Мощный стабилизированный источник питания с защитой от перегрузок по току

Мощный стабилизированный источник питания с защитой от перегрузок по току

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ ci н и"е

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ ф Яф Я Я

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160877 (21) 2517217/24-07 (53)М. КЛ.2 с присоединением заявки Ко

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070780 Бюллетень К925 (53) УДК 621, 314..057(088.8) Дата опубликования описания 070780 (72) Авторы изобретения

Г.К. Ковалинин, A.Ï. Пешков и В.М. Толченов (71) Заявитель (542 ИОЩНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

С ЗИЦИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ

4 р

Изобретение о носится к области силовой электротехники и может быть использовано, в частности, во вторичных источниках питания в каче" стве централизованного источника, обеспечивающего стабилизированным напряжением систему источников.

Известно устройство питания, содержащее трехфазный выпрямитель с емкостным фильтром, управляемый конвертор с мостовым усилителем мощности, выходным трансформатором и фильтРом, который своим выходом 15 соединен последовательно, а входом параллельно с упомянутым входным выпрямителем, и схему управления f1) .

Известен также управляемый конвертор, содержащий два задающих генератора, широтно-испульсный модулятор и устройство защиты от перегрузок по току силовых транзисторов 21 .

-Недостатком устройства является низкая надежность защиты транзисторов управляемого конве„ т ра от перегрузок по току.

Цель изобретения — ПОВыШЕНйе надежности защиты транэйстбрбв

30 (управляемого конвертора от перегру-! зок по току.

Поставленная цель достигается тем, что в мощный стабилизированный источник питания, содержащий трехфазный входной выпрямитель с фильтром, управляемый конвертор с мостовым усилителем -мощности и выходным трансформатором, выпрямителем и фильтром, который своим выходом соединен последовательно, а входом параллельно с упомянутым входным вы-. прямителем, ведомый и ведущий предварительные усилители с трансформаторными выходами, связанные с управляющими переходами транзисторов усилителя мощности и состоящие иэ последовательно соединенных триггера и импульсного усилителя, и генератор тактовых импульсов, который одним из выходов связан с соответствующим входом триггера ведущего усилителя, а другим через широтно-импульсный модулятор — со входом триггера ве.домого генератора,. введен генератор одиночного импульса, соответствующие входы которого соединены с выходами триггеров, а выходы — с их вторыми входами.

746469

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, на фиг, 2, 3 — диаграммы напряжений в характерных точках схемы.

Устройство содержит трехфазный входной выпрямитель 1 с фильтром 2 и управляемый конвертор 3, содержащий мостовой усилитель мощности, выполненный на транзисторах 4-7,силовой трансформатор 8 с выпрямителем

9, ведущий преднарительный усилитель

10, выполненный в виде последователь но соединенных триггера 11 и импульсного усилителя 12, с выходными обмотками 13-16 трансформатора и ведомый предварительный усилитель 17, выполненный на триггере 18 и усилитель импульсов 19 с выходными обмотками 20-23 трансформатора,генератор тактовых импульсов 24,широтно"импульсный модулятор (OIHN) 25, содержащий

iiî ëåäîçàòåëüHî соединенные одновибратор 26, генератор пилообразного напряжения 27 и формирователь им- пульсов управления 28, а также .трансформатор тока 29 с выпрямителем 30, устройство защиты от перегрузок 31 и генератор одиночного импульса 32.

Один из выходов генератора 24 связан с -входом триггера 11, а другой через ШИМ 25 — со входом триггера 18, ведомого генератора 17, причем выходы триггеров 11 и 18 связаны со входами генератора 32, а его выходы— со вторыми входами триггеров. Первичная обмотка трансформатора тока

29 вктпочена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора

8; а "вторичная нагружена на выпрямитель 30, который своим выходом связан со входом устройства защиты от перегрузок по току 31, причем выход последнего связан с формирователем импульсов управления 28.

