Стабилизированный источник питания

)4 Н 02 М САНИЕ ИЗОБРЕТЕ У- фл Фа,ф ЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМУ С ров инверто зи ключение т з.п, ф-лы. вая л ра,3 СЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах стабилизированного вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение надежностипутем снижения пульсаций выходногонапряжения в режиме ограничения тока,Стабилизированный источник питания содержит инвертор 1, трансформатор 8,выпрямитель 10, фильтр 11, усилитель19 обратной связи, компаратор 18широтно-импульсного модулятора, задающий генератор 7, генератор 14 пилообразного напряжения, опорный ограничитель 15 напряжения, формировательраспределитель 6 импульсов управления, блок 21 защиты, При возникновении перегрузки по току введенныйопорный ограничитель 15 вызываетчерез соответствующие узлы управления уменьшение длительности импульсов тока через транзисторы инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения беэ увеличения пульсаций. При определенном минимальномуровне выходного напряжения срабатывает защита по минимуму, обеспечи 1390736Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах стабилизированного вторичного электропитания.Целью изобретения является повьппение надежности путем снижения пульсаций выходного напряжения в режимеограничения тока,На Фиг. 1 представлена Функциональная схема стабилизированногоисточника питания; на Фиг. 2 и 3 -принципиальная электрическая схемаформирователя - распределителяимпульсов управления; на Фиг, 4временные диаграммь., поясняющие работу устройства.Стабилизированный источник питания содержит мостовой инвертор 1 свходными выводами 2 и 3 для подачинапряжения питания П и с нагрузочными выводами 4 и 5 формировательраспределитель 6 импульсов управления, задающий генератор 7, трансформатор 8, датчик 9 тока, выходной выпрямитель 10, выходной Фильтр 11,выпрямитель 12 сигналов датчика 9тока, балластный резистор 13, генератор 14 пилообразного напряжения,опорный ограничитель 15 напряжения,выполненный на реэистивном делителе16 напряжения и диоде 17, широтчоимпульсный модулятор (ШИИ) 18,. усилитель 19 обратной связи, подключенный одним из входов к источнику20 опорного напряжения, блок 21 защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения, входом соединенныйс выходным выходом 22 относительнообщей шины 23, блок. 24 вспомогательных напряжений, предназначенный дляпитания Функциональных узлов стабилизированного источника питания.Первичные обмотки трансформатора8 и трансформатора датчика 9 токавключены последовательно и подключены к нагрузочным выводам 4 и 5инвертора 1; вторичная обмотка трансформатора 8 через выходнойвыпрямитель 10 и выходной Фильтр 11 подключена к выходным выводам 22 и 23.Формирователь-распределитель 6 импульсов управления подключен выходами к базовым цепям транзисторовмостового инвертора 1 и к выводам 2,3 и 4,5 инвертора. Усилитель 19 обратной связи подключен другим входомк выходному выводу 22, а выходом - книем вторичных обмоток указанныхтрансформаторов и четырех диодов 4750 связи коммутаторов 43-46 с коллекторами соответствующих четырех транзисторов инвертора 1.Управляющий, первый и второй тактовые и защитный входы формирователяб подключены внутри данного узласоответственно к первому входу первой группы И-НЕ 29, строб-входу второго В-триггера, к объединеннымстроб-входу первого 0-триггера ивторому входу группы И-НЕ и Н-входутретьего 0-триггера. НС-цепи 35-38подключены своими средними выводамисоответственно к Б-входу триггера27, к промежуточному входу первойгруппы И-НЕ 29, к К-входу триггера27 н к второму входу второй группы 5 1015 20 25 3040 выходу опорного ограничителя 15 напряжения и к одному из входов ШИМ 18, другой вход которого соединен с выходом генератора 14 пилообразного напряжения, а выход - с управляющим входом Формирователя 6, Управляющий вход генератора 14 пилообразного напряжения соединен с выходом задающего генератора 7, который подключенк первому тактовому входу Формирователя 6, второй тактовый вход которого соединен с инверсным выходом задающего генератора 7. Выпрямитель 12 сигналов датчика 2 тока подключен входом к выходу датчика тока (вторичной обмотке трансформатора тока), одним выходным выводом к общей шине 23, а другим - через балластный резистор 13 - к сигнальному входу генератора 14 пилообразного напряжения, Блок 21 защиты по минимуму и максимуму выходного напряжения подключен выходом к входу Формирователя 6, Выходы блока 24 подключены к питающим выводам Функциональных узлов устройства.