Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения с защитой

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО,напр ность уп- широтпри норГОСУДАРСТБЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Винн 1 п 1 кий завод радиотехническойаппаратуры(56) Лвторское свидетельство СССРР 1367113, кл. Г 02 Г 3/335,1 02 11 7/12, 29.05.86.(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения являетсяповышение надежности прп включениистабилизированного преобразователяпостоянного напряжения с защитой наоборванную цепь обратной связи. Привключении преобразователя на оборван -ную цепь обратной связи дололнитель 1. 1 02 М 3/335, Н 02 1 7/12 и ш; ко г;оратор 30 шунтирует вы д 34рното лелптеля 31 опорного 1 яжспп, и выходе 33 которого напряжение уменьшается до некоторого заданного значеш 1 я. Ца выход усилителямощности 2 поступают управляющиеимпульсы, длительность которых равнаменьшей ио величине длительностипмпул;,сов, поступающих с выхода широтно - ;сгпульсного модулятораивн;оца дополнительного широтно-им",ульспого модулятора 29, Дополнильный широтно-импульсный модулятор29 Формирует импульсы, длительностькоторых постоянна и соответствуетзаданному уровню ограничения выходного напряжения преобразователя приобрыве цепи обратной связи,вс.егда меньше, чем длительноравляющих импульсов с выходано в импульсно модулятора 1мальной работе, 1 ил,ного компаратора 30, один вход 35которого подключен к выходу делителя11 напряжения, а другой вход 36 подключен к выходу второго делителя 32опорного напряжения, Один вывод 37второго делителя 32 Опорного напряжения подключен к одному выводу 38 первого делителя 31 опорного напряжения и выходу источника 23 опорного напряжения. Другой вывод в горого делителя 32 опорного напряжения подключен к другому выводу первого делителя 31 опорного напряжения и выходу 1 О преобразователя,Стабилизированный преобразовательпостоянного напряжения с зашитой работает сгецую 1 гг обра 5 ОМ,При нормаьпой работе преобразователя на вход 8 широтно-.пмпульсноГО иОД л 5 тора11 одаетс я усг 1 егггл 1с 1 а 11 Ра с соглссОБг 1151, 3 ГО 111 и Р 5 Бе ние вырабатывается усидителом 13сигнала рассогласовагги 51, на входыкоторого подается папряжение, пропорциональнос разности напряжений выхода преобразователя и источника 23опорного напряжения. В зависимости отзначения усиленного сигнала рассогласования циротно-импульсный модуляторФормирует управляющие импульсыопрецеленной длительности для управления усилителем 2 мощности. Приэтом с выхода дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 управляющие импульсы отсутствуют. 1476574Изобретение относится к электро -технике и может быть применено вустройствах вторичного электропитанияих защиты и контроля,Целью изобретения является повышение надежности при включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой наоборванную цепь обратной связи, ОНа чертеже представлена .Функциональная схема стабилизированногопреобра зователя постоянного напряжения с защитой.Преобразователь содержит широтноимпульсный модулятор 1, выходом под 1 тпоченньгй к управляющему входу усилителя 2 мощности, входом предназначенного для. подключения к источи 1 у3 питани 51а Выходом под 1 лгОченного к 20первичной обмотке 4 грансформатора 5,вторичная обмотка 6 которого черезвыпрямитепь 7 подключена г Фильтрувыходы 9 и 10 которого подключенык делителю 11 напряжения и служат выходом преобразователя, Выход делителя 11 напряжения подключен к одному .входу 1 2 усилителя 13 сигнала рассогласования и одному входу 14 блока15 защиты по напряжению, один выход 3016 которого подключен к одному входу17 широтно-импульсного модулятора 1,другой вход 18 которого подключенк выходу усилителя 13 сигнала рассогласования, другой вход 19 которогоподключен к другому входу 20 блока15 защиты по напряженгго, одномувходу 21 компаратора 22 и выходу источника 23 опорного напряжения, Дополнительная вторичная обмотка 24 40трансформатора 5 через амплитудныйдетектор 25 подключена к другомувходу 26, компаратора 22, выход 27которого подключен к выходу делителя.11 напряжения. Другой выход 28 блока15 защиты по напряжению предназначендля подключения к цепям контроля исигнализации,В преобразователь введены дополнительные широтно-импульсный модулятор29, дополнительный компаратор 30,первый 31 и