Устройство для защиты многоканального блока питания

Устройство для защиты многоканального блока питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 546988

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.04.74 (21) 2022310/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 30.03.77 (51) М. Кл. Н 02Н 7/12

Ci 05F 1/58

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДЬ, 621 316 722 1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Шергин, В. H Скачко, В. Ф. Гнатенко и А. T. Комаренко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МНОГОКАНАЛЬНОГО

БЛОКА ПИТАНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для работы с блоком питания, использующим в качестве первичной сети сеть постоянного тока (например, 27 в).

Известны устройства для защиты многоканальных блоков питания, где задающий генератор и услитель мощности работают на трансформатор, к вторичным обмоткам которого подключены либо выпрямители, либо стабилизаторы напряжений или непосредственно нагрузка (1). Этот тип блоков питания является широко распространенным в современной радиоэлектронной аппаратуре, особенно в случае, когда первичное питание — сеть постоянного напряжения: аккумуляторы, батареи, например, на борту летательных аппаратов. Эти устройства характеризуются относительно большим промежутком времени от возникновения аварийной ситуации до фактического выключения блока питания.

Известно также устройство для защиты многоканального блока питания с последовательно соединенными задающим генератором, усилителем мощности и трансформатором, к вторичным обмоткам которого по числу каналов подключены вторичные источники питания, содержащее источник собственного питания и опорных напряжений с выходами по числу защищаемых каналов, каждый из которых подключен к узлу сравнения с исполнительным элементом, который выполнен в виде тиристорного оптрона (2) .

Недостатками этого устройства являются низкие быстродействие и надежность и ограни5 ченная область применения.

Для повышения быстродействия, надежности и расширения функциональных возможностей предлагаемое устройство снабжено стабилизатором-повторителем с ограничением то10 ка при перегрузке, выход которого, шунтированный тиристорами исполнительных элементов всех каналов, подключается к входу задающего генератора многоканального блока питания.

15 На чертеже представлена принципиальная электрическая схема описываемого устройства.

В блоке питания 1 при работе без защиты узел питания задающего генератора 2 под20 ключен к задающему генератору 3 через перемычку 4, включенную между контактами 5 и б разъема блока питания. Каналы 7, 8, 9, 10 блока питания работают непосредственно на нагрузку.

25 При работе блока питания с защитой вместо перемычки 4 подключается устройство защиты 11, которое содержит стабилизатор-повторитель 12 с ограничением тока при перегрузке, вход которого подключен к узлу питания

30 задающего генератора 2 блока питания 1, а

546988 выход его — к задающему генератору 3. Стабилизатор-повторитель питается от первичного источника питания.

Входы узлов сравнения 13 — 16 устройства защиты 11 подключены к выходам каналов 7, 8, 9, 10 блока питания. Узлы сравнения содержат в качестве исполнительного элемента тиристорный оптрон. Выходы узлов сравнения (тиристоры оптронов) подключены параллельно выходу стабилизатора-повторителя 12.

Устройство защиты 11 содержит также источник 17 собственного питания и опорных напряжений, которое обеспечивает питанием и опорным напряжением узлы сравнения 13—

16, напряжением смещения — стабилизаторповторитель 12 и выдает через ограничивающее сопротивление 18 напряжение управления на устройство 19 релейного выключения. Это устройство включает защищаемый блок питания 1 после входа в режим устройства защиты 11 по подаче на него первичного напряжения и выключает блок питания после закорачивания выхода стабилизатора-повторителя одним из тиристоров схем сравнения. Кроме того, устройство релейного выключения выдает сигнал «авария» на свой внешний разъем, свидетельствующий о возникшей аварийной ситуации по какому-либо каналу блока питания и выключении последнего.

После подачи первичного напряжения на устройство защиты 11 начинает работать его устройство 17 собственного питания и опорных напряжений, которое выдает питающие и опорные напряжения на узлы сравнения 13, 14, 15, 16 и управляющие напряжения на устройство 19 релейного выключения. Все выходные напряжения источника 17 поканально гальванически развязаны, что необходимо для исключения дополнительных нежелательных гальванических соединений каналов блока питания. При поступлении на устройство релейного выключения управляющего напряжения срабатывает реле 20, контакты которого включают блок питания 1.

Такое последовательное включение устройства защиты и блока питания дает возможность подготовить устройство защиты еще до включения блока питания для ускорения его выключения, если он был заведомо неисправный (нли имелись неисправности в питаемой аппаратуре, приводящие к перегрузке блока питания).

После включения блока питания в нем начинает работать узел питания задающего генератора 2, выходное напряхкение которого подается на стабилизатор-повторитель 12 устройства защиты. Этот стабилизатор-повторитель построен IIo известной схеме компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с дифференциальным усилителем постоянного тока. На инвертирующий вход этого усилителя подается выходное напряжение стабилизатора-повторителя (обратная связь), а не неинвертирующий вход подается опорное напряжение с той лишь разницей относительно

2э

3)

55 ьо

65 известных схем, что в качестве опорного напряжения здесь используется не фиксированное опорное напряжение, а выходное напряжение узла питания задающего генератора.

Выходное напряжение стабилизатора-повторителя повторяет, таким образом, напряжение питания задающего генератора, являющееся для него опорным. Это обусловливает его название.

Ток, потребляемый входом дифференциального усилителя постоянного тока со стороны опорного напряжения, незначителен, поэтому в стабилизаторе-повторителе для обеспечения эквивалентной нагрузки узла питания задающего генератора параллельно входу установлена дополнительная нагрузка.

Чтобы динамика запуска блока питания не изменилась при работе с устройством защиты, необходимо, чтобы стабилизатор-повторитель повторял напряжение, подаваемое на его вход, вплоть до нулевого значения. Это достигается известным способом: подачей на эмиттеры транзисторов дифференциального усилителя напряжения смещения (схемы «сдвига»).

Итак, применение стабилизатора-повторителя сводит к минимуму разницу напряжения узла питания задающего генератора и фактического напряжения, подаваемого на задающий генератор. Эта разница получается очень малой вследствие большого коэффициента усиления дифференциального усилителя постоянного тока стабилизатора-повторителя.

Если выходное напряжение блока питания по какому-либо каналу превысит допустимый предел (величину опорного напряжения «по максимуму») или понизится ниже допустимого предела (величины опорного напряжения

«по минимуму»), в подключенной к нему схеме сравнения срабатывает тиристорный оптрон, тирнстор которого закорачивает выход стабилизатора-повторителя и снимает, таким образом, напряжение питания с задающего генератора 3, что приводит к срыву его колебаний, а следовательно, исключает дальнейшую подачу энергии на каналы 7, 8, 9, 10 блока питания.

Так проходит первый этап выключения блока питания — «электронный», решающий задачу выключения задающего генератора с большой скоростью. Быстродействие устройства защиты здесь определяется только полосой пропускания схемы сравнения и быстродействием тиристорного оптрона.

После этапа «электронного» выключения начинается второй «релейный» этап, приводящий к полному отключению блока питания.

Устройство защиты на этом этапе работает следующим образом: при замыкании накоротко выхода стабилизатора-повторителя его выходное напряжение становится близким к нулю при наличии входного напряжения. Вследствие этого в схеме сравнения устройства 19 релейного выключения, также выполненной на онтронном тиристоре, и сравнивающей напряжение на входе стабилизатора-повторителя с

546988

Составитель В. Круглова

Техред Е. Хмелева

Корректор И. Лозняновская

Редактор И. Шейкин

11одписпос

Тираж 1059

Изд. М 245

Заказ 535, 6

Типография, пр. Сапунова, 2 напряжением на его выходе. срабатывает тиристор оптрона, накоротко замыкающий релейный каскад, нагрузкой которого является реле 20 (Ifà схеме показаны только его контакты). Ог1ьаничивающий резистор 18 предотвращает перегрузку этого оптрона. Зто короткое замыкание релейного каскада приводит к выключет 1о реле 20, а значит, и отключению первичного питающего напряжения с блока питан11я Ii выдаче контактами этого реле cHI нала «авария».

Из описания следует, что предлагаемое устрьi1cTIs0 загц11ты эффективно при любых неисправностях в блоке питания, приводящих к уходу его выходных напряжений за допустимые пределы. При нормальной работе блока питания устройство защиты не влияет на динамику его работы и иа его выходные параметрыы.

Применение предлагаемого устройства зап1иты возможно для работы и с блоком питания, Hp имеюшим задающего генератора или усилителя мощности, работающего на трансформатор. При этом все тиристоры схем сравI1eHlIII должны быть подключены параллельно входу регулиру1ощего элемента блока питания.

Стабилизатор-повторитель при этом не используется. Однако при пробое регулирующего элемента в таком блоке питания выходное напряжение, как правило, превысит допустимые пределы, а выходные сигналы схем сравнения могут быть использованы только для выключения первичного напряжения блока питания посредством реле или силовых тиристоров, хара ктеризующихся небольшим быстродействие..:. 11оэтому при разработке блоков питания для радиоэлектронных систем, предполагающих зашиты по выходным напряжениям, их

5 целесообразно строить аналогично блоку питания, рассмотренному выше.

Фор мула изобретения

Устройство для защиты многоканального

10 блока питания с последовательно соединенными задающим генератором, усилителем мощности и трансформатором, и вторичным обмоткам которого по числу каналов подключены вторичные источники питания, содержащее ис15 точник собственного питания и опорных напряжений с выходами по числу защищаемых каналов, каждый из IIQTOpblx подклlочен к узлу сравнения с исполнительным элементом, который выполнен в виде тиристорного оптрона, отл и ч а ю щееся тем, что, с целью повышения быстродействия, надежности и расширения функцио11альиых возможностей, устройство снабжено стабилизатором-повторителем с ограничением тока при перегрузке, выход которого, шуитированный тиристорами исполнительных элементов всех канаloB, подключается и входу задающего генератора многоканального блока питания.

11сточн111си информзптц принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство ¹ 277063, N.

Кл.- 1-1 02Н 3/08, 1967.

2. Авторское свидетельство ¹ 496549, M.

Кл.- аG 05 1, 58, 1972 (прототип).