Устройство электропитания с защитой по току и по минимальному значению напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК БРЕТЕНИ САНИ ТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ. С(21) 336 (22) 24,0 (46) 30.0 (72) В. Н (53) 621, (56) 1, А696432, Униф ЕС ЭВМ У УБП 5 В/3 ЗВ/3 А ЕС описание в ш ч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1643/24-079.813.83. Бюл.12(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАШИТОЙ ПО ТОКУ И ПОМИНИМАЛЬНОМУ ЗНАЧЕНИЮ НАПРЯЖЕ.НИЯ, содержащее блок цля зашиты свыводом цля подключения сигнала о величине контролируемого параметра и вывоцом цля попключения к исполнительномуэлементу, узел включения, выхоцом соециненный с разрешающим вхоцом блокацля зашиты, управляющий элемент, регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного последовательно с выхоцными выводами узла подачи базового тока, включенного междуего коллектором и базой, и транзистора,включенного межцу базой силового транзистора и общей шиной устройства, атакже дополнительный источник питания,о т л и ч а ю ш е. е с я тем, что, сцелью обеспечения своевременного включения зашиты, узел включения выполненна цвух оптронах - тиристорном и аналоговом, при этом светоциоцы обоих оптронов соединены послецовательно междусобой и подключены к выходу управляю ЯО 1008722 А щего элемента, а фототиристор и фотоциоц соответственно первого и второго оптронов вместе с ввеценным в регулирующий элемент резистором также соецинены последовательно и подключены к выходам различной полярности дополнительного источника питания, который выполнен цвухполярным, а обшие гочки фототиристора и фотопиоца оптронов и указанного резистора с фотодиоцом второго оптрона подключены соответственно к разрешающему входу блока цля защиты и к базе транзистора, регулируюпего элемента,2,Устройствопоп. 1, отличаюш е е с я тем, что, с целью получения р гальванической развязки между входными и выхоцными выводами, в него введены послецовательно включенные между регулирующим элементом и выхоцными вы- ффффф воцами преобразователь напряжения и вь рямитель.Ъе3. Устройство по пп, 1 и 2, о т л на ю щ е е с я тем, что, с целью Ьва 4 обеспечения авто латического поцключения к потребителю после его выхода на режим нормального выходного напряжения и функционирования зашиты при любой степени перегрузки с начала работы на потребитель, в нега введен выходной каскад, включающий в себя реле, через замыкающие контакты которого выход регулирующего элемента связан с выхопными выводами,. причем управляющий вход выходного каскаца попключен к общей точке фототиристора и фотоциоца соответственно первого и второго оптронов узла включения зашиты.1 1008Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания рааиоэлекгронной аппаратуры, имеющим защиту ог перегрузки и по выхоа. ному напряжению, и преаназначено аля использования в блоках электропитания различных элекгрорациогехнических устройств.Известен источник питания с защитой, в котором момент включения зашиты мини 10 мального препела опреаеляется автоматически путем анализа формы нарастания его выхоаного напряжения 11Опнако известное устройство сложно, его анализатор напряжения имеет, как минимум, операционный усилитель, ава транзисгора, циоц, тиристорный опгрон, четыре конаенсагора, пять резисторов и цвухполюсный источник собственного питания. 20Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности является устройство электропитания с защитой по току и по минимальному значению напряжения, соаержашее блок цля зашиты с вывоцом 25 цля поаключения сигнала о величине контролируемого параметра и вывоцом цля поцключения к исполнительному элементу, узел его включения, выхоаом соеаиненный с разрешающим вхоцом блока цля зашиты, 50 управляющий элемент регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного послеповагельно с выхоцными вывопами, узла поцачи базового гока, включенного межау его коллектором и базой, и транзисгора, включенного межпу базой силового транзистора и обшей шиной устройства, а также аополнигельный источник питания 2Недостатком этого устройства является то, что в нем невелика временная точность включения зашиты, так как его узел включения зашиты прецставляет собой. реле времени. Низкая временная точность включения защиты в таких устройствах является цля них принципиальной, потому что процессы нарастания вьмоаного напряжения на конденсаторе БС-цепи реле времени имеют различную прироцу, прохоцяг независимо аруг от цруга в различных частях его схемы и поэтому не могут совпааать во времени при всех условиях эксплуатации: изменении тока нагрузки, вхоаного напряжения, темпе 1ратуры окружающей срецы и т.п. Отри 55 цательно сказываегся и старение элекгрорааиоэлементов схемы, параметры которых с течением времени изменяются по-разному. 