Стабилизированный конвертор

Изобретейие относится к промышленной радиоэлектронике и может бытьиспользовано в источниках электропитания средств вычислительной техникии радиоэлектронной аппаратуры.Цель изобретения - повышение надежности при изменениях напряжениясети и расширение Функциональной возможности при упрощении устройства эа 10счет совмещения Функций элементовсхемы,На фиг.1 приведена схема конвертора; на фиг.2 - временные диаграммынапряжений, где индексы. соответствуют названиям блоков; на Фиг.3 - схемаблока защиты выходного напряжения,на Фиг.4 - схема блока защиты от повышения и понижения напряжения сети.Стабилизированный конвертор содержит двухтактный преобразователь 1,выход которого через выпрямитель 2соединен с выходным Фильтром 3, широтно-импульсный модулятор 4, выходкоторого соединен с преобразователем 251, а входы - с источником 5 вспомога- .тельных напряжений, с выходами усилителя 6 и блока 7 защиты выходногонапряжения. Источник 5 вспомогательных напряжений соединен с шинами питания широтно-импульсного модулятора 4, усилителя б, блока 7 защитывыходного напряжения, вход которогосоединен с выходом Фильтра 3 и первымвходом усилителя б. Устройство содержит также опорный стабилитрон 8 с параллельно включенны". конденсатором 9,который соединен с вторым входом усилителя б и с одной из шин питания,одновибратор 10, блок 11 защиты от 40повышения и понижения напряжения сети и транзистор 12, который соединенчерез резистор 13 в коллекторной цепипараллельно конденсатору 9 и стабилитрону 8, причем вход блока 11 защиты от понижения и повышения напряжения сети соединен с входами преобразователя 1 и источника 5 вспомогательных напряжений, авыходы - с базой транзистора 12, с входами блока 7защиты выходного напряжения и одно. вибратора 10, соединенного с шинамипитания, а выходом - с одним из входов блока 7 защиты выходного напряжения, первый и второй диоды 14 и 15и общий резистор 16 для блокировки55усилителя от понижения напряжения надиоды 14 или 15. Преобразователь может быть выполнен по любой двухтактной схеме, а усилитель - на двух транзисторах, включенных по диФФеренциальной схеме или на аналоговых микро-схемах.Широтно-импульсный модулятор содержит задающий генератор, компара-тор, триггер и схему совпадения с несколькими входами.Одновибратор может быть выполнен на основе логической. микросхемы.Блок 7 защиты (от превышения и понижения) выходного напряжения содержит источник опорного напряжения, выполненный на резисторе 17 и стабилитроне 18, подключенныхк выходным выводам 19, делители 20-22 и 23-25 выходного напряжения соответственно для усилителя 26 от превышения и усилителя 27 от понижения выходного напряжения, резисторы 28 и 29, предназначенные для подключения одного из входов усилителей 26 и 27 к стабилитрону 18, развяэывающие диоды 30 и 31, через которые выходы усилителей 26 и 27 соединяются с резистором 32, цепь положительной обратной связи, состоящую из последовательно включенных диода 33 и резистора 34. Блокзащиты выходного напряжения работает следующим образом.После подачи напряжения питания +Е и -Е г и установления выходного напряжения Б ы до номинального значения выходное напряжение блока 7 равно нулю. При превышении выходного напряжения Г,ы допустимого значения на выходе усилителя 26 появляется напряжение, которое через диод 30 и резистор 32 поступает на выход Ъ. При этом одновременно на один из входов усилителя 26 через цепь положительной обратной связи, состоящую из диода 33 и резистора 34, поступает выходное напряжение, что позволяет перевести усилитель 26 в триггерный режим и исключить многократные включения и выключения неисправного стабилизированного конвертора.Если в процессе работы стабилизированного конвертора происходит умень шение его выходного напряжения Узы ниже граничного порога, то срабатывает усилитель 27 и на его выходе появляется напряжение, которое поступает через диод 14 и резистор 1 б на выход Ь. Так как в момент включения конвертора его выходное напряжение равно5 15611нулю, то для исключения срабатыванияусилителя 27 на один иэ его входовчерез резистор 16 и диоды 14 или 15подается кратковременное блокирующеенапряжение в течение времени выходаконвертора на номинальный режим работы. Блокировка усилителя 27 также необходима для исключения его ложногосрабатывания при управлении конвер"10тором по внешней команде Пк и .