Источник стабилизированного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 51)5 С 05 Р 1/5 с АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ аторскомк Сви ЬСТВУ е 1. Бкл. У 13ий завод радиот ическ емок апенко88,8)ника вЮ.И. Ко1980 автомаева У 11, с.100-104 СССР1984. ННОГО НАельства Р 1/56 АБИЛИЗИРОВА электроикам вто изобреи КПД пу т блока еленного времени ой транзистор за ь мя з ие надежностипотребляемой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР(57) Изобретение относитсятехнике, в частности к истричного электропитания. Целтения - повышентем уменьшения ЯО 1640682 2вспомогательных напряжений мощности. Источник содержит трансформаторный р гулируемый преобразователь 1, узел 2 коррекции кривой переключения силово го транзистора, усилитель 3 обратной связи, узел 4 задержки и плавного на растания опорного напряжения, ШИМ 5, блок 6 вспомогательных напряжений, усилитель 9 мощности импульсов, выход которого соединен с входом силового транзистора, узел 3 формирования токового сигнала, подключенный к втори ной обмотке трансформатора 16 токового датчика, накопительную емкость 22 и внутренний источник 26. При включении источника узел 4 в течении опподдерживает сикрытым. За это вреяжается накопительный конденсапитающий усилитель 9 после1640682 20 срабатывания узла 4, до достижения навыходе внутреннего источника 26 напряжения, обеспечивающего нормальную Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникамвторичного электропитания, и можетбыть использовано в устройствах электропитания вычислительной техники.иавтоматики.Целью изобретения является повышение надежности и К 1 Щ путем уменьшения потребляемой от блока вспомогательных напряжений мощности.На чертеже представлена электрическая схема источника стабилизированного напряжения.Источник содержит трансформаторньй регулируемый преобразователь 1 на 1пряжения, узел 2 коррекции кривой переключения силового транзистора, усилитель 3 обратной связи с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, входам соединенный с узлом 4 задержки и плавного на 30 растания опорного напряжения, выходом соединенный с первым входом широтно- импульсного модулятора (ИИМ) 5, вто" рой вход которого соединен с выходом прямоугольного переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений, а дополнительным входом соединен через диод 7 с выходом усилителя 8 защиты, Выход ШИМ 5 соединен с входом усилителя 9 мощности импульсов, выход40 которого соединен с входом силового транзистора регулируемого преобразователя 1 напряжения. Выход усилителя 8 защиты через диод 10 и резистор 11 обратной связи соединен с неинверти 45 рующим входом, который через резистор 12 смещения соединен с выходом узла 13 Формирования токового сигнала, со стоящим из последовательно соединен-. ных дросселя 14 и формирующего резистора 15, подключенных к выводам вто ричной обмотки трансформатора 16 токового датчика. Параллельно дросселю 14 подсоединен сглаживающий резистор 17.Неинвертирующий .вход усилителя .8 55 защиты через резистор 18 идиод 19 возврата защиты в исходное состояние соединен с выходом прямоугольного пе работу усилителя 9, что снижает,требуемую мощность блока 6 вспомогательных напряжений, 1 ил,ременного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений,Инвертирующий вход усилителя 8защиты соединен через резистор 20 свыходным выводом источника и подсоединен к среднему выводу делителя 21напряжения, крайние выводы которогоподключены к разнополярным выводамнакопительного конденсатора 22. Последний через ограничительный резистор 23 и выпрямительный диод 24 соединен с питающим выходом прямоугольного переменного напряжения блока 6вспомогательных напряжений,Разнополярные выводы накопительного конденсатора 22 подсоединены квходам питания усилителя 9 мощностиимпульсов и через разделительный диод 25 подсоединены к выходным выводам той же полярности внутреннегоисточника 26 напряжения, питаемогоот отвода вторичной обмотки силового трансформатора регулируемого преобразователя 1.Источник работает следующим образом.При подаче напряжения на входныевыводы питания регулируемого преобразователя 1 узел 4 задерживает начало функционирования источника опорного напряжения усилителя 3 обратнойсвязи. При этом силовой транзисторрегулируемого преобразователя 1 продолжает оставаться в запертом состоянии,Одновременно с подачей напряженияпитающей сети подается на вход блока6 вспомогательных напряжений служебное напряжение и на его первомвыходе устанавливается с минимальной задержкой напряжение, питающееусилители обратной связи 3 и защиты8. На втором выходе усилителя 8 с минимальной задержкой устанавливаетсяпрямоугольное переменное напряжение,которое через выпрямительный диод24 и ограничительный резистор 23 заряжает накопительный конденсатор. 