Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯО 1244 4 Н 02 М 3/335 ОБРЕТЕНИЯ ПИСАН И Д ВТОРСНОМУ 1 М 1 Л ЕТЕЛЬСТВУ(46) 15,07.86, Бюл. У 26 (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (72) В,В.Афанасенко, Ф.Ф.Котченко, В,А.Домбровский, В.И.Марчук и В.М,Редько(56) Букреев С.С. Силовые электронные устройства. Введение в автоматизированное проектирование. М.: Радио и связь, 1982, с. 205.Устройство вторичных источников электропитания РЭА, Сборник статей МДНТП им. Ф.Э.Дзержинского. М.,1976, с. 53, рис. 1.(54) СТАБИЛИЗИРОВАННО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике ю может быть испол во вторичных источниках пита Цель изобретения - повышение Устройство содержит инвертор выпрямления и фильтрации 3, блок упьзованония.КПД.1, блок ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ равления (БУ) 5, блок переключения (БП) 10. Выполнение коммутатора 9 БП 10 на переключающих контактах электромеханического реле и подключение через размыкающие контакты 13, 14 и балластный резистор 15 конденсатора 11 к входу, а через замыкающие контакты 7, 8 - к шинам питания БУ 5 обеспечивают повышение КПД. Указанное усовершенствование одновременно автоматически опрашивает состояние выхода стабилизированного инвертора, а также при устранении перегрузки или короткого замыкания происходит автоматическое включение преобразователя. При низковольтном напряжении питания устройство просто и дешево. В БП 10 введены генератортактовых импульсов (ГТИ), формирователь сигнала управления и двухуровневый компаратор, что позволяет изме- ф нять сигнал на компараторе при уменьшении выходного напряжения до второго порога срабатывания. Приведен ваиант выполнения ГТИ на однопереход" фйф .м транзисторе. 3 .з.п. ф-лы, 4 ил фЬ351 О Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении источников вторичногопитания.Цель изобретения - повышение КПД,На фиг. 1 приведена схема стабилизированного преобразователя постоянного напряжения, на Фиг. 2 - схема блока переключения с расширеннымифункциональными возможностями по величине тока и времени заряда конденсатора, на Фиг, 3 - функциональнаяэлектрическая схема блока переключения, позволяющего задавать период повторения его подключения к шинам питания схемы управления на фиг,принципиальная схема блокапереключения.Стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения (Фиг. 1) содержит инвертор 1, подключенный си-,ловым входом к входным выводам 2.Выход инвертора 1 через блок 3 выпрямления и Фильтрации соединен свыходными выводами 4, к которым подключены одновременно вход блока 5управления непосредственно и шиныпитания этого блока через выпрямитель (диод) 6Выход блока 5 управления соединенс управляющим входом инвертора 1.Шины питания блока 5 управления соединены через замыкающие электромеханические контакты 7, 8, входящие всостав коммутатора 9 блока 10 переключения, к конденсатору 11. Конденсатор 11, параллельно которому подключен измерительный элемент 12 блока переключения, посредством размыкающих электромеханических контактов13, 14, входящих в состав коммутатора 9 блока 10 переключения, соединенс входными выводами 2 через балластный резистор 15.Стабилизированный преобразовательработает следующим образом.В момент включения стабилизированного преобразователя напряжениес источника входных выводов 2 подается одновременно на инвертор 1 ичерез балластный резистор 15 и нормально замкнутые контакты 13 и 14на конденсатор 1 1 и измерительныйэлемент 12 блока 10 переключения.Инвертор 1 не работает, так какна его управляющем входе отсутствует необходимый сигнал вследствие того,,что на блок 5 управления питающее на 15 20 Я 5 30 35 40 45 50 пряжение не подается, Конденсатор 11заряжается через балластный резистор15, При достКкении на нем заданнойвеличины наряжения измерительныйэлемент 12 срабатывает, размыкаетконтакты 13, 14 и замыкает контакты7, 8,подключая тем самым заряженныйконденсатор 11 к шинам питания схемы5 управления. За счет электрическогозаряда, накопленного конденсатором11, блок 5 управления начинает работать и подавать соответствующие сигналы на управляющий вход инвертора 1,который