Непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок по току

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11 3(50 С 05 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 756390, кл. 6 05 Р 1/58, 1980.2. Авторское свидетельство СССРВ 555390, кл. 0 05 Р 1/58, 1977(54) (57) . НЕПРЕРЫВНО" ИМПУЛЬСНЫЙСТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ, содержащийконтур непрерывного регулировация сдатчиком тока нагрузки, подключеннымк первому пороговому элементу, выходкоторого подключен к управляющемувходу ключевого элемента контура импульсного регулирования с датчикомтока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход кото рого подключен к управляющему электроду отключающего тиристора, источникпитания контура импульсного регулирования, вспомогательный источник, подключенный через переход анод-катодотключающего тиристора к источникупитания контура импульсного регулирования, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности путем исключения перегрузкипо току регулирующего элемента контура непрерывного регулирования, внего введены конденсатор и диод, через который анод отключающего тиристора подключен к управляющему входуключевого элемента контура импульс-,.ного регулирования, а конденсаторподключен к входу контура 1 непрерывного регулирования, который соединен с источником питания контура импульсного регулирования. С."Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания повышенной надежности.Известен стабилизатор с транзистором в контуре импульсного регулирования 11).Недостатком известного устройства является повышенная вероятность выхода из строя транзистора при его запирании в момент перегрузки по то О ку, что обусловлено возникновением коммутационного выброса ЭДС самоиндукции накопительной индуктивности.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 15 непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок по току, содержащий контур непрерывного регулирования с датчиком тока нагрузки, подключенным к первому пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента контура импульсного регулирования с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управляющему электроду отключающего тиристора, источник контура импульсного регулирования, вспомогательный источник, подключенный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питания контура импульсного регулирования 2.Недостатком данного устройства является повышенная вероятность выхода из строя регулирующего транзистора контура непрерывного регулирования при перегрузке по току, так как по сигналу на снятие перегрузки в прототипе отключается питание кон тура импульсного регулирования, после чего возрастающий ток перегрузки протекает через регулирующий транзис" тор контура непрерывного регулирования в течение времени задержки выключения питания контура непрерывного регулирования, В течение указанного времени на коллекторе регулирующего транзистора контура и непрерывного регулирования выделяется мощность перегрузки, в десятки раэ превышающая номинальную. В результате перегрева коллекторного перехода из-за избытка рассеиваемой мощности регулирующий транзистор контура непрерывного регулирования может выйти из строя. Кроме того, наличие отдель ного источника питания контура непрерывного регулирования усложняет устройство. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем исключения перегрузки по току регулирующего элемента контура непрерывного регулирования. Поставленная цель достигается тем,что в непрерывно-импульсный стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий контурнепрерывного регулирования с датчиком тока нагрузки, подключенным кпервому пороговому элементу, выходкоторого подключен к управляющемувходу ключевого элемента контура импульсного регулирования с датчикомтока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управляющемуэлектроду отключающего тиристора,источник питания контура импульсного регулирования, вспомогательныйисточник, подключенный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питания контура импульсного регулирования, введеныконценсатор и диод, через которыйанод отключающего тиристора подключен к управляющему входу ключевогоэлемента контура импульсного регулирования, а конденсатор подключен квходу контура непрерывного регулИрования, который соединен с источником питания контура иМпульсного регулирования,На чертеже показана структурнаяэлектрическая схема непрерывно-импульсного стабилизатора.Устройство содержит контур 1 непреоывного регулирования со схемой2 управления и датчиком 3 тока нагрузки, к которому подключен первыйпороговый элемент 4, контур 5 импульсного регулирования с ключевымэлементом 6, ЬСР-фильтром на диоде 7,дросселе 8, конденсаторе 9 и датчик10 тока перегрузки к которому подключен второй пороговый элемент 11.