22,Время задержки узлом 4 плавногонараатания опорного напряжения уси 164068255 лителя 3 выбрано таким, что оно превышает время заряда накопительного конденсатора 22. Это обеспечивает Формирование импульсов усилителем мощности при пуске источника, необходимых для надежного открывания и закрывания силового транзистора регулируемого преобразователя 1, Конденсатор 22 по величине рассчитан таким, чтобы накопленного в нем заряда было достаточно для Формирования усилителем 9 моцности необходимого числа плавно нарастающих по длительности импульсов, надежно открывающих и закрываюц 1 их силовой транзистор регулируемого преобразователя 1, до достижения на выходе внутреннего источника 26 напряжения, обеспечивающего нормальную работу усилителя 9 мощности. При этом разделительный диод 25 отпирается, а выпрямительный диод 24 запирается.Питание усилителя 9 мощности импульсов и делителя 21 напряжения в номинальном режиме работы источника осуществляется от внутреннего источника 26 напряжения.При работе устройства на входе трансФорматорного датчика тока импульс токового сигнала имеет в начальной части колебательный характер,Для создания линейного наклона достаточной крутизны и стабильности импульса токового сигнала использован узел 13 Формирования токового сигнала.Значения дросселя 14, Формирующего резистора 15, сглаживающего резистора 17 рассчитаны так, чтобы обеспечить линейный и стабильный с изменением температуры и при продолжительном времени работы наклон вершины импульса токового сигнала, подаваемого через резистор 12 смещения на неинвертирующий вход усилителя 8 защиты.1На инвертирующем. входе усилителя 8 защиты установлена с помощью потенциометра и резистора 20 величина напряжения, которая определяет значение тока ограничения в цепи питания регулируемого преобразователя 1 и, соответственно, тока нагрузки. Когда ток нагрузки источника достигает значения тока ограничения, сФормированный токовый сигнал, линейно возрастающий на вершине, превышает потен 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 циал, установленный на инвертирующем входе.При этом из-за наличия положительной обратной связи, образованной диодом 10 и резистором 11, на выходе усилителя 8 защиты, скачком устанавливается напряжение положительной полярности, которое через диод 7 поступает на дополнительный вход ШИМ 5, на выходе которого устанавливается напряжение, которое усиливается усилителем 9 мощности и активно запирает транзистор регулируемого пре образования 1 и, таким образом, ограничивает его коэФФициент заполнения, .С прекращением тока через токовый датчик на его выходе и на выходе узла 13 Формирования импульса устанавливается напряжение отрицательной полярности, которое через резистор 12 смешения снижает потенциал на неинвертирующем входе усилителя 8 защиты.Для предотвращения возврата усилителя 8 защиты в исходное состояние от появившегося отрицательного напряжения на выходе узла 13 Формирования импульса токового сигнала и, таким образом, повторного открывания транзистора регулируемого преобразователя 1 соотношение между величинами сопротивлений резистора 12 смещения и резистора 11 обратной связи выбрано таким, что при установлении напряжения положительной полярности на выходе усилителя 8 защиты и напряжения отрицательной полярности на выходе узла 13 Формирования токового сигнала, потенциал на неинвертируюц 1 ем входе превышает установленную величину потенциала на инвертирующем входе при положительной полярности на выходе переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений,Для возврата усилителя 8 защиты в исходное состояние синхронно с частотой работы ШИМ 5 с выхода прямоугольного переменного напряжения блока 6 вспомогательных напряжений напряжение отрицательной полярности поступает через диод 19 и резистор 18 на неинвертирующий вход усилителя 8 .защиты, устанавливая на нем потенциал ниже потенциала его инвертирующего входа.Одновременно отрицательное напря-, жение с инвертирующего выхода прямоугольного переменного напряжения подается на второй вход ШИМ 5, возвра 7 1 б 40682 8щая его в исходное состояние, а также поступает на второй вход усилителя 9 мощности импульсов, продолжаяподдерживать этим на его выходе сое 5диненном с вводом транзистора регулируемого преобразователя 1, потенциал, запирающий транзистор,Уменьшение со пр отивления н агру з киисточника приводит к уменьшению коэффициента заполнения ШИМ 5 из-за поступающих с выхода усилителя 8 защиты импульсов увеличивающейся длительности. Увеличение длительности импульсов обусловлено уменьшением потенциала на иивертирующем входе усилителя8 вследствие влияния через резистор20 уменьшающегося выходного напряжения источника. Это, в свою очередь,приводит к уменьшению длительности иамплитуды импульса тока в цепи питания регулируемого преобразователя 1,При устранении перегрузки или короткого замыкания уменьшается величина тока через токовый датчик, а 25также увеличивается напряжение навыходных выводах источника, что приводит к увеличению потенциала на инвертирующем входе усилителя 9 защиты и, следовательно, к увеличениюпорога ограничения тока нагрузки.