Стабилизированный источник питания

.1(088,8) е свидете 05 Р 1/56 ство СС1975. о ССС979. ское свидетельс л, С 05 Р 1/58,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОРПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНВЫТИЙ(54)(57) 1, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий сетевойтрансформатор, вторичные обмоткикоторого через выпрямитель и фильтрподключены к выходным выводам, одиниз которых соединен с общей шиной,вспомогательный выпрямитель, включенный в цепь первичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженныйрегулирующим элементом, блок управления, вход которого относительнообщей шины соединен с выходным выводом, а его выходные выводы подключе"ны к управляющей цепи регулирующегоэлемента, и коммутационно-защитныйузел с контактором, о т л и ч а ю-щ и й с я тем, что, .с,целью повышения стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повышении эксплуатационной надежности, внего введены блок защиты от входныхперенапряжений с исполнительным узлом в виде балластного резистораи шунтирующих его контактов реле,с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельнопервичным обмоткам сетевого трансформатора, с выпрямителем, подключенным к вторичным обмоткам трансформатора, с делителем напряжений, подключенным относительно общей шины к выходу выпрямителя, и с пороговой схемой, относительно общей шины входом подключенной к среднему выводу делителя, а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управляющий коммутационный узел с датчиком тока и пороговым органом, подключенным к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блок управления выполнен на основе управ" ляемого широтно-импульсного регулятора, вход которого является входомуказанного блока, и формирующегоузла, выходы которого являются выходными выводами указанного блока, при этом контакты контактора коммутационно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора, балластный резистор и датчик тока включены в цепь регулирующего элемента, выход управляющего коммутационного узла относительно общей шины подключен к обмотке конТактора, выход узла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла блока управления, а дополнительный источник постоянного напряжения относительно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блока управления.2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорного напряжения, схемы11 сравнения и усилителя-формирователя с прямым и инверсным выходами, а формирующий узел состоит из задающего генератора несущей частоты с прямым и инверсным выходами, электронного коммутатора с четырьмя управляющими входами и одним блокирующим входом, являющимся блокирующим входом данного блока, схемы согласования, органа гальванической развязки.и усиления мощности, выполненного в виде двух двухтактиых преобразователей и двух выпрямителей, соединенных по цепи переменного тока с выходами, являющимися выходными выводами данного блока, при этом первый вход схемы сравнения является входом данногоЪблока, а к второму и третьему входам 1 25611ее поотдельноети подключены источник опорного напряжения и формирователь пилообразного напряжения, входкоторого соединен с выходом генератора частоты квантования, а выход схемы сравнения подключен к входу усилителя-формирователя, прямой и инверсный выходы которого подключеныпоотдельности к первому и второмувходам электронного коммутатора,третий и четвертый входы которогоподключены поотдельности к прямомуи инверсному выходам задающего генераторанесущей частоты, выходы коммутатора через элементы схемы согласования подключены к транзисторнымключам преобразователей органа гальванической развязки, Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры,Известно устройство питания, содержащее регулирующий элемент и блокуправления и ,Недостатками данного устройстваявляются отсутствие защиты от пропадания питающего узла защиты, защитыот перенапряжений в питающей сети, а 1 Отакже низкий КПД.Наиболее близким к изобретениютехническим решением является стабилизированный источник питания, содержащий сетевой трансформатор, вторичиые обмотки которого через выпрямитель и Фильтр полключены к выходнымвыводам вспомогательный выпрямительвключенйый в цепь первичных обмотоксетевого трансформатора и нагруженный регулирующим элементом, блокуправления,.состоящий из пороговогоуправляющего элемента, входом подключенного к выходным выводам, а выходом - .к управляющей цепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактами, включеннымив цепь регулирующего элемента 2 .Недостатки известного устройствазаключаются в низкой стабильности Зпвыходного йапряжения и низком КПД устройства, а также в отсутствии за" щиты от перенапряжения в питающей сети. Низкая стабильность выходного напряжения в известном устройстве обусловлена относительной простотой схемы органа управления, выполненной с применением только двух активных элементов (транзистор и туннельныйдиод). Регулирующий элемент коммутирует все выпрямленное вспомогательным выпрямителем питающее напряжение с относительно высокой частотой.