Способ защиты импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 (1 5 Е 1 569 С" чг 1 э - ) САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТОКА(57 тро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ЗАБИЛИЗАТОРА НАПР юл. У 31В.Т.Диденко.1(088.8)видетельство СССР05 Р 1/569, 1983.идетельство СССР05 Р 1/56, 1980.1 ЦИТЪ 1 ИМПУЛЬСНОГО СТАЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО обретение относится к элекике и может быть использова но во вторичных источниках электропитания, в том числе в многоканальных источниках с разнополярными стабилизированными выходными напряжениями. Способ импульсной стабилизации постоянного напряжения с защитой заключается в том, что преобразуют входное постоянное напряжение в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы, регулируют их длительность посредством сигнала управления и преобразуют в выходное постоянное напряжение, формируют сиг нал рассогласования путем сравнения выходного напряжения с опорным, формируют сигнал управления путем широтно-импульсной модуляции в моменты равенства сигнала рассогласования и внешнего задающего пилообразного напряжения с постоянной составляющей той же полярности, что и сигнал рассогласования, при неисправности в выходной цепи по сигналу включения за. щиты формируют сигнал защиты. По сигналу включения защиты смещают пилообразное напряжение на величину постоянного напряжения противоположной полярности, отличную от уровня сигнала рассогласования настолько, что ис- а ключаются моменты равенства задающего пилообразного напряжения сигналурассогласования, и формируют сигналзащиты, запрещающий преобразованиевходного напряжения в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы на время действия сигнала включения защиты. При этом осуществляют фиксирование сигнала рассогласования на уровне, близком нулевому. 2 ил.,5 10 1520 1133Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано припроектировании вторичных источниковпитания,Цель изобретения - повьппение надежности стабилизации и расширениефункциональных возможностей,На фиг.1 приведена временная диаграмма сигналов; на фиг,2 - структурная схема устройства., реализующегопредлагаемый способ.На фиг.1 приняты следующие условные обозначения: 0 - последовательпрность однополярных прямоугольных импульсов, преобразованных из входногонапряжения; ьп - длительность однополярных импульсов, преобразованныхиз входного напряжения; 11 - сигнал1управления т, - длительность импуль.1са сигнала управления; П - сигналзадающего пилообразного напряжения;ПР - зона регулирования, амплитудапилообразного напряжения; П - постоянная составляющая пилообразногонапряжения; П с, - сигнал включениязащиты; йв .момент формирования сигналавключения защиты;П.днапряжение смещения при срабатываниизащиты; С 8 - момент прекращения действия сигнала включения защиты; БпР - сигнал защиты, запрещающий преобразование входного напряжения; Ы - сигнал рассогласования.Устройство - импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой (фиг.2) - содержит: блок 1 защиты и генератор 2 пилообразного напряжения, выходы которых подключенык входам узла 3 смещения пилообразного напряжения, ключевой регулирующий элемент 4, к входу которого подключен выход модулятора 5 длительности импульсов, а к входу последнегоподключены ограничительный элемент 6и согласующее звено 7, усилитель 8рассогласования, выходом подключенный к входу согласующего звена 7, источник 9 опорного напряжения, 1 И,С"фильтр 10.и делитель 11 напряжения,Способ защиты импульсного стабилизатора напряжения постоянного токазаключается в следующем.Входное напряжение постоянноготока преобразуют в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы Юп , которые затемпреобразуют в выходное напряжениеП ьы постоянного тока. Путем сравнения выходного напряжения с опорным напряжением Б, формируют сигнал рассогласования П . Поддержание выРходного напряжения на заданном уровне реализуют путем регулирования.длительности импульсов сигнала управления П, который формируют по принципу широтно-импульсной модуляции при сравнении сигнала рассогласования ЬБ с задающим пилообразным напряжением Пп, имеющим постоянную составляющую одинаковой полярности с сигналом рассогласования ЬП . ПосредРством сигнала управления Б управляют преобразованием входного постоянного напряжения в последовательность однополярных импульсов Бп , длительность которых с равна длительности с импульсов сигнала управления Б . При обрыве обратной связи, отклонениях выходного напряжения от заданного номинального значения выше или ниже определенного уровня или корот ком замыкании формируют сигнал включения защиты П Ы (момент времени), по которому смещают пива, мцлообразное напряжение Б на определенную величину Бпротивополож-.30 ной полярности, фиксируя при этомсигнал рассогласования ьБ на уровне, близком к нулевому, чтобы исключить изменение полярности сигналарассогласования и формирование управляющего сигнала. В результате формируют сигнал защиты Б, запрещающий операцию преобразования входногопостоянного напряжения в последовательность однополярных прямоугольных 4 О импульсов, устанавливая тем самым нулевой уровень выходного напряженияна время действия сигнала включениязащиты У с,ц (до момента времениьыкп,зри, )45 Устройство (импульсный стабилиза. тор напряжения постоянного тока с защитой) работает следующим. образом.На вход устройства поступает выпрямленное нестабилизированное на:пряжение Б. В рабочем режиме ключевой регулирующий элемент 4 переключается под воздействием импульсов управления Б , поступающих на его управляющий вход с выхода модулятора 5 длительности импульсов, и формирует последовательность прямоугольныхимпульсов Б , полярность которых соответствует полярности входного напряжения Пщ, а длительностьющий уровень напряжения 0 Р , который удерживает ключевой регулирующий элемент 4 в выключенном состоянии, в результате чего на выходе устройства устанавливается нулевой уровень напряжения П , =О. Сигнал1рассогласования 60 стремится измеРнить полярность, так как (По/) О. Ограничительный элемент 6, включенный между выходом согласующего звена 7 и общей шиной, устанавливает на первом входе модулятора 5 уровень напряжения, близкий нулевому, который не совмещается с зоной регулирования 0 модулятора 5. Поэтому можно считать, что сигнал рассогласования 611 пракР тически не изменил свою полярность. Модулятор 5 поддерживает на входе ключевого регулирующего элемента 4 запирающий сигнал до тех пор, пока блок 1 защиты не снимет сигнал включения Б , что произойдет после устранения причин, вызвавших перенапряжение или короткое замыкание выходной цепи. В этом случае узел 3 смещения пилообразного напряжения смещает пилообразное напряжение Б на постоянную составляющую Б первоначальной величины и полярности, в результате чего возобновляется рабочий режим устройства.Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой может быть использован при построении многоканального источника питания с защитой. При этом каждый канал такого источника будет включать все узлы предлагаемого устройства, за исключением генератора пилообразного напряжения и блока защиты, которые будут общими узлами для всех каналов. В случае, если все каналы источника питания формируют выходные напряжения одной полярности, то общим для всех каналов будет также и узел смещения пилообразного напряжения, выход которого будет подключен к вторым входам модуляторов всЕх каналов,50 55 Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить функции защиты при импульсной стабилизации постоянного напряжения и одновременно повысить надежность в аварийных режимах. При неисправности, возникшей в выходной цепи, по сигналу включения защиты выходное напряжение устанавливается на нулевой уровень,з 1332297длительности импульсов управления Г9РЬС-фильтр 10 сглаживает импульсыБР и формирует на выходе устройстваотносительно общей шины постоянноенапряжение Б ,. С выхода делителя511 напряжение п 0 (пс 1), пропорциональное выходному, поступает навторой вход усилителя 8 сигнала рассоглйсования, на первый вход которого подается опорное напряжение111 р сп П , с выхода источника 9опорного напряжения,УсиленнЪв сигнал рассогласованияЬПР посредством согласующего звена 7согласуется с зоной регулированияч0 Р модулятора 5 длительности импульсов, на первый вход которого онпоступает. На второй вход модулятора5 с выхода узла 3 смещения пилообраз Оного напряжения поступает сигнал 0пилообразного напряжения, смещенныйотносительно нулевого уровня на опре- .деленную величину постоянного напряжения Б , полярность которого при отсутствии сигнала включения защиты соответствует полярности условного сиг 1нала рассогласования 611 . Модулятор5 длительности импульсов сравниваетсигнал пилообразного напряжения и Зо1условный сигнал рассогласования 60 Ри формирует импульсы управления Б 1,длительность 7 которых определяет 3ся моментами равенства сигналов пилообразного напряжения. 11 и рассогла.1бй35сования ьБ . Пилообразное напряжениеП формируется генератором 2 и пос- .тупает на второй вход узла 3 смещения пилообразного напряжения, на первый вход которого подается от допол Онительного источника питания постоянное напряжение 11,О соответствующейполярности. При недопустимом отклонении выходного напряжения от заданного номинального значения Пили при 45коротком замыкании, а также при обрыве обратной связи блок 1 защиты формирует сигнал включения защиты Пкоторый подается на третий вход узла3 смещения пилообразного напряжения,последний осуществляет смещение пилообразного напряжения 0 на велиф противоположную по полярности и превышающую поабсолютному значению величину 0При этом исключается момент равенствапилообразного напряжения иусловногосигнала рассогласования, и модулятор5 формирует на своем выходе запирают.е. питаемая аппаратура отключается и предохраняется от неисправности.В предлагаемом изобретении управ ление смещением задающего пилообраз ного напряжения позволяет при схемиой реализации способа использовать модулятор длительности импульсов как для формирования сигнала управления в рабочем режиме, так и для формирования сигнала защиты, запрещающего преобразование входного напряжения, в аварийном режиме, что заметно упрощает реализацию способа. При этом достигается и высокое быстродействие срабатывания защиты. К преимуществу изобретения следует отнести и простоту схемной реализации многоканального устройства им пульсной стабилизации постоянного напряжения. При этом генератор пилообразного напряжения и блок защиты являются общими узлами для всех каналов (а при однополярных выходных 25 напряжениях общим будет и узел смещения пилообразного напряжения) и при неисправности в любом канале по сигналу блока защиты на выходах всех каналов устанавливаются нулевые уровни. 30 Формула изобретения Способ защиты импульсного стаби" лизатора напряжения постоянного тока,заключающийся в том, что преобразуют входное постоянное напряжение в пос ледовательность однополярных импуль= сов прямоугольной формы, регулируют их длительность посредством сигнала управления и преобразуют в выходное постоянное напряжение, формируют сигнал рассогласования путем сравнения выходного напряжения с опорным напряжением, формируют сигнал управления путем широтно-импульсной модуляции в моменты равенства сигнала рассогласования и внешнего задающего пилообразного напряжения с постоянной составляющей той же полярности, что и сигнал рассогласования, при неисправности в выходной цепи по сигналу включения защиты формируют сигнал защиты, о т л и ч а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения надежности стабилизации и расширения функциональных возможностей, смещают по сигналу включения защиты пилообразное напряжение на величину постоянного напряжения противоположной полярности, отличную от уровня сигнала рассогласования настолько, что исключаются моменты равенства задающего пилообразного напряжения сигналу рассогласования, и формируют сигнал защиты, запрещающий преобразование входного напряжения в последовательность однополярных импульсов прямоугольной формы на время действия сигнала включения защиты, при этом осуществляют фиксирование сигнала рассогласования на уровне, близком нулевому.1332297 Составитель Г.МачаварианиТехред Л.Сердюкова Корректор Н.КорольРедактор Е.Папп Заказ 3831/43Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5