Выходные обмотки 13-16 и 20-23 ймпульсных "усилителей"12-19 свя- заны с уйравляющими переходами транзисторов 4-7, а выпрямитель 9 включен последовательно с выходным выпрямителем 1.

Мощный стабилизированный йсточник питания с защитой от перегрузок по току работает следующим образом.

Трехфазное напряжение первичного источника питания преобраз7етсй"выпрямителем 1 в постоянное напряжение и фильтруется емкостным фильтром 2.

Этим напряжением запитывается:мостовой управляемый преобразователь 3, выполненный на транзисторах 4-7. С выходной обмотки силового трансформатора 8, являющегося нагрузкой преоб-pa3oiàòåëÿ;. найряжение прямоугольной

Формы "с площадками на нуле" преобразуется силовым выпрямителем 9 в пОстояййое напряжение. Это" йапряже" ние складывается с напряжеййем выпрямителя 1, т.е. мостовой управляющий преобразователь является вольтодобав. кой и мощность, на которую он рассчитывается, янляется частью всего источника.

B зависимости от изменений. питающего напряжения или тока нагрузки модулятор 25 изменяет длительность

"площадок на нуле" мостоного преобразователя (фиг.2,с), В. соответствии с этим изменяется напряжение на выходе выпрямителя 9. Суммарное же напря1О .жение на выходе мощного источника питания остается постоянным.

При выходной мощности постоянного управляемого преобразователя, равной нескольким сотням ватт, важно устранить сквозные токи, возникающие в транзисторах преобразователя, и построить быстродействующую надежную схему защиты транзисторов от перегрузок по току. В предлагаемом устройстве зта задача решается следующим обра20 эом.

Импульсами генератора 24 (фиr.2,а) запускается первый триггер 11 (фиг.2,б). Выходное импульсное напряжение триггера 11 усиливается импуль-

2 сиым усилителем 12 и с выходных обмоток трансформатора этого усилителя поступает в базовые цепи транзисторов 4-7 мостового управляемого преобразователя (фиг.2,в,r).Импульсами c другого выхода генератора тактовых импульсов 24 запускается одновибратор 26.

Выходными импульсами одновибратора 26, имеющими длительность С (фиг.2,д) синхронизируется генератор

27. На входе формирователя импульсов управления 28 (фиг.2,е) сравниваются два напряжениями часть выходного напряжения мощного стабилизированного источника питания и напряжение

40 генератора 27.

Линией 1 на фиг.2,е показано напряжение с выхода мощного источника питания для-случая, когда напряжение питающей сети минимально, а ток нагрузки максимален. Линиеййна фиг. 2,е показано напряжение с выхода мощного источника питания для случая, когда напряжение питающей сети максимально, а ток нагрузки минимален.

На фиг. 2,ж,з показано напряжение на выходе ШИМ, соответствующее этим. двум состояниям схемы управления.

Задним фронтом импульса с выхода формиройателя-импульсов управления

28 запускается второй триггер 18.

На фиг.2,и, к показана форма напряжения на выходе второго триггера 18, определяемая двумя состояниями модулятора 25, а на фиг.2,л,м,н,о — форма напряжения на выходной обмотке

40 импульсного усилителя 19. С выходной обмотки усилителя 19 в базовые цепи транзисторов мостового управляе-, мого преобразователя подается напряжение. тольКо в отрицательные полупериоды. По амплитуде зто отрицатель746469

Мощный стабилизированный источник питания с защитой от перегрузок по току, содержащий трехфазный входной выпрямитель с емкостным фильтром, управляемый конвертор с мостовым усилителем мощности и выходным трансформатором, выпрямителем и фильтром, который своим выходом соединен последовательно, а входом параллельно с упомянутым входным выпрямителем, а также ведомый и ведущий предварительные усилители с трансформаторными выходами, состоящие из последовательно соединенных триггера и импульсного усилителя, и генератор тактовых импульсов, ко-. торый одним из ныходов связан c соответствующим входом триггера ведомого усилителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности схемы защиты тран-. зисторов упранляемого конвертора от перегрузок по току, в него введен генератор одиночного импульса, соответствующие входы которого соединены с выходами триггеров, а выходы — с их вторыми входами. ное напряжение выше напряжения с усилителя импульсов 12, которое также подается в эти цепи.