722 2Цель изобретения - обеспечение своевременного включения зашиты, получение гальванической развязки межау входными и выхоанымп вывоаами и обеспечение автоматического поаключения к потребителю после выхоца устройства на режим номинальчого выхоцного напряжения и функционирования зашиты при любой степени перегрузки с начала работы на потребитель.Поставленная цель цосгигается тем, что устройство электропитания с зашитой по току и по минимальному значению напряжения, сопержашее блок пля зашиты с вывоцом аля поцключения сигнала о величине контролируемого параметра и вывоаом пля поцключения к исполнительному элементу, узел включения, выходом соециненный с разрешающим вхоцом блока цля зашиты, управляющий элемент, регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного послецовательно с выхопными выводами, узла поаачи базового тока, включенного межцу его коллектором и базой, и транзистора, включенного межау базой силового транзистора и общей шиной устройства, а также цополнительный источник питания, узел включения выполнен на авух опгронах - гирисгорном и аналоговом, при этом свегоциоцы обоих оптронов соепинены послеаовагельно межцу собой и поаключены к выхоау управляющего элемента, а фоготирисгор и ютоциоц соответственно первого и второго опгронов вместе с ввеценным в регулирующий элемент резистором также соецинены послеаовательно и попключены к выхоаам различной полярности аополнигельного источника питания, который выполнен пвухполярным, а общие точки фоготирисгораи фогоаиоца оптронов и указанного резистора с фотоаиоаом второго опгронапоцключены соогвегсгвенно к разрешающему вхоау блока цля зашиты и к базетранзистора регулирующего элемента,Кроме того, в устройство электропитания ввецены послеаовагельно включенныемежцу регулирующим элементом и выхоаными вывоцами преобразователь напряжения и выпрямитель,В устройство ввецен также выхоанойкаскаа, включающий в себя реле, череззамыкающие контакты которого выходрегулирующего элемента связан с выходными вывоаами устройства, причем управляющий вхоа выхоаного каскада поаключен к обшей точке .фоготирисгора и фогоайоаа соответственно первого и второгоопгронов узла включения зашиты.20 25 30 35 3 10На фиг. 1 препсгавлена схема устройства электропитания с защитой по току и по минимальному значению напряжения; на фиг. 2 - то же, вариант исполнения,Устройство состоит из блока 1 пля зашиты, узда 2 включения (зашиты) с тиристорным 3 и аналоговым (диодным) 4 оптронами, управляющего элемента 5, к выхопу которого попключены послецовательно соециненные между собой светоциоцы оптронов узла включения зашиты, регулируюшего элемента 6, содержащего цва транзистора 7 и 8, перехоц коллектор - эмиттер первого (силового) из которых поцключен межпу вхопными и выхопными вывопами устройства, а второй(в конкретном варианте выполнения полевой) перехоцом сток-исток включен между базой первого транзистора 7 и обшей шиной устройства, узел 9 попачи тока на базу транзистора 7, прецсгавляюший собой в панном случае резистор 10, включенный межпу коллектором и базой транзистора 7, и резистор 11, который включен в послецовательную цепь вместе с фотоприемниками оптронов 3 и 4, причем к обшей точке этого резистора с фотопиоцом оптрона 4 попключен вхоп регулирующего элемента - затвор транзистора 8. Кроме того, устройство сопержит пвухполярный источник 12 питания, соепиненный срепней точкой с обшей шиной устройства, Выхоп источника 12 полярности, запираюшей транзистор 8 попключен к свобопному вывоцу резистора 11, а пругой выхоц - к свобопному вывопу оптронного тиристора 3. Обшая точка фотоприемников обоих оптронов соецинена с разрешающим вхопом блока 1 пля зашиты. На выходе устройства установлен конпенсатор 13, к кого- рому поцключена обратная связь на вход управляющего элемента 5.Кроме того, в устройство могут быть ввепены (фиг, 2) включенные послеповательно межцу регулирующим элементом 6 и выхопными вывоцами преобразо ватель (инвертор) 14, выпрямитель 15 и выхопной каскац 16, включающий в себя реле 17,1, через замыкаюшие контакты 17.2 которого выхоцные вывопы попключены к выхопу регулирующего элемента или выпрямителя, и элемент управ ления этим реле выполненный на транзисторе 18, база которого поцключена к обшей точке фотоприемников оптронов 4 и 3.Устройство электропитания работает слецуюшим образом. 