Формирователь-распределитель б импульсов управления состоит (Фиг.2,3) иэ трех Б - триггеров 25-27 1 К-триггера 28, шести групп - 29-34 иэ двух последовательно соединенных элементов И-НЕ, четырех ЕС-цепей 35-38 задержки двух преобразователей-усилителей мощности 39 и 40 с трансформаторами 41 и 42 с входными обмотками 41,1,41,2 и 42,1 и 42,2 и выходными 41.3-41.6 и 423-42,6, четырехмостовых диодно-реэистивных коммутаторов 43 - 46 с диагональным включе40 И-НЕ 30, Выходы триггера 25 - прямой и инверсный соединены с первыми входами групп И-НЕ 31,32 соответственно. Выходы триггера 28 - прямой и инверсный - соединены с первыми входами групп И-НЕ 34,33 соответственно. Выход второй группы И-НЕ 30 соединен с вторыми входами групп И-НЕ , 31-34, а вход группы И-.НЕ 30 соединен с прямым выходом триггера 27. Прямой выход триггера 26 соединен с 1-входом триггера 28, инверсный выход триггера 26 соединен с Э-входом данного триггера, с 0-входом триггера 25 и с К-входом триггера 28. Я,К-входы триггеров 25,26,28 подключены к цепям установа "1". Р,С-входы триггера 27 подключены к цепи установа "0"Выходы групп И-НЕ 31-34 по отдельности соединены с базами транзисторов преобразователей 39 и 40. Выходные обмотки 41.3-416, 42.3 -42.6. включены соответствующим образом в диодно-резистивных коммута торах 43-46, выходы которых подключены к соответствующим выводам мостового инвертора 1.Диаграммы напряжения (фиг,4) 51- -63 иллюстрируют работу узлов устройства, Индексы при обозначении напряжения соответствуют позициям узлов или обозначениям выводов.Стабилизированный источник питания работает следующим образом.При подключении к устройству питающего напряжения Уп транзисторы инвертора 1 заперты и вступают в работу при подаче служебного напряжения П на блок 24, так как при этом обеспечивается электропитание всех функциональных узлов устройства; Начинает работать задающий генератор 7, вырабатывая прямоугольные импульсы удвоенной частоты 45 (фиг, 4; 51, 52), которые поступают на тактовые входы Т, Т формирователя 6. Длительность импульсов с прямого выхода генератора 7 соответствует минимальному времени паузы между включенными состояниями транзисторов одной стойки мостовой схемы инвертора 1, что обеспечивает отсутствие сквозных токов, т.,е. повьппает надежность, Одновременно в узле 14 формируется пилообразное напряжение,-55 на которое накладывается выпрямленное напряжение сигнала датчика 9 тока и которое сравнивается в ШИМ 18 с сигналом выхода усилителя 19 (фиг. 4; 53,54), С выхода ШИМ 18 прямоугольные импульсы (фиг.4; 55) поступают на управляющий выход формирователя 6. Логически обработанные сигналы в виде прямоугольных импульсов (фиг. 4; 56,57) поступают на входы преобразователей-усилителей 39 и 40 мощности, в результате чего формируются напряжения на выходных обмотках трансформаторов 41 и 42 (фиг,4; 58,59). Дальнейшая обработка напряжений происходит в коммутаторах 43-46, так что на управляющие входы инвертора 1 поступают двуполярные сигналы (фиг.4; 60,61), обеспечивающие управление транзисторами инвертора 1. В результате в обмотках трансформатора 8 формируются двуполярные прямоугольные напряжения с паузами между положительными и отрицательными импульсами (фиг. 4; 62,63), Далее переменное напряжение выпрямляется выпрямителем 10 и фильтруется фильтром 11, вследствие чего на выходах 22 и 23 выходное напряжениепостоянно с учетом компенсации6 ыхдестабилизирующих воздействий (изменения питающие напряжения Бп и тока нагрузки) .При увеличении тока нагрузки сверх определенного значения сигнал с датчика тока увеличивается и суммарный сигнал (фиг.4, 54) начинает достигать значения уровня ограничения, сформированного узлом 15, вследствие чего ограничивается время открытого состояния транзисторов инвертора 1, что приводит к снижению выходного напряжения Б пц при определенном его минимальном значении срабатывает компаратор минимума блока 21 защиты и переключает триггер 27, с выхода которого сигнал "0" обеспечивает запрет (через группу И-НЕ 30) прохождения управляющих сигналов через входы группы И-НЕ 31-34, что вызывает срыв работы преобразователей 39, 40 и соответствующее запирание транзисторов инвертора 1, Перегрузка по току и короткое замыкание нагрузки ведут к аналогичному срабатыванию защиты, КС-цепи 35, 37, 38 обеспечивают необходимые исходные состояния логических элементов при включении Б, КС-цепь 36 совместно с группой И-НЕ 29 обеспечивает, во-первых, формирование минимального временипаузы, во-вторых, импульсный режимуправления во всем диапазоне скважности,Во время режима отсечки по токувыходное напряжение снижается так,5что на внешней характеристике отсутствует вертикальный участок, чтосоответствует более устойчивой работе устройства в режиме стабилизациинапряжения. Зтот режим работы эквивалентен снижению опорного напряжения в контуре стабилизации напряженйя за счет увеличивающегося сигнала с датчика тока. Такое формированйе процессов сопровождается существенно сниженными значениями пульсаций выходного напряжения в