Блок 11 защиты от повышения и понижения напряжения сети содержит источник 35 опорного напряжения, соединенный с одним из входов пороговыхэлементов 36 и 37, другие входы пороговых элементов 36 и 37 через делители 38 и 39 напряжения соединены с шинами напряжения сети, а также вновьвключенные оптопару 40, диодная частькоторой соединена через резистор 41и диоды 42 и 43 с выходами пороговыхэлементов 36 и 37, а триодная часть -с полюсовой шиной питания, с катодомдиода 44 и через резисторы 45-48 собщей шиной питания, транзистор 49,который включен коллектором через резистор 50 с плюсовой шиной питания,эмиттером - с общей шиной питания,а базой - с общей точкой резисторов47 и 48, резистор 51, включенный параллельно переходу эмиттер - базатриодной части оптопары.Блок защиты 11 работает следующимобразом,После подачи напряжения сети срабатывает пороговый элемент 37, который остается во включенном состояниидо тех пор, пока напряжение сети недостигнет минимально допустимого порога Усети мииВ течение этого времени оптопара 40 включена, транзистор49 открыт, т.е. потенциал на его коллекторе критически равен нулю (цк = 0),а с вывода Л поступает внешнее напряжение отпирания ц . При достижениивеличины напряжения сети П)Псети и пороговый элемент 36, асети м.ииследовательно, оптопара 40. выключаются и снимаются напряжения отпирания(ц = 0), на базе транзистора 49, который также закрывается, что приводитк увеличению его коллекторного напряжения,При подаче внешней команды Пм оптопара остается выключенной, нотранзистор 49 открывается, а с вывода Ь поступает также внешнее напряжение отпирания це, При снятии напряженин команды 1), блок приходит висходное состояние,В случае превышения напряжения сетимаксимально допустимого уровняП сети мсРабатывает пороговый элемент 37 и на внешних выводах Л и кблока 11 появляется соответственнонапряжение ц и ц= О. При уменьшениинапряжения сети до уровня Цсети миц"сети ( Псети мокс блок приходит Висходное состояние,В случае превышения напряжениясети максимально допустимого уровня"сети ча.кс срабатывает пороговый элемент 37 и на внешних выводах т и цблока 11 появляется соответственнонапряжение ц и ц к = О. При уменьшении напряжения сети до уровня"сетя минПсетиПсети мокс блок приходит в исходное состояние.Стабилизированный конвертор работает следующим образом.После подачи напряжения сети П етивключается. источник 5 вспомогательных напряжений и блок 11 защиты отповышения и понижения напряжения сети,который сразу выдает напряжения наоткрывание транзистора 12 (ц ), наблокировку блока 7 защиты (ц ) и нулевой потенциал (ц) на одновибратордля подготовки его к запуску, На интервале времени (О-С,) транзистор 12открыт и напряжение . на конденсаторе 9 практически равно нулю. Причемнапряжение команды П может бытьподано в блок 11 защиты или в моментподачи напряжения сети, или послевключения посети: соответственно интервалы времени (О - ) и (с- г) нафиг,2,При достижении напряжения сетиОсе, нижнего порога срабатывания блока 11 защиты напряжения сети в моментвремени Т, снимаются отпирающее напряжение ц с базы транзистора 12 и блокирующее напряжение ца с входа блока7 защиты выходного напряжения и появляется напряжение цэ на входе одновибратора 10, который Формирует импульс напряжения ц заданной длительности ь 1 в блок защиты выходного напряжения для его блокировки на времязапуска преобразователя, В течениевремени (С- ) напряжение цс наконденсаторе 9 плавно нарастает доопорного значения, и происходит мягкий запуск преобразователя 1 с небольшими пусковыми токами и установ 1561168лени выходного напряжения за время р,ь, до номинального значения, Через время С снияается блокировка с блока 7 защиты, который переходит в состояние готовности к контролю величины выходного напряжения по минимуму и максимуму от номинального значения.При снятии напряжения команды Уоц в момент времени Сблок 11 защиты напряжения сети снимает напряжение цс входа одновибратора и подает напря,жение цг на вход транзистора 12 и ц на вход блоказащиты выхоцного найряжения. Напряжение ц на конденса, торе 9 практически сразу же спадает , до нуля, что приводит к снижению вы ходного напряжения конвертора также до нулевого значения. При этом блокзащиты выходного напряжения выключен напряжением цв, на базу силовых транзисторов преобразователя постоянно подано запирающее напряжение. При по даче напряжения команды Ио в момент 25 времени Т, происходит мягкий запуск преобразователя, .