08722 4 После попачи на вхоп устройства пер вичного напряжения питания регулируюший элемент не управляется со стороны управ ляюшего элемента и стремится обеспечить в максимально короткое время выпачу зацанного выхопного напряжения (ток на базу силового транзистора 7 будет протекать по резистору 10), Как только за- цанное напряжение буцет достигнуто, начнет работать управляюший элемент 5, сначала включив тиристор оптрона 3, а затем регулируя провопимость фотоциопа оптрона 4,а значит, и ток транзистора 8. Послепний;бупучи поцключенным к базе силбвоготранзистора, начнет с момента включения тиристора оптрона 3 изменять ток базысилового транзистора 7, отбирая частьтока резистора 10 на себя. Начнется процессавторегулирования по цепи обратной связис выхопа, Ток светопиопов обоих оптронов теперь бупет опрепеляться условиями регулирования (величиной вхопного напряжения и уровнем нагрузки). Для оптро. на 3 изменение этого тока уже не критично так как его тиристор после включения не нужпается в поцсвете той же интенсивности, которая соответствует его включению.При срабатывании в хоце работы устройства блока 1 цля зашиты, что происхопит при превышении уровня контролируемого параметра зацанного значения (ухопе выхоцного напряжения за оцин из препелов зашиты, .в частности, по минимальйому значению или превышении гока нагрузки некоторой пороговой величины), устройство выключается, Оцнако работать блок пля зашиты может начать томсе только после включения тиристора оптрона 3, когца напряжение на выхопе ус гройс гва стане т номинальным,спричем независимо от скорости нарастания выхопного напряжения, т.е, времени.пробега перехоцного процесса включения.Так как выхоп управляющего эле45мента 5 поцключен к регулирующемуэлементу через оптроны, то легко обеспечить гальваническую развязку вхопаустройства электропитания от его выхопа,осуществив такую развязку по силовомуканалу посрецством преобразователя 14напряжения (с трансформаторным выхоцом) и выпрямителя 15,Чтобы избежать выпачу на потреби-.тель напряжения во время псрехоцного55процесса его нарастания, контакты 17.2реле 17.1 включаются только послепоявления тока светопиоцов оптроновузла включения зашиты, Тиристорный100875опгрон 3 включается, обусловив токна базу транзистора 18, Одновременнос включением зашиты и началом регулирования выхоцного напряжения к устройству электропитания поцключаегся ипотребитель (когца выходное напряжениепримег номинальное значение). Реле 17.1срабатывает за счет тока его обмоткичерез перехоц эмигтер - коллектор транэисгора 18. 10При работе усгройства без выходногокаскада включение его на потребитель,в котором по цепям питания имеетсякороткое замыкание, может не сопровождаться включением защиты, гак как 1напряжение на выхоце не сможет прийтик номинальному значению и управляющийэлемент не выцасг ток на светоциоцыопгронов.Выходной каскац позволяет включить 20потребитель в тот момент, когца происхоцит включение зашиты, и, таким образом, блок цля зашиты буцег гогов квыполнению своих функций оцновременно с началом подачи напряжения на пот- Иребигель (и цаже несколько раньшеиз-за зацержки, опрецеляемой временемсрабатывания реле 19),В прецлагаемом устройстве электропитания, в отличие ог устройства-прототипа, существенно повышаегся временнаяточность включения защиты котораяпроисхоцит строго синхронно с моментомдостижения выходным йапряжением номинала, Вариации чувствительности тиристора оптрона 3 в широких пределахне могут вызвать преждевременного(ложного) включения зашиты или сбоявключения вообще так как управляющийэлемент принципиально не вступает вдействие прежде, чем возникнет потребностьв ограничении тока базы силового гран 22 6зистора 7 регулирующего элемента 6, а срабатывание гиристора произойцег обязательно, потому что выхоцной ток управляющего элемента после прохоца зацанного номинала выходного напряжения процолжает нарастать и цалее, пока после включения тирисгора оптрона 3 не станет работать контур авгорегулирования. Блок цля зашиты включается одновременно с оптроном 3.В результате цо минимума уменьшается время работы устройства элекгропитания в аварийной ситуации (при ненор. мированном значении гока нагрузки или выхоцного напряжения), а влияние изменения параметров элекгрорациоэлеменгов, из которых оно собрано, на своевременность включения зашиты полностью исклю. чается.. При организации связи устройства электропитания с потребителем через выходной каскад система его зашиты эффективна при любых перегрузках вплоть цо короткого замыкания выхоца, Кроме того, напряжение на потребитель поцаегся сразу номинальным без прохожцения сгации нарастания, причем выхоц на погребигель осуществляется немецленно после окончания процесса нарастания напряжения устройства электропитания. Преимушеством предлагаемого устройства электропитания является также то, что и нем невозможно скрытое невключение зашиты, так как стабилизации напряжения в этом случае не будет. В данной ситуации был бы превышен номинал выхоцного напряжения и при наличии в блоке цля защиты (как в прототипе) анализатора максимального прецела он бы выключил устройство электропитания.