данномрежимеТаким образом, введение новыхсредств и новых связей позволяет снизить пульсации выходного напряженияв режиме, граничном с перегрузкой потоку, что обеспечивает устойчивую работу в этом режиме, вследствие чегоповышается надежность устройства,Формула и э о б р е т е н и я1. Стабилизированный источник питания, содержащий мостовой инвертор, к выходным выводам которого подклюЧены последовательно соединенные первичная обмотка трансформатора и Измерительный элемент датчика тока, выходной выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, выходной фильтр, включенный между выходным выпрямителем и выходными выводами, один из котсрых является40 общим, формирователь-распределитель Импульсов подключенный выходами к управляющим входам инвертора, усилитель обратной связи, подключенный входами по отдельности к выходному45 выводу и к источнику опорного напряжения,широтно-импульсный модулятор, Подключенный выходом к управляющему входу формирователя-распределителя, одним входом - к выходу усилителя обратной связи, а другим - к выходу генератора пилообразного напряжения, . управляющий вход котороо соединен с выходом задающего генератора, выпрямитель сигналов датчика тока, подключенный входом к выходу датчик;а тока, в одном из своих выходных выводов к общему выводу, блок защиты по минимуму и максимуму выходно го напряжения, подключенный входоми .выходом соответственно к выходномувыводу и входу формирователя-распределителя, и блок вспомогательныхнапряжений, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности путем снижения пульсаций выходного напряжения в режиме ограничениятока, в него введены балластный резистор и ограничитель напряжения,выполненный на резистивном делителе напряжения, подключенном междуобщим выводом и выходным выводомблока вспомогательных напряжений, иразделительном диоде, включенном между средним выводом указанного делителя и выходом усилителя обратнойсвязи, генератор пилообразного напряжения снабжен сигнальным входом,который соединен с другим выходнымвыводом выпрямителя сигналов датчика тока, через включенный между ними общим выводом балластный резистор,задающий генератор снабжен инверсным выходом, а формирователь-распределитель импульсов снабжен первыми вторым тактовыми входами, к которым по отдельности подключены соответственно прямой и инверсный выходы задающего генератора,2, Источник питания по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что формирователь-распределитель импульсбв содержит три П-триггера, ЗК-триггер, шесть групп из двух последовательно соединенных элементов И-НЕ, четыре последовательные КС-цепи, два преобразователя-усилителя мощности с трансформаторами и четыре мостовых диодно-резистивных коммутатора с диагональным включением вторичных обмоток указанных трансформаторов, при этом управляющим, первым и вторым тактовыми и защитными входами формирователя-распределителя являются соответственно первый вход первой группы И-НЕ, строб-вход второго В-триггера, объединенные строб-вход первого 0-триггера и второй вход первой группы И-НЕ и К-вход третьего Р-триггера, а выходами данного узла - разнополярные выводы указанных вторичных обмоток двух трансформаторов преобразователей-усилителей мощности, причем Я-, К-входы первого и второго Р-триггеров, Б-, К-входы и один из К-входов ЛК-триггера139077подключены на установ "1", первая, четвертая и третья КС-цепи включены между питающим и общим выводами, а к средним их выводам подключены по отдельности соответственно Б-, К-вхо. ды третьего Р-триггера и второй вход второй группы И-НЕ, первый вход которой соединен с выходом третьего Р-триггера, а выход - с вторыми вхо дами третьей-шестой групп И-НЕ, вторая КС-цепь включена между вторым входом первой группы И-НЕ и общим выводом, а средний вывод ее с межэлементным выводом данной группы И-НЕ, Р- и строб-входы третьего Р- триггера подключены на установ "О", Р-входы первого и второго Р-триггеЗбров объединены и соединены с другим К-входом ЛК - триггера и инверсным выходом второго Р-триггера, прямой выход которого соединен с 3-входом ЗК-триггера, строб-вход которого соединен с выходом первой группы И-НЕ, прямой и инверсный выходы первого Р-триггера и инверсный и прямой выходы ЛК-триггера соединены через соответственно третью, четвертую, пятую и шестую группы И-НЕ с базами транзисторов соответственно первого и второго преобразователей-усилителей мощности выходные обмотки трансформаторов которых включены попарно в диагонали мостовых диодно-резистивных коммутаторов..Войтович чук Кор оставителехред А.К Патрушев эдак ктор Г.Решетни 4 каз 1779 Тираж 665венного комит Подписи эводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Проектная, 4 ВНИИПИ Гасударст по делам иэобр113035, Москва, Жии и откр аушская н та СССРтийб., д. 4