Преимуществом источника стабилизированного напряжения является малаяпотребляемая мощность от блока вспомогательных напряжений, независящая35от выходной мощности источника,Это достигнуто тем, что от блокавспомогательных напряжений питаютсятолько те функциональные узлы схемыуправления и защиты источника, которые, потребляя малую мощность,проявляют повышенные требования к стабильности питающего напряжения.Остальные функциональные узлы питаются от блока внутреннего напряжения источника.Требование минимального потребления мощности источником стабилизированного напряжения от блока вспомо.гательных напряжений является одним.из основных, если блок вспомогательных напряжений конструктивно выполнен автономно и предназначен для питания параллельно нескольких источников стабилизированного напряжения, что имеет место, например,в электропитании КС ЭВМ,Так как при включении источника стабилизированного напряжения импульсы открывания транзистора регулируемого преобразователя Формируются послеустановления номинальных значенийнапряжений питания узлов управленияи защиты и плавно увеличиваются подлительности, это обеспечивает насыщение открытого транзистора регулируемого преобразователя, надежное егозакрывание. Таким образом повышается надежность и КПД источника.Формула изобретения Источник стабилизированного напряжения, содержащий трансформаторныйрегулируемый преобразователь, входомподключенный к входным выводам, а выходом - к выходным выводам, усилитель обратной связи, включающий в себя делитель выходного чапряжения и источник опорного напряжения, выходом соединенный с первым входомширотно-импульсного модулятора, второй вход которого подсоединен к выходу прямоугольного переменного напряжения блока вспомогательных напряжений, выход широтно-импульсного модулятора соединен с входом усилителя мощности импульсов, который выходом соединен с входом силового транзистора, коллектор которого через трансформаторный датчик тока соединен с узлом коррекции кривой переключения силового транзистора, усилитель защиты, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу делителя напряжения и через первый резистор обратной связи - к выходному выводу источника, неинвертирующий вход усилителя защиты через резистор смещения соединен с выходом узла формирования токового сигнала и через узел возврата защиты, выполненный в виде последовательно соединенных диода и резистора, подсоединен к выходу прямоугольного переменного напряжения блока вспомогательных напряжений, а выход усилителя защиты соединен через первый диод с дополнительным вхо" дом широтно-импульсного модулятора и через второй диод и резистор обратной связи с неинвертирующим входом усилителя защиты, внутренний источник питания, соединенный с отводом питающей его вторичной обмотки силового трансформатора регулируемого преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повьппениянадежности и КПД путем уменьшения потребляемой640682 Составитель И,ВойтовичТехред С.Мигунова Корректор Т.Малец Редактор Н.Рогулич Заказ 1017 Тираж 478 Подписное Ф ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 от блока вспомогательных напряжениймощности, в источник стабилизированного напряжения введены узел задержки и плавного нарастания опорногонапряжения, узел формирования токового сигнала, выпрямительный диод,ограничительный резистор, накопительный конденсатор, разделительньй диод,причем узел задержки и плавного на Орастания опорного напряжения соединенс усилителем обратной связи, а к выводам вторичной обмотки трансформаторного датчика тока подсоединен узелформирования токового сигнала, состоящий из последовательно соединенныхдросселя, шунтированного сглаюивающим резистором, и формирующего резистора, а общая точка соединениядросселя, формирующего и сглаживающего резисторов является выходом узла формирования токового сигнала,выпрямительный диод соединен анодом свыходом прямоугольного переменногонапряжения блока вспомогательных напряжений, а катодом через ограничительный резистор подсоединен к накопительному конденсатору, разнополярные выводы которой подсоединены ккрайним выводам делителя напряженияи к выводам питания усилителя мощности импульсов, а также через разделительный диод соединены с выходнымивыводами той же полярности внутреннего источника питания.