плавное установлениевыходного напряжения без выбросов и перевод блока 7 защиты выходного напряжения в рабочее сосгояние черезвремя ьПри йоявлении больших провалов напряжения сети происходит срабатывание блока защиты напряжения сети на интервале времени (С 6 - С 7) и отключение преобразователя на зто время. Послевосстановления напряжения Усе происходит автоматический мягкий запуск преобразователя аналогично процессу на интервале времени 14 -), Вы 40 ключение силового преобразователя на время провалов напряжения сети позволяет исключить выход из строя силовых транзисторов, возможный из-. за их работы в нештатном режиме. Разряд кон 45 денсатора 9 перед каждым последующим включением проводится для обеспечения мягкого запуска с небольшими пусковыми токами через силовые транзисторы преобразователя 1.50Для обеспечения гарантированного питания источника 5 вспомогательных напряжений на другой его вход может подаваться напряжение П от резервного маломощного источника.55Таким образом, предлагаемый конвертор по сравнению с известным имеет следующие преимущества; повышается надежность за счет введения блока эащиты от повышения и понижения напряжения сети, что позволяет исключить отказ силовых транзисторов, кроме того, расширяется функциональная воэможность данного устройства за счет обеспечения внешнего командного управления включением и выключением устройства при упрощении устройства.Формула изобретения1. Стабилизированный конвертор, содержащий преобразовательную ячейку, выход которой чеРез выпрямитель соединен с выходным Фильтром, широтно- импульсный модулятор, вьгход которого соединен с управляющими входами преобразовательной ячейки, а входы - с выходами усилителя и блока защиты выходного напряжения, источник вспомогательных напряжений, вход которого соединен с входными выводами, а выход - с шинами питания широтно-импульсного модулятора, усилителя, блока защиты выходного напряжения, первый вход которого соединен с выходом Фильтра и первым входом усилителя, опорный стабилитрон с параллельно включенным конденсатором, который соединен с вторым входом усилителя и с одной иэ шин питания, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при изменениях напряжения сети и расширения Функциональной возможности при упрощении. устройства за счет, совмещения Ьункций элементов схемы, в него введены управляющий одновибратор,первый и второй диоды, общий резистор, блок защиты от повышения и понижения напряжения сети, транзистор с коллекторным резистором подключен параллельно кондея" сатору и стабилитрону, блок защиты от повышения и понижения напряжения сети соединен .с шинами питания управляющего одновибратора и усилителя, а входом - с входами преобразователя и источника вспомогательных напряжений, причем блокирующий выход блока защиты от повышения и понижения напряжения сети соединен с базой транзистора, запускающий выход - с входом управляющего одновибратора и коммутирующий выход - через первый и второй диоды, последовательно соединенные с ними общий резистор с вторым управляющим входом блока защиты выходного напряжения, выход управляющего одновибратора соединен также через второй диод и общий резистор с вторым управляющим входом блока защиты вы- ходного напряжения.2. Конвергор по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блок защиты от повышения и понижения напряжения сети выполнен в виде двух пороговых элементов, один из входов которых через делитель напряжения подключен к клеммам напряжения сети, а два других входа - к источнику опорного напряжения, оптопары, диодная часть которой .через резистор и диоды соединена с выходами пороговых элементов, а триодная часть одним выводом - с плюсовой шиной питания, а другим выводом - с катодом диода и через двапараллельно включенных реэисторыхделителя с общей шиной питания, транэйстора, эмиттер которого соединен собщей шиной питания, коллектор - свыходной клеммой и через резистор сплюсовой шиной питания, а база - сосредней точкой одного иэ резисторногоделителя, причем средняя точка другого реэисторного делителя соединена сдругой выходной клеммой, анод диода,соединен с входной клеммой управления, а параллельно переходу эмиттер -база триодной части оптопары включенрезистор.1561168 Составитель А,ПишевсТехред Л. Сердюкова орре к тор М Шар опп едактор М.Петрова Тираж 496 ственнаго комитета по 113935, Москва, Ж-Эзводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, уп. 1 агарина, 10 Заказ ВНИИПИ 82Госуд ар обретени Раушская Подписноем и открытиям при ГКНТ СССР наб., д, 4/5