В моменты запирания регулирующего элемента на его выводах возникают значительные всплески напряжения.(так как происходит разрыв цепи, содержащей индуктивное сопротивление - первичные обмотки трансформатора.Кроме того, в известном устройстве отсутствует защита от перенапряжения в питающей сети, защита от перегрузок по току и защита от исчезновениянапряжений питающих различные узлы устройства. Недостатки снижают эксплуатационную надежность устройства.Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения и КПД при одновременном повышении эксплуатационной надежности.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий сетевой трансфор3 112матор, вторичные обмотки которогочерез выпрямитель и фильтр подключенык выходным выводам, один из которыхсоединен с общей шиной, вспомогательный выпрямитель, включенный в цепьпервичных обмоток сетевого трансформатора и нагруженный регулируинцим .элементом, блок управления, вход которого относительно общей шины соединены с выходным выводом, а его выход-Юные выводы подключены к управляющейцепи регулирующего элемента, и коммутационно-защитный узел с контактором, введены блок защиты от входныхперенапряжений. с исполнительным уэлом 15в виде балластного резистора и шунтирующих его контактов реле, с трансформатором, первичные обмотки которого подключены параллельно первичнымобмоткам сетевого трансформатора, .с выпрямителем, подключенным к вторичным обмоткам трансформатора, с делителем напряжения, подключеннымотносительно общей шины к выходу,выпрямителя, и с пороговой схемой, от- Иносительно общей шины входом подключенной к среднему выводу делителя,а выходом - к обмотке реле, дополнительный источник постоянного напряжения, управляющий коммутационныйузел с датчиком тока и пороговыморганом, подключенным к выходу датчика тока, и узел блокировки, а блокуправления выполнен на основе управляемого широтно-импульсного регулятора, вход которого является входом35указанного блока, и формирующегоузла, выходы которого являются вы"ходными выводами указанного блока,при этом контакты контактора коммута 40ционно-защитного узла включены в питающую цепь сетевого трансформатора,балластный резистор и датчик токавключены в цень регулирующего элемента, выход управляющего коммутацион 45ного узла относительно общей шиныподключен к обмотке контактора, выходузла блокировки подключен к блокирующему входу формирующего узла блокауправления, а дополнительный источ 50ник постоянного напряжения относи-тельно общей шины подключен к питающим выводам управляющего коммутационного узла, узла блокировки и блокауправления,55 5611квантования, формирователя пилообразного напряжения, источника опорногонапряжения, схемы сравнения и усилителя"Формирователя с прямым и инверсным выходами, а формирующий узелсостоит иэ задающего генератора не, сущей частоты с прямым и инверснымвыходами, электронного коммутаторас четырьмя управляющими входамис одним блокирующим входом, являющимся блокирующим входом данного блока,схемы согласования, органа гальванической развязки и усиления мощности,выполненного в виде двух двухтактныхпреобразователей, и двух выпрямителей, соединенных по цепи переменноготока с выходами, являющимися выходными выводами данного блока, приэтом первый вход схемы сравненияявляется входом данного блока, ак второму и третьему входам ее поотдельности подключены источник опорного напряжения и формирователь пилообразного напряжения, вход которогосоединен с выходом генератора частоты квантования, а выход схемы сравнения подключен к входу усилителяформирователя, прямой и инверсныйвыходы которого подключены поотдель-,ности к первому и второму входамэлектронного коммутатора, третийи четвертый входы которого подключены поотдельности к прямому и инверсному выходам задающего генераторанесущей частоты, выходы коммутаторачерез элементы схемы согласованияподключены к транзисторным ключампреобразователей органа гальванической развязки. Кроме того, в блоке управления управляемый широтно-импульсный регулятор состоит из генератора частоты На чертеже представлена функциональная схема стабилизированного источника питания.Источник питания содержит регулирующий элемент 1, управляющей цепью. подключенный к выходу блока управления, в состав которого входит управляемый широтно-импульсный регулятор 2, коммутационно-защитный узел 3, включенный силовыми контактами в питающую цепь устройства, сетевой трансформатор 4, выпрямитель 5, фильтр 6, вспомогательный выпрямитель 7. Нагрузка 8 подключена относительно общей шины к выходному выводу, а входным выводом является вывод 9, подключаемый к питающей сети. В блоке управления формирующий узел состоит из задающего гене1 б 3 11256 ратора 10 несущей частоты, эдекФронного коммутатора 11, схемы 12 согласования, органа 13 гальваническойразвязки и усиления мощности, выполненном в виде двух двухтактных пре обраэователей, и двух выпрямите" лей 14 и 15, соединенньп между собой.