К выходу стабилизатора подключена нагрузка 12, Питается стабилизатор отисточника 13 питания через ключ 14.Вспомогательный источник 15, коммутационный элемент 16, резистор 17,отключающий тиристор 18, диод 19 образует цепи защиты, конденсатор 20подключен к входам контуров непрерывного и импульсного регулирования. Стабилизатор работает следующим образом.При малых токах нагрузки 12 стабилизация выходного напряжения осуществляется контуром 1 непрерывного регулированчя с помощью схемы 2 управления, которая получает сигнал с выхода стабилизатора, сравнивает его с эталонным значением и вырабатывает напряжение управления базовым током регулирующег транзистора. В результате этого возникает отрицательная обратная связь, которая с невысокой точностью обеспечивает заданную величину напряжения на нагрузке 12. При этом падение напряженияимпульсного регулирования прекращается. Возникающий при запирании ключа 14 коммутационный выброс ЭДС самоиндукции накопительной индуктивности 8 прикладывается к конденсатору 20 через нагрузку 12, открытыйключевой элемент б, а затем черезвремя, необходимое для открытиядиода 7, разряжается на нагрузку 12через диод 7.Включение конденсатора 20 на выходе источника 13 контура импульсного регулирования улучшает переходный процесс при срабатывании защитыпо току, так как в момент запиранияключа 14, скорость изменения тока внакопительной индуктивности 8 значительно уменьшается за счет энергии, накопленной в конденсаторе 20.В результате этого уменьшается иамплитуда ЭДС самоиндукции индуктивности 8, а следовательно, и амплитуда напряжения, прикладываемого квходам контуров 1 и 5 регулированиястабилизатора, Время, в течение которого переходный процесс в контуре 5импульсного регулирования не блокируется диодом 7, определяется параметрами диода 7 и не превышает десятков микросекунд, в связи с чемемкость койценсатора 20 выбираетсянебольшой.После устранения причины аварийного режима стабилизатора защитасбрасывается путем включения коммутационного элемента 16, в результате чего прекращается ток через тиристор 18 и он запирается, а стабилизатор выходит на рабочий режим.Таким образом, при перегрузке по току или коротком замыкании на выходе стабилизатора срабатывает за. щита, которая эффективно защищает регулирующий элемент контура непрерывного регулирования и ключевойэлемент контура импульсного регулирования от перегрузок по току и коммутационных перенапряжений, что существенно повышает надежность устройства. При этом отсутствует отдельный источник питания контура непрерывного регулирования и коммутирующий его элемент за счет объединения вхо. дов непрерывного и импульсного контуров регулирования, благодаря чему упрощается устройство. на датчике 3 тока нагрузки мало и не вызывает срабатывание порогового элемента 4, Ключевый элемент 6 закрыт и контур 5 импульсного регулирования отключен от нагрузки 12. При увеличении тока нагрузки 12 растет напряжение на датчике 3 тока, которое при определенном уровне вызывает срабатывание порогового элемента 4. На выходе элемента 4 появляется управляющее напряжение, которое открывает 10 ключевой элемент б, и ток в нагрузку начинает протекать от источника 13 питания через ключ б, дроссель 8, датчик 10 тока перегрузки.Вследствие перераспределения то ков ток контура непрерывного регулирования начинает уменьшаться, падение напряжения на датчике 3 также начинает уменьшаться, что приводит к отпусканию (выключению) порогового элеменО та 4 и выключению ключа б, Энергия, накопленная в дросселе 8, через диод 7 разряжается на нагрузку 12, и ток контура 1 непрерывного регулирования снова начинает увеличиваться, что снова приводит к срабатыванию порогового элемента 4. Далее процесс повторяется. Таким образом, стабилизация напряжения на,нагрузке обеспечивается схемой 2 управления контура 1 непрерывного регулирования, а управление ключом б контура 5 импульсного регулированйя производится через пороговый элемент 4 в соответствии с законом изменения тока нагрузки, так что при большем токе нагруз- З 5 ки ключ б открывается на более дли" тельное время и чаще, при меньшем - на более короткое и реже.При номинальной нагрузке сигнал датчика 10 тока перегрузки не вызы вает срабатывание порогового элемента 11. При этом отключающий тиристор 18 закрыт, ключ 14 источника 13 закрыт.При увеличении тока нагруЗки 12 45 выше допустимого предела срабатывает пороговый элемент 11 и включает тиристор 18, с анода которого через диод 19 на вход ключевого элемента б подается сигнал, удерживающий элемент б в открытом состоянии. Одновре менно с включением тиристора 18 закрывается ключ 14, и поступление энергии в контуры 1 и 5 непрерывного и1065845 Составитель С.ГорбачеваПетраш Техред А, Ач. Корректор Л.Патай едак филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 аказ 11045/49 ВНИИП И по д 113035