второй 32 (Е, г 2) делители опорного напряжения. Выход дополнительного широтно-импульсногомодулятора 29 подключен к выходуширотно-импульсного модулятора 1, авход - к выходу 33 первого делителя31 опорного напряжения, выход 34 ко"торого подключен к выходу дополнитель Присутствующие при работе преоб - разователя импульсы напряжения на вторичной обмотке 6 трансформатора 5 выпрямляются выпрямителем 7, сглаживаются Фильтром 8, в результате чего на выходные выводы 9, 10 преобразователя поступает постоянное напряжение. При воздействии возмущающих Факторов (изменение входного напряжения, тока нагрузки) и вызванном ими увеличении (уменьшении) выходного напряжения увеличивается (уменьшается) разность значений напряжений на входах усилителя 13 сигнала рассогласования. Это в свою очередь приводит к уменьшенггю (увеличению) длительности уп - равляющих импульсов, Формируемых широтно-импульсным модулятором 1, чем и осуществляется стабилизация выходного напряжения преобразователя,При увеличении (уменьшении) выходного напряжения свыше заданных значений, выставляемых при настройкеблока 15 защиты по напряжению и определяемых конкретной нагрузкой, наодном выходе 16 блока 15 защиты понапряжению появляется отрицательноенапряжение, поступающее на один вход17 широтно-импульсного модулятора 1,При этом широтно-импульсный модулятор 1 прекращает формирование управляющих импульсов, что приводит к эапиранию усилителя 2 мощности, Одновременно на другом выходе 28 блока15 защиты по напряжению появляетсяаварийный сигнал, который может использоваться для отключения стабили-. 15зированного преобразователя иливключения аварийной сш нализации атакже для формирования специальногоуправляющего сигналя,При этом подается сигнал неиспраности преобразователя, включаетсяиндикация "ЛВЛРИ 51" и происходит отключение преобразователя от питающегонапряжения,При включении преобразователя ца 25один вход 21 компаратора 22 поступа -ет напряжение от источника 23 опорного напряжения. На другом входе26 компаратора 22 (в первый моментзапуска преобразователя) напряжение 30равно нулю, так как отсутствуют импульсы напряжения на обмотках трансформатора 5, При этом компаратор 22своим выходом 27 шунтирует выходделителя 11 напряжения,На время пусковых переходных про - цессов в самом преобразователе (на время достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, 40 усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 своих установившихся значений) компаратор 22 своим выходом 27 шунтирует выход делителя 11 напряжения. При этом на одном входе 35 дополнительного компаратора .30,напряжение равно нулю, а на другой его вход 36 поступает напряжение с выхода второго делителя 32 опорного напряже 50 ния, Дополнительный компаратор 30 своим выходом шунтирует выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения, При этом напряжение на выходе 33 первого делителя 31 опорного напряжения уменьшается до некоторого заданного значения, выставляемого.при настройке преобразователя в зависимости от того на каком уровне необходимо ограничить значение выходного напряжения преобразователя.В момент достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтно- импульсного модулятора 29 своих установившихся значений широтно-импульсный модулятори дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 начинают формировать управляющие импульсы, На вход дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 поступает напряжение с выхода 33 пер; вого делителя 31 опорного напряжения, поэтому дополнительный широтно- импульсный модулятор 29 формирует импульсы, длительность которых постоянна ц соответствует заданному уровню ограничения выходного напряжения преобразователя но всегда меньше, чем длительность управляющих импульсов с выхода шцротно-импульсного модулятора 1 прц нормальной работе. Пригом па вход усилителя 2 мощности поступают управляющие импульсы, длительность которых равна меньшей по БРпцццце длительности импульсов поступающих с выходов широтно-импульспого модулятора 1 и дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 (логическое суммирование указанных импульсов происходит непосредственно в выходных каскадах модуляторов 1 и 29). В результате этого на вторичных обмотках 6 и 24 трансформатора 5 появляются ьмпульсы напряжения, Появляющееся