После суммирования в базовых цепях транзисторов мостового управляе- мого преобразователя напряжений с 5 выхода импульсных усилителей 12 и 19 на переходах база-эмиттер транзисторов 4-7 формируется напряжение,форма которого показана соответственно на фиг. 2,п. 1О

Эта форма напряжения на переходе база-эмиттер транзисторов 4-7 соответствует минимальному значению напряжения сети и максимальному току нагрузки, т.е. время, в течение которого открыты транзисторы 4-7, максимально. На эпюре напряжений (фиг.2,д,с) видно, что минимальная

"площадка на нуле" (на это время транзисторы закрыты) не может быть меньше длительности импульса одновибратора 26. Такое построение схемы управления устраняет возникнове- ние сквозных токов через транзисто ры 4-7. Это повышает КПД всего устройства и делает работу всего устройства более надежной.

В случае, когда напряжение питающей сети максимально, а ток нагрузки минимален, в базовых цепях транзисторов 4-7 формируется запирающее напряжение (фиг.2,т.у), т.е. вольтодобаночный преобразователь отключается.

Такое построение схемы управления транзисторами мостового преоб- 35 разователя позволяет организовать эффективную защиту транзисторов 4-7 дт перегрузок по току.

Схема защиты работает следующим образом. 40

Последовательно с силовым трансформатором 8 включается трансформатор тока 29. Разнополярные импульсы тока выпрямляются двухполупериодным выпрямителем 30. Использование выпрямителя 30 позволяет определить значение тока за период в каждой диагонали мостового управляемого преобразователя. При достижений ймпульсом тока заданного уровня устройство

31 формирует напряжение, которое поступает на вход ШИМ (на фиг.2,е линия 7)- На переходах база-эмиттер транзйсторов 4-7 появляется запирающее напряжение (фиг.2,т,у).

Для повышения надежности схемы защиты транзисторов 4-7 от перегрузок по току в схему мощного стабилизированного источника вводится генератор одиночного импульса. Его введение необходимо для установки триггера в исходное состояние, показанное на фиг. 2,б,и,к. Если, наПример, второй триггер 19 встает н исходное состояние, показанное на фиг. З,з, то при перегрузке по току транзисторов 4-7 на переходах база-эмиттер этих транзисторон появляется напряжение, форма которого показана на фиг. З,л,м, т.е. отсутствует минимальная "площадка на нуле", равная по длительности импульсу одновибратора Ф (фиг.2,д, фиг, 3 д). В этом случае в транзисторах 4-7 возникают сквозные токи, а следовательно, рассеивается большая мощность.

Генератор одинОчного импульса взаимодействует с узлами мощного стабилизированного источника питания следующим образом. В момент включения питающего трехфазного напряжения появляется напряжение на каком-либо выходе триггера 12 или 19. Это напряжение включает генератор одиночного импульса. Одиночный импульс ус--танавливает триггеры 12 и 19 в сос- тояние, показанное на фиг. 2,б,и,к.

Схема ШИМ построена таким образом, что позволяет в момент включения трехфазного питающего напряжения иметь на управляющих переходах транзисторов 4-7 напряжение, показанное на фиг. 2,т,у. Затем нарастание тока в этих транзисторах происходит линейно. Это позволяет повысить надежность всего устройства и повысить точность срабатывания защиты транзисторов 4-7 от перегрузок по току.

Изобретение повышает КПД и надежность устройства и улучшает массогабаритныЕ показатели. формула изобретения

8 д

Р и и

ЦНИИПИ Заказ 3942/37 Тираж 956 Подписное

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1-. "EEectronik Des!gn", 1976, ау t.0p 45.

2. Моин В.С. и Лаптев Н.H. Стабилизированные транзисторные преобразователи, М., "Энергия", 1972, с. 426 (прототип).