Мощный стабилизированный источник питания с защитой от перегрузок по току

ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ с А ни"е Союз Советских Социалистических Республик(53)М. Кл.2 с присоединением заявки Ко 6 05 Г 1/56 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 070780(54) МОЩНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ1Р l рИзобретение оносится 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, кбторый своим выходом соединен последовательно, а входом параллельно с упомянутым входным выпрямителем, и схему управления 1,1).Известен также управляемый конвертор, содержащий два задающих ге" нератора, широтно-испульсный модулятор и устройство защиты от перегрузок по току силовых транзисторов 21 .Недостатком устройства является низкая надежность защиты транзис" торов управляемого конветра от перегрузок по току.Цель изобретения - ПОВЫШЕНИЕ надежности защиты транэйстбровЗО управляемого конвертора от перегрузок по току.Поставленная цель достигается тем, что в мощный стабилизированный источник питания, содержащий трехфазный входной выпрямитель с фильтром, управляемый конвертор с мостовым усилителеммощности и выходным трансформатором, выпрямителем и фильтром, который своим выходом соединен последовательно, а входом параллельно с упомянутым входным вы-. прямителем, ведомый и ведущий пред" варительные 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 ведомого генератора введен генератор одиночного импульса, соответствующие входы которого соединены с выходами триггеров, а выходы - с их вторыми входами.на фиг. 1 показана структурнаясхема устройства, на фиг, 2, 3 - диаграммы напряжений в характерныхточках схемы.Устройство содержит трехфазныйвходной выпрямитель 1 с фильтром 2и управляемый конвертор 3, содержащий мостовой усилитель мощности,выполненный на транзисторах 4-7,силовой трансформатор 8 с выпрямителем9, ведущий преднарительный усилитель10, выполненный в виде последовательно 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 обмот"хами 20-23 трансформатора",генератортактовых импульсов 24,широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 25, содержащийпоследовательно соединенные одновибратор 26, генератор пилообразногонапряжения 27 и формирователь им-пульсов управления 28, а также, трансформатор тока 29 с выпрямителем 30,устройство защиты от перегрузок 31-"-йгенератор одиночного импульса 32.Один из выходов генератора 24 связанс -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 тока29 включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора8; а"вторичная нагружена на выпрямитель 30, который своим выходом связан со входом устройства защиты отперегрузок по току 31, причем выходпоследнего связан с формирователемимпульсов управления 28,Выходные обмотки 13-16 и 20-23ймпульсных "усилителей"12-19 свя-"эаны с управляющими переходами транзисторов 4-7, а выпрямитель 9 включен последовательно с выходным выпрямителем 1.Мощный стабилизированный йсточникпитания с защитой от перегрузок потоку работает следующим образом.Трехфазное напряжение первичногоисточника питанйя йреобразГетсй"выпрямителем 1 в постоянное напряжениеи фильтруется емкостным фильтром 2.Этим"напряжением запитывается мостовой управляемый преобразователь 3,выполненный на транзисторах 4-7. Свыходной обмотки силового трансорматора 8, являющегося нагрузкой преоб" -разователя;. найряжение прямоугольнойформы "с площадками на нуле" преобразуется силовым выпрямителем 9 впостояййое напряжение. Это напряже " "ниескладывается с напряжеййем"выпрямителя 1, т.е. мостовой управляющийпреобразователь является вольтодобав кой и мощность, на которую он рассчитывается, янляется частью всего источника.В зависимости от изменений. питающего напряжения или тока нагрузки мо 5 дулятор 25 изменяет длительность"площадок на нуле" мостоного преобразователя (фиг,2,с), В. соответствиис этим изменяется напряжение на выходе выпрямителя 9, Суммарное же напря 1 О жение на выходе мощного источникапитания остается постоянным,При выходной мощности постоянногоуправляемого преобразователя, равнойнескольким сотням ватт, важно устранить сквозные токи, возникающие в15 транзисторах преобразователя, и построить быстродействующую надежную схему защиты транзисторов от перегрузокпо току. В предлагаемом устройствеэта задача решается следующим обра 20 зом.Импульсами генератора 24 (Фиг.2,а)запускается первый триггер 11(фиг.2,б). Выходное импульсное напряжение триггера 11 усиливается импуль-25 сиым усилителем 12 и с выходных обмоток трансформатора этого усилителяпоступает в базовые цепи транзисторов 4-7 мостового управляемого преобразователя (Фиг.2,в,г).Импульсамис другоговыхода генератора тактовыхимпульсов 24 запускается одновибратор 26.Выходными импульсами одновибратора 26, имеющими длительность Сфиг.2 д) синхронизируется генератор27. На входе формирователя импульсовуправления 28 (фиг.2,е) сравниваются два напряжения; часть выходногонапряжения мощного стабилизированно го источника питания и напряжение40 генератора 27.Линией 1 на фиг.2,е показано напряжение с выхода мощного источникапитания для-случая, когда напряжениепитающей сети минимально, а токнагрузки максимален. Линиейднафиг. 2,е показано напряжение с выходамощного источника питания для случая,когда напряжение питающей сети максимально, а ток нагрузки минимален.На фиг. 2,ж,зпоказано напряжение навыходе ШИМ, соответствующее,этимдвум состояниям схемы управления.Задним фронтом импульса с выходаФормиройателя-импульсов управления28 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 обмотке40 импульсного усилителя 19. С выходнойобмотки усилителя 19 в базовые цепи транзисторов мостового управляе-,мого преобразователя подается напряжение. тольКо в отрицательные полупериоды. По амплитуде это отрицательМощный 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 с соответствующим входом триггера ведомого усилителя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности схемы защиты транзисторов 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. 1 ОЭта 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 разователя позволяет организовать эффективную защиту транзисторов 4-7 дт перегрузок по току.Схема защиты работает следующим образом. 40Последовательно 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,ту) 55Для повышения надежности. схемы защиты транзисторов 4-7 от перегрузок по току в схему мощного стабили" зированного 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 транзисто ров 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 одинОчнбго импульса взаимодействует с узлами мощного стабилизированного источника питания следующим образом. В момент включенияпитающего 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 н 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 инадежность устройства и улучшает массо- габаритныЕ показатели. формула изобретения746469 8 2. Моин В,С. и Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи, М., фЭнергия", 1972,с. 426 прототип),и ЦНИИП Заказ 3942/3 аж 9 фПатент, г. Ужгород Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. "ЕГесйгоя 11 Оеьуп", 1976,щау 10 р 45.