напряжение на выходе амплитудного детек тора 25 поступает на другой вход 26 компаратора 22, При этом компаратор 22 перестает шунтировать выход делителя 11 напряжения, На один вход 12 усилителя 13 сигнала рассогласования, один вход 14 блока 5 защиты по напряжению и один вход 35 дополнительного компаратора 30 начинает поступать напряжение, значение которого пропорционально значению напряжения с выхода преобразователя, При достижении данным напряжением значения, рав-. ного значению напряжения с выхода второго делителя 32 опорного напряжения, дополнительный компаратор 30 перестает шунтировать выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения. При этом напряжение на выходе 33 первого делителя Э опорного напряже 5 147ния увеличивается, а дополнительныйширотно-импульсный модулятор 29перестает формировать импульсы управления. На вход усилителя 2 мощностиуправляющие импульсы поступают толькос выхода широтно-импульсного модулятора 1. Таким образом, при нормальной работе преобразователя длительность управляющих импульсов на входеусилителя 2 мощности равнадлительности импульсов, формируемых широтно-импульсным модулятором 1.При нормальном включении преобразователя (при отсутствии обрывацепи обратной связи) дополнительныйширотно-импульсный модулятор 29должен прекратить формирование импульсов управления до момента времени, соответствующего достижению выходным напряжением преобразователясвоего номинального значения, Этосвязано с необходимостью обеспеченияна нагрузке преобразователя (по окончании переходного процесса установления выходного напряжения) стабилизированного напряжения, что выполняется только при условии формированияуправляющих импульсов с выхода широт.но-импульсного модулятора 1,Исходя из изложенного должно выполняться следующее условие:0 ) ф3агде 0 - напряжение на выходе делителя 11 напряжения при номинальном значении выходного напряжения преобразователя;- напряжение на выходе источника опорного напряжения;К ,Е. - значения сопротивлений резисторов соответственноверхнего и нижнего плечейвторого делителя опорногонапряжения,После преобразований выражения(2)ЕТаким образом, выбор значений сопротивлений резисторов второго делителя опорного напряжения должен удовлетворять условию (2).В случае одновременного запуска системы Н параллельно работающих преобразователей постоянного напряжения на общую магистраль нагрузки б 5746в каждом из преобразователей происходит описанный выше процесс включения, При этом осуществляется независимый пуск преобразователей за счетотключения соответствующих входовусилителя сигнала рассогласования иблока защиты по напряжению от выходаделителя напряжения в каждом из преобразователей на время переходного процесса. Этим устраняется ложное срабатывание блока защиты по напряжениюв момент пуска системы Н параллельновключенных преобразователей.При выходе из строя преобразователя, работающего в системе Б параллельно включенных преобразователей,пропадают импульсы напряжения на вторичных обмотках трансформатора 5Напряжение на выходе амплитудногодетектора 25 становится равным нулю,при этом компаратор 22 своим выходом2/ шунтирует выход делителя 11 напряжения, Па одном входе 14 блока 525 защиты по напряжению устанавливаетсянапряжение, уровень которого соответ-.ствует логическому нулю, Это приводитк его срабатыванию,Аварийный сигнал, появляющийсяна другом выходе 28 блока 5 защитыпо напряжению, может использоватьсяв качестве сигнала на отключение,сигнала включения аварийной сигналиЬации и специального упреждающего35сигнала. При этом в систему электропитания подается информация о возникновении неисправности преобразователя, включается индикация "АВАРИЯ"и происходит отключение преобразова 40 теля от питающего напряжения, чтопозволяет оперативно выявить неисправный преобразователь в системе М параллельно работающих преобразователейпостоянного напряжения на общуюмагистраль нагрузкиПри выходе из строя стабилизированного преобразователя постоянногонапряжения либо при внезапном идлительном пропадании питающего напряжения пропадают импульсы напряжения на вторичных обмотках б и 24трансформатора,5. Напряжение на выходе амплитудного детектора 25 становится равным нулю, при этом компаратор 22 своим выходом 27 шунтируетвыход делителя 11 напряжения.На одном входе 14 блока 15 защитыпо напряжению устанавливается напряжение логического нуля. Благодаря1 О В момент достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, усилителя 13 сигнала рассогласования и дополнительного широтно- импульсного модулятора 29 своих усприсутствию на другом его входе 20 напряжения источника 23 опорного напряжения блок 15 защиты по напряжению срабатывает. Появление аварийного сигнала соответствует моменту пропадания импульсов напряжения на вториньх обмотках трансформатора 5, т.е. аварийный сигнал появляется раньше, чем выходное напряжение преобразователя достигнет порога срабатывания блока защиты по минимальному уровню выходного напряжения.При включении преобразователя ца оборванную цепь обратной связи (обрыв связи делителя 11 напряжения с выходами 9, 1 О преобразователя) ца один вход 2 компаратора 22 ос пает напряжение от с .:. ОпОРнОГО цапряжеци 5 . 11 г друго 1 1;,.1:, 26 компаратора 22 (в первый момен запуска преобразователя) ц. Ря;е;: равно нулю, так как отсутсгвуют импульсы напряжения ца обмотках трансформатора 5. При этом компаратор 75 22 своим выходом 27 шуцтирует выход делителя 11 напряжения.На время пусковых переходных процессов в самом преобразователе (на время достижения напряжениями питания широтно-импульсного модулятора 1, усилителя 3 сигнала рассогласования и дополнительного широтно-импульсцого модулятора 29 своих .установившихся значений) компаратор 22 своим выходом 27 шуцтирует выход делителя 11 напряжения. При этом ца одном входе 35 дополнительного компаратора 30 напряжение равно нулю, а на другой его вход 36 поступает ца пряжение с выхода второго делителя 32 опорного напряжения. Дополнительный компаратор 30 своим выходом шунтирует выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения, При этом напряжение на выходе 33 первого делителя 31 оцорного напряжения уменьшается до некоторого заданного значения, выставляемого при настройке преобразователя в зависимости от того, на каком уровне необходимо ограничить значение выходного напряжения преобразователя при обрыве цепи обратной связи. тацовившцхся значений широтно-импульсный модулятор 1 и дополнительный широтно-импульсный модулятор 29 начинают формировать управляющие импульсы, При этом ца вход усилителя 2 мощности поступают управляющие импульсы, длительность которых равна меньшей по величине длительности импульсов, поступающих с выходов широтно-импульсного модулятора 1 и дополнительного широтно-импульсного модулятора 29 (логическое суммирование указанных импульсов происходит непосредственно в выходных каскадах модуляторов 1 и 29).Так как ца вход дополнительного ; ., -;.уьсного модулятора 29ц,цряжецце с выхода 33цггеля 31 опорного напряженя, к торое является заданным при цсР.,е, то дополнительный цротцо- ипуцьсный модулятор 29 формирует импульсы, длительность кото;и:; осолин и соответствует задан.: урсцю ограничения выходного :,: жецця преобразователя при обры;,. обратной связи. При этом длительность импульсов управления ,. цыхо ге дополнитехьного широтно у;ьсцого модулятора 29 всегда меньше, чем длительность управляющих импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 1 при нормальной работе, т.е. ца вход усилителя 2 мощности поступают управляющие импульсы, длительность которых равна длительности импульсов управления с выхода дополнительного широтно-импульсного модулятора 29.В результате этого на вторичных обмотках 6 и 24 трансформатора 5 появляются импульсы напряжения, Появляющееся на выходе амплитудного детектора 25 напряжение поступает ца другой вход 26 компаратора 22, При этом компаратор 22 перестает шунтировать выход делителя 11 напряжения. Однако из-за отсутствия связи между делителем 11 напряжения и выходом 9 (или 10) преобразователя напряжение ца выходе делителя 1 напряжения равно нулю, При этом дополнительный компаратор 30 своим выходом продолжает шунтировать выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения, а на выходе 33 первого делителя 31, опорного напряжения сохраняется уменьшенное значениеПри обрыве ц"пи обратной связи в работающем преобразователе напряжение на выходе целителя 11 напряже - ния становится равным нулю. При этом дополнительный компаратор 30 своим выходом шунтирует выход 34 первого делителя 31 опорного напряжения. Напряжение на выходе 33 первого делителя 31 опорного напряжения уменьшается до некоторого заданного значения, выставляемого при настройке преобразователя в зависимости от того, на каком уровне необходимо ограничить выходное напряжение преобразователя при обрыве цепи обратной связи. 