В состав зщротно-импульсного ре-, гулятора 2 блока управления входит 1 О генератор 16 частоты квантования, формирователь 17 пилообразного напряжения, схема 18 срэвнения, ис-, точники 19 опорного напряжения и уси литель-форжрователь 20 с прямым 15 и инверсным выходами, подключенными к коммутатору 11.Кроме того, в состав устройства входит блок защиты от входных перенапряжений, состоящий иэ трансформатора 21, выпрямителя 22, делителя 23 напряжения (датчик перенапряжения), пороговой схемы 24 и исполнительного узла 25, вьтолненного в виде балластного резистора 26 и реле 27, обмотка которого подключена к выходу пороговой схемы 24.Устройство содержит также управляющий коммутационный узел 28 с по" роговым органом, узел 29 блокировки, дополнительный источник 30 постоянного напряжения, н датчик 31 тока, подключенный к входу узла 28.Устройство работает следующимобразом. 35Переменное напряжение питающей сети с входной клеммы 9 через коммутационный защитный узел 3 подается на трансформатор 4, в цепи первичных обмоток которого включен 40вспомогательный выпрямитель 7 с регулирующим элементом 1, работающим в ключевом режиме. С вторичных обмоток трансформатора 4 напряжение поступает в выпрямитель 5, ,"5 фильтр 6 и нагрузку 8. Задающий генератор 16 частоты квантования формирует прямоугольные импульсы с заданной частотой, выбранной в 10-20 раэ выие частоты силовой 0 питающей сети.Из прямоугольных импульсов задающего генератора 16 частоты квантования с помощью формирователя 17 пилообразного напряжения получает ся пилообразное напряжение. Пилообразное напряжение, напряжение управления цепи обратной связи с выхода устройства (нагрузки) и на-пряжение источника 19 опорного найряжения подаются на схему 18 сравнения. Схема 18 сравнения вырабатывает последовательность импульсов,длительность которых определяется величиной отклонения напряженияцвви уПравления (зыходного напряжения источника питания) от напряжения источника 19 опорного напряжения с частотой задающего генератора 16 частоты квантования. В усилителе-формирователе 20, выполненном на логических элементах, производится усиление и формирование крутых фронтов импульсов широтно-импульсной модуляции.(ВИИ). Задающий генератор 10 несущей частоты вырабатывает прямоугольные импульсы с часто" той повторения в 5-10 раз выше частоты ШИИ. Импульсы ШИК, поступающие в электронный коммутатор 11, выполненный на логических элементах И-НЕ, суммируются (смешиваются) с прямоугольными импульсами заполнения задающего генератора 10 несущей частоты и через схему 12 согласования подаются в орган 13 гальванической развязки и усиления мощности, свыходов которого "пачки импульсов" ШИМ поступают на входы первого и второго выпрямителей 14 и 15. С выходов выпрямителей 14 и 15 окончательно сформированный двухполярный ШЮЧ сигнал поступает на управляющий вход регулирующего элемента 1. Такое построение органа гальванической развязки позволяет получить широкий диапазон регулирования коэффициента заполнения импульсов управляющего ШИИ сигнала (практически от 0 до 1).При перенапряжении в питающей сети с датчика 23 перенапряжения сети питания, питаемого через трансформатор 21 и выпрямитель 22, поступает повышенное напряжение в пороговую схему 24, которая выдаетв исполнительный узел 25 отключающий сигнал. Коммутирующее устройство реле 27 отключает цепь шунтирования балластного резистора 26.Падение напряжения на балластном резисторе 26 резко увеличивается.В результате происходит ограничениевеличины напряжения, поступающего на регулирующий элемент 1, Защита от пропадания вспомогательного напряжения источника пита7 1 ния обеспечивается в нормальном режиме работы подачей логической 1 111 на управляющий вывод электронного коммутатора 11, что обеспечивает работу источника питания по изложенному. В аварийном режиме срабатывает узел 29 блокировки, чтоприводит к подаче логического "Оф на управляющий вывод электронного коммутатора 11, который обеспечивает закрывание регулирующего элемента 1, Ъто приводит к размыканиюпервичных обмоток трансформатора, и выходное напряжение источника питания синаается до нулевого значения. 125611 8Защита от токовой перегрузки икороткого замыкания обеспечиваетсятем, что увеличивается падение напряжения на датчике 31 перегрузки по току, срабатывает пороговый органуправляющего коммутационного узла 28,в результате чего коммутационное защитное устройство 3 отключает напряжение питающей сети.1 О Благодаря введенным средствамповышается стабильность выходногонапряжения, увеличивается КПД предлагаемого устройства. Одновременносредства защиты повышают эксплуатационную надежность.