начинает преобразовывать пос 1 тоянное напряжение на вход;ньтх выводах 2 в переменное, Переменноенапряжение необходимой величины свыхода инвертора 1 поступает на блок3 выпрямления и Фильтрации, где онопреобразуется в требуемое постоянноенапряжение и где производится Фильтрация переменных составляющих. Отфильтрованное постоянное напряжениеподается на выходные выводы 4, входблока 5 управления и через диод 6на шины питания блока 5. Если нетперегрузки или короткого замыкания,то дальнейшее питание блока 5 управления после запуска осуществляется от стабилизированного выхода 4,напряжение которого поддерживает измерительный элемент 12 коммутатора9 в состоянии, когда контакты 7, 8замкнуты и конденсатор 11 подключенк шинам питания блока 5 управления.Если же на выходе стабилизированногоинвертора короткое замыкание или перегрузка, т,е. напряжение на стабилизированном выходе не достигаеттребуемой величины, измерительныйэлемент 12 размыкает контакты 7, 8и замыкает контакты,13, 14. Конденсатор 11 начинает заряжаться и процесс повторяется. Следовательно,блок 10 переключения в этом случаевыполняет одновременно и роль устройства, автоматически опрашивающего состояние выхода стабилизирован-,ного инвертора. При устранении перегрузки или короткого замыканиястабилизированного преобразователяблок 10 переключения включает егоавтоматически. В случае, когда переключателем является низковольтное электромагнитное реле постоянного тока, достигается предельная простота устройства и наименьшая его стоимость.1244 Однако у реле постоянного тока нестабильны пороги его включения и выключения и от образца к образцу они меняются в больших пределах. Это является существенным недостатком этого устройства, так как при низком напряжении включения реле, энергия, накопленная в конденсаторе 11, и напряжение на нем могут оказаться недостаточными для запуска 10 блока 5 управления и соответственно инвертора 1. Низкое напряжение выключения реле опасно тем, что при перегрузке инвертора энергия на схему управления некоторое время пода ется с конденсатора 11. Активные элементы, например транзисторы инвертора, входят в активный режим работы, что может, привести к выходу из строя. 20Более соверШенным. является блок 10. переключения, функциональная схема которого кроме обмотки электромагнит 7ного реле 16 постоянного тока с электромеханическими контактамю 7, 8 и 13, 14, содержит электронный ключ 17 и двухуровневый компаратор 18 постоянного напряжения, причем обмотка реле подключена к конденсатору 11 через электронный ключ 17, уп 3равляющий вход которого соединен с выходом компаратора 18 постоянного напряжения.Устройство работает следующим образом. 35Конденсатор 11 заряжается, как и раньше, через нормально замкнутые контакты 13, 14 и балластный резистор 15, когда напряжение на конденсаторе 11 достигает заданной вели чины - первого уровня компаратора 18 постоянного напряжения. Компаратор 18 Формирует сигнал, открывающий электронный ключ 17 и включающий об.мотку реле 16, которое размыкает 45 контакты 13, 14 и замыкает контакты 7 и 8, подавая питание на блок 5 управления. Если напряжение на конденсаторе 11 уменьшилось, но не достигло некоторой заданной величины - 50 .второго уровня компаратора 98 постоянного напряжения, то состояние реле не изменяется и конденсатор 11 остается подключенным к шинам питания блока 5 управления (фиг. 1), Если напряжение на конденсаторе 11 уменьшается до второго уровня срабатывания компаратора 18, то сигнал 760 4на выходе компаратора 18 скачкообразно изменяется таким образом, что электронный ключ 17 закрывается и прерывает ток через обмотку электромагнитного реле 16, в результате чего размыкаются контакты 7, 8 и замыкаются контакты 13, 14, Конденсатор 11 снова начинает заряжаться через балластный резистор 15 и зам- кнутые контакты 13, 14, Процесс пе- . реключения конденсатора 11 повторяется. Если на выходе преобразователя имеется перегрузка, то, как и раньше, блок 10 переключения автоматически через некоторый период включает его,Однако используя данную схему, невозможно регулировать этот период в широких пределах, так как время заряда конденсатора 11 не может быть очень большим вследствие больших токов утечки конденсатора 11, который, как правило, является электролитическим конденсатором.Этот недостаток устранен в схеме блока 10, куда дополнительно введены генератор .19 тактовых импульсов и формирователь 20 сигнала управления, При этом управляющий вход электронного ключа 17 соединен с выходами двухуровневого компаратора 18 постоянного напряжения и с генератором 19тактовых импульсов через формирова-. тель 20. сигнала управления. Отличие работы этого устройства от описанного состоит в том, что после того, как напряжение на конденсаторе 11 достигнет первого порога срабатывания компаратора 18, подключается к питанию генератора 19 тактовых импульсов и одновременно подается с выхода компаратора 18 сигнал на Формирователь 20 сигнала управления. Однако сигнална выходе Формирователя 20 управляющего сигнала изменяется только в том случае, когда на второй его вход поступает также сигнал с выхода генератора 19 тактовых импульсов. После этого управляющий сигнал на входе электронного ключа 17 открывает этот ключ и поддерживает его в открытом состо" янин до тех пор, пока сигнал на выходе компаратора 18 не.изменится. Сигнал на выходе компаратора 18 изменяется лишь в том случае, когда выходное напряжение преобразователя уменьшится до второго порога.срабатывания компаратора 18.В блоке 10 переключения генератор 19 тактовых импульсов выполнен на однопереходном транзисторе 21, в качестве формирователя 20 сигналауправления используется триггер на туннельном диоде 22, Электронным ключом 17 является биполярный транзистор, двухуровневый компаратор 18 выполнен на стабилитронах 23, 24 и биполярном транзисторе,25.Формула из обретения1, Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий инвертор, блок вынрямления и фильтрации, конденсатор, балластный резистор, блок переключения с измерительным входом и коммутатором 2 С и выпрямитель, подключенный входом к выходным выводам, соединенным через блок выпрямления и Фильтрации с выходом инвертора, подключенного силовым входом к входным выводам, а 25 управляющим входом - к выходу блока управления, входом соединенного с выходными выводами, а шинами питания через коммутатор блока переключения - с выводами конденсатора, сое- ц диненными с измерительным входом блока переключения, причем балластный резистор первым выводом соединен с первым входным выводом, о т л .и - ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения КПД, укаэанный коммутатор выполнен по меньшей мере на одной паре переключающих контактов электромеханического реле, причем через размыкающие контакты коммутатора и балластный резистор конденсатор соединен с входными выводами, а через замыкающие - с шинами питания блока управления, соединенным с выходом выпрямителя.2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок переключения выполнен на электромагнитном реле с двумя парами переключающих контактов, обмотка которого подключена параллельно конденсатору.3, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок переключения снабжен электронным ключом, двухуровневым компаратором постоянного напряжения и электромагнитным реле с по меньшей мере одной парой перекидных контактов, обмотка которого через электронный ключ подключена параллельно конденсатору, управляющий вход электронного ключа соединен с выходом компаратора постоянного напряжения, вход которого подключен параллельно конденсатору4 Преобразователь по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что., блок переключения снабжен генератором тактовых импульсов и формирователем сигнала управления, причем управляющий вход указанного электронного ключа. соединен с выходом компаратора постоянного напряжения и с выходом генератора тактовых импульсов через Формирователь сигнала управления.1244760 СЬг 4 евска Составитель Н.Циш яРедактор Н.Швыдкая ТехредМ.Ходанич Ко екторРр пенк е о оизводственно-полиграфическое предприя тие г, Ужгород, ул. Проектная,аз 3926/57 ВНИИПИ по д 113035, Тираж 631Государственнолам изобретенийосква, Ж, Р Подпискомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5