50 напряжения, определяющее уровеньограничения выходного напряжения преобразователя. Длительность управляющих импульсов на входе усилителя2 мощности определяется длительностьюимпульсов с выхода дополнительногоширотно-импульсного модулятора 29,При этом выходное напряжение преобразователя нарастает до значения, определяемого данной длительностьюуправляющих импульсов, т.е. производится ограничение значения выходно"го напряжения преобразователя налюбом уровне и прекращается его нарастание свыше заданного предела,что повышает надежность,По прошествии времени задержкисрабатывания блока 15 защиты по на"пряжению (в части защиты по понижению выходного напряжения свышезаданного значения) на одном выходе1 б блока 15 защиты по напряжению появляется отрицательное напряжение,поступающее на один вход 17 широтноимпульсного модулятора 1, При этомширотно-импульсный модулятор 1 прекращает формирование управляющихимпульсов, что приводит к запираниюусилителя 2 мощности. Одновременнона другом выходе 28 блока 15 защитыпо напряжению появляется аварийныйсигнал, который может использоватьсядля отключения стабилизированногопреобразователя или включения ава 35рийной сигнализации, а также дляформирования специального управляюш -го сигнала. При этом подается ;.игналнеисправности преобразователя, включается индикация "АВАРИЯ" и происходит отключение преобразователя отпитающего напряжения. В результате производится ограничение значения выходного напряжения преобразователя на заданном уровне при обрыве цепи обратной связи, что повышает надежность.Одновременно с этим срабатывает блок 15 защиты по напряжению (в части защиты по понижению выходного напряжения свыше заданного значения). При этом широтно-импульсный модулятор 1 прекращает формирование управляющих импульсов, что приводит к запиранию усилителя 2 Мощности, Далее все процессы аналогичны описанным выше.Предлагаемое техническое решение имеет технико-экономические преимущества перед известным техническим решением.Таковыми являются повышение надежности стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой при включении его на оборванную цепь обратной связи и обрыве цепи обратной связи в работающем преобразователе. При указанном включении преобразователя (и при обрыв цепи обратной связи в работающем преобразователе) производится ограничение значения выходного напряжения преобразователя на любом заданном уровне, безопасном для нагрузки. В результате этого устраняется вероятность сбоев в работе нагрузки либо выход нагрузки из строя при включении преобразователя на оборванную цепь обратной связи (или при обрыве цепи обратной связи в работающем преобразователе), что повышает надежность.Кроме того устраняются критические режимы работы элементов преобразователя (например, конденсаторов фильтра, диодов выходного выпрямителя) при указанном режиме работы преобразоватегя, что также повышае его нлвежность,Формула изобретенияСтабилизированный преобразовательпостоянного напряжения с защитой по авт. св, Р 1367113, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности при включении стабилизированного преобразователя постоянного напряжения с защитой на оборванную цепь обратной связи, в него введены дополнительный широтно-им12 напряжения;напряжение на, выходеде 11 те,я напряжения приОНальном з 11 ачении выходного напряжения преобр 1 30 В 1 теЛЯСоставитель О,МещеряковаТехред М.Ходанич Корректор С, Черни Редактор А.Маковская Заказ 2166/55 Тираж 647 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раупская наб., д. 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 11 147657 пульсный модулятор, дополнительный компаратор, первый и второй делители опорного напряжения, причем выход дополнительного широтно-импульсного5 модулятора подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, а вход - к первому выходу первого делителя опорного напряхепия, второй выход которого подключен к выходу 10 дополнительного компаратора, один вход которого подключен к выходу делителя напряжения, а другой вход - к выходу второго делителