Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой от перегрузок

,ЯО ио 51)4 С 05 Р 1/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1133.88,Бюл. Уриментальнопытным пм политехн конструкторсзводством при е бюр еском инстизе 88.8)Бокуняев А.А., ния радиоустат, 1 982,онк пос оры и тех 4, с.155 тельство СССР Р 1/569, 1983. Авторское св 91393, кл. С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ туте(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля Питания различных приборов. Цельизобретения - повышение КПД при изменении в широких пределах входногопостоянного напряжения, повышениестабильности выходного напряжения иобеспечение защиты от перегрузок пригальванической развязке между входным и выходными выводами. Устр-восодержит генератор 1 тактовых импульсов,двухтактный усилитель 9 мощности с трансформаторным выходом,выпрямитель 10 с фильтром, схему 4 срав- фнения с источником опорного напряжения,В устр-во введены делитель 2 частоты,первый инвертор 7, схемы ЗИ 5,6,блок 8 защиты, масштабирующий усили1403042 К+КК =К,КК =--д ПнПоп01 при К 7 при К с К+ К Пн тель 11 и оптоуправляемый ждущий мультивибратор 3. Отсутствие регулирующего транзистора и датчика тока в цепи питания увеличивает КПД устр-ва,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных приборов и устройств, в частности, устанавливаемых на подвижных и необслуживаемых объектах,Цель изобретения - повышение КПД при изменении в широких пределах входного постоянного напряжения, повьшение стабилизации выходного напря О жения и обеспечение защиты от перегрузок при гальванической развязке между вхоцными и выходными выводами.На чертеже представлена структурная схема стабилизированного преоб раэователя постоянного напряжения в ,постоянное с защитой от перегрузок.Стабилизированный преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов с периодом Т следования импульсов, являющийся задающим генератором для работы всего преобразователя и подсоединенный к делителю 2 частоты с коэффициентом деления М, выход последнего подключен к первому входу оптоуправляемого ждущего мультивибратора 3, длительность С импульса на выходе которого меняется в зависимости от напряжения на выходе схемы 4 сравнения, подсоединенной своим нуле-ЗО вым и потенциальным выходами к второму и третьему входам оптоуправляемого ждущего мультивибратора 3 соответственно.Выход последнего подключен к первым входам первой 5 и вто- у 5 рой 6 схем ЗИ, вторые входы которых подключены к выходу генератора 1 тактовых импульсов: схемы ЗИ 5 - непосредственно,. схемы ЗИ 6 - через первый инвертор 7. Третьи входы схем 40 3 И 5 и б подсоединены к выходу блока 8 защиты, который служит для отключениявыходного напряжения Цн (на выходных выводах 1,нагрузке К) стабилизированного преобразователя при пе регрузках, т.е. при уменьшении наппричем изменением частоты генератораустр-во может быть настроенона оптимальный КПД. 2 з.п. ф-лы,1 ил2ряжения У ниже заданного, Схемы ЗИ 5 и б своими выходными сигналами управляют,в противофазе двухтактным усилителем 9 мощности с трансформаторным выходом. Выходное напряжение усилителя 9 (запитываемого от силовых входов постоянного напряжения Бь )Ьх поступает на выпрямитель 10 с фильтром.С выхода последнего напряжение 0 поступает в нагрузку Кн, К ее потенциальному входу неинвертирующим входом подключен масштабирующий усилитель 11 с коэффициентом усиления (ослабления) К, служащий для приведения напряжения Пн к уровню опорного напряжения Б , подаваемого на схему 4 сравнения. Коэффициент уси- . ления усилителя 11 определяется соотношением резисторов 12 (К - вход 1 ного) и 13 (К- резистора обратной связи),.и откуда следует, что при Кмасштабирующий усилитель может быть заменен реэистивным делителем с резисторами К и К 2 и коэффициентом деления К.Оптоуправляемый ждущий мультивибратор 3 состоит иэ КБ-триггера 14, инвертора на транзисторе 15, база которого соединена через первый резистор 1 6 с С-выходом триггера 4, эмиттер подключен к общей шине, а коллектор через второй резистор 17 - к силовому входному выводу, который через третий резистор 18 и первый стабилитрон 19 подключен к общей шине, Напряжение стабилизации последнего делится четвертью 20 и пятым 21 резисторами и подается на первую базу14030 одпопервходного транзистора 22, вторая база которого через второй ицвертор 23 соединена с Я-входом КБ-триггера 4. Эмттер транзистора 22 через конденсатор 24 подсоединен к общей шине, а через шестой резистор 25 - к коллектору транзистора 15. Однопереходный транзистор 22 вместе с первым светодиодом 26 образует1 О оптрон 27, Входы светодиода 26 одновременно являются вторым и третьим входами оптоуправляемого ждущего мультивибратора 3.Блок 8 защиты состоит из последовательно соединенных седьмого ре зистора 28, второго стабилитрона 29 и второго светодиода 30. Последний служит светоизлучателем для фотоприемника, выполненного на фототранзисторе 31, коллектор которого через восьмой резистор 32 подключен к выводу силовой цепи П, а между его базой и эмиттером включен девятый резистор 33, эмиттер фототрацзистора 25 31 через десятый резистор 34 подключен к общей шине и через эмиттерный повторитель 35, элемент 36 задержки и выключатель 37 подсоединен к выходу блока 8 защиты. ЗОСтабилизированный преобразоватеЛь работает следующим образом.При подаче на силовые входные выводы входного постоянного напряжения П , оно поступает на элементы 1-3 и 5-9, Элементы 4 и 1 могут запитынаться как от входной или отдельной обмотки трансформатора усилителя 9, так и от отдельного маломощного источника питания. С генера О тора 1 тактовых импульсов импульсы с периодом Т поступают на второй вход схемы ЗИ 5, а на второй вход схемы ЗИ 6 поступают эти же импульсы инвертированные инвертором 7, Импульсы с 45 генератора 1, поделенные делителем 2 частоты в И раз, с периодом Т поступают на к-вход триггера 14. При каждом поступлении последних импульсов потенциал "0" с Я-выхода50 триггера 14 закрывает транзистор 15. Через резисторы 17 и 25 конденсатор 24 заряжается от напряжения П 1. При достижении напряжением на конденсаторе 24 порогового напряжения Бп одцопереходного транзистора 22 последний открывается и конденсатор 24 разряжается через переход змиттер - вторая база транзистора 22 и)1 г.входное сопротивление ицвертора 3,1,) Инвертированный импульс разряда конденсатора 24 через ицнертор 23 возвращает по. 8-входу триггер 4 в исходное состояние. На Я-выходе КБ-триггера 14 возникает импульс длительностью 1, открывающий на зто время схемы ЗИ 5 и 6 по первым входам. Выбором номиналов элементов мультйвибратора 3 - резисторов 17, 25, 20 и. 21 и конденсатора 24 - время необходимо ограничить так, чтобы выполнялось условие С ( МТ при любыхзаданных изменениях напряжения Б. По третьим входам схемы ЗИ 5 и 6 должны быть открыты в момент включения напряженияза счет работы элемента 36 задержки, а при нормальной работе и номинальной нагрузке стабилизированного преобразователя засчет функционирования блока 8 защиты. Тогда выходные импульсы с выходов схем ЗИ 5 и 6 в противофазе поступают во время действия импульса длительностью й на входы усилителя 9, усиливаются, вьпрямляются и фильтруются выпрямителем 10 с фильтром и поступают на выходные выводы (нагрузку К ). Это напряжение поступает такйже на масштабирующий усилитель 11 с коэффициентом усиления К и с его выхода на схему 4 сравнения с источником опорного напряжения Ур .КоэФФициент К должен быть выбран следующим образом:к + Кг Унпри К 1 К =К, ЦопВг Поппри К К =В 1+ г Пнгде К и К - номиналы резисторов 12 и 13 соответственно.Тогда выходное напряжение схемы 4 сравнения изменением тока светодиода 26 так меняет световой поток пос - леднего, что вариации Уп, порогового напряжения транзистора 22 стабилизируют выходное напряжение 11 нпреобразователя. Так, при увеличении напряжения П ь увеличивается Пк (за счет увеличения коэффициента передачи усилителя 9 ), при этом через усилитель 11 и схему 4 сравнения увеличивается ток светодиода 26, т.е. его снетопоток, который уменьшает У,р транзистора 22, что уменьшает , а сле403042довательно, и время открытого состояния схем ЗИ 5 и 6 . и через усилитель 8, выпрямитель, 1 О с фильтром принодит к уменьшению 11,т.е. к его стабнлиза 5 ции.Аналогичный результат достигается и при уменьшении Ц (вплоть до значений Б, определяемых коэффициентом передачи усилителя 9), т,е, преобразователь функционирует аналогично ИМ, причем и в случае изменения У,Блок 8 защиты работает следующим образом.При номинальном У через резистор 5128, стабилитрон 29 и светодиод 30 протекает ток, соответствующий номи- нальному току светодиода 30 (стабилитрон 29 пробит), При уменьшении Б Н (например, при перегрузках) ниже 20 заданного ток стабилитрона 29 резко уменьшается (он выходит иэ состояния пробоя ), что приводит к резкому уменьшению светоизлучения светодиода 30. фототранэистор 31 (перноначаль 25 но светопотоком от светодиода 30) закрывается, напряжение на его эмиттере уменьшается практически до нуля. Этот потенцил "0" через эмиттерный повторитель 35, элемент Зб задерж- ЗО ки и выключатель 37 закрывает схемы ЗИ 5 и б; напряжение П н уменьшается ;цо нуля, Повторное включение преобразователя мажет быть осуществлено нажатием выключателя 37 либо выключением и повторным включением силовой влепи О,.Отсутствие регулирующего транзистора и датчика тока (резистора) в силовой цепи Ппозволяет увеличить КПД стабилизированного преобразователя до значений, практически определяЕмых трансформатором и ключевыми транзисторами усилителя 9, причем из-. менением частоты генераторапреобразователь может быть настроен на оптимальный КПД, а стабильность вымодного напряжения может достигать десятых долей процента при значительном (до десятков процентов) изменений силовой сети УСтабилизированный преобразователь может быть использован для получения О от долей вольт (при использовании соответствующих выпрямительных элементов в выпрямителе 10) до нескольких киловольт (при использовании соответствующего трансформатора в усилителе 9). Однако при слишком малых Пя следует модифицировать блок защиты (например с предварительным ус.илением 1 ц до подачи его на блок защиты.Формула изобретения1.Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное с защитой от перегрузок,содержащий генератор тактовых импульсов, последовательно соединенныедвухтактный усилитель мощности странсформаторным выходом, выпрямитель и фильтр, подключенный параллельно выходным выводам, схему сравнения с источником опорного напряжения и двумя выходами,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД при изменениин широких пределах входного постоянного напряжения, повышения стабилизации выходного напряжения и обеспечения защиты от перегрузок при галь-ванической развязке между входными ивыходными выводами, в него введеныделитель частоты, первый инвертор,две схемы ЗИ, блок защиты, масштабирующий усилитель и оптоуправляемыйждущий мультивибратор, выход которого соединен с первыми нходами первойи второй схем ЗИ, его первый нходс выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу генераторатактовых импульсов и к второму входу первой схемы ЗИ, а через первыйинвертор - к второму нходу второйсхемы ЗИ, третьи входы укаэанныхсхем ЗИ подключены к выходу блоказащиты, входы которого подключеныпараллельно выходным выводам, выходыпервой и второй схем ЗИ подключенысоответственно к первому и второмувходам двухтактного усилителя мощности с трансформаторным выходом,входы масштабирующего усилителя под-,ключены к выходным выводам, а еговыход соединен с входом схемы сравнения, выходы которой подключены к второму и третьему входам оптоуправляемого ждущего мультивибратора,2.Преобразователь по п., о т л ич а ю щ и й с я тем, что оптоуправляемый ждущий мультивибратор состо ит из Я 8-триггера, соединенного К-входом с первым входом оптоуправляемого ждущего мультивибратора и403042 Составитель С. ГорбачеваРедактор А.Огар Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар Заказ 2859/39 Тираж 866 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Я-вьжодом через первый резистор с базой транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через резистор - с силовым входным5 выводом, который через третий резистор и первый стабилитрон подключен к общей шине и через укаэанный третий резистор и четвертый резистор подключен к первой базе однопереход- що ного транзистора, которая черезпятый резистор соединена с общей шиной, к которой подключена одна из обкладок конденсатора, другая обкладка которого через шестой резистор соединена с коллектором указанного транзистора и непосредственно с эмиттером однопереходного транзистора, вторая база которого через второй инвертор подключена к Я-входу КЯ- триггера. -выход которого является выходом оптоуправляемого ждущего мультивибратора, второй и третий входы которого подключены к первому светодиоду, который образует с однопереходным транзистором оптрон.3. Преобразователь по и.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блок зашиты состоит иэ последовательно соединенных седьмого резистора, который является входом блока защиты, второго стабилитрона, включенного в обратном направлении, и второго светодиода - в прямом направлении, катод которого подключен к общей ши" не, отоприемник светодиода выполнен на фототранзисторе, коллектор кото" рого через восьмой резистор подключен к силовому входному выводу, а база через девятый резистор, - к эмиттеру фототрайзистора, который через десятый резистор подключен к общей шине, а через эмиттерный повторитель, элемент задержки и выклю" чатель - к выходу блока защиты.