о т л ич а ю шийся тем, что оптоупранляемый ждущий мультивибратор состо ит из RS-ypzz repa, соединенного

R-входом с первым входом оптоуправляемого ждущего мультивибратора и! 403042

Составитель С. Горбачева

Редактор А.Огар Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 2859/39 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (-выходом через первый резистор с базой транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через резистор — с силовым входным

5 выводом, который через третий резистор и первый стабилитрон подключен к общей шине и через указанный третий резистор и четвертый резистор подключен к первой базе однопереход- fQ ного транзистора, которая через пятый резистор соединена с общей шиной, к которой подключена одна из обкладок конденсатора, другая обкладка которого через шестой резистор соединена с коллектором указанного транзистора и непосредственно с эмиттером однопереходного транзистора, вторая .база которого через второй инвертор подключена к S-входу RS- 20 триггера. 0-выход которого является выходом оптоуправляемого ждущего мультивибратора, второй и третий входы которого подключены к первому светодиоду, который образует с однопереходным транзистором оптрон.

3. Преобразователь по п.l, о тл и ч а ю шийся тем, что блок зашиты состоит иэ последовательно соединенных седьмого резистора, который является входом блока защиты, второго стабилитрона, включенного в обратном направлении, и второго светодиода — в прямом направлении, катод которого подключен к общей шине, фотоприемник светодиода выполнен на фототранзисторе, коллектор кото" рого через восьмой резистор подключен к силовому входному выводу, а база через девятый резистор, - к эмиттеру фототрайзистора, который через десятый резистор подключен к общей шине, а через эмиттерный повторитель, элемент задержки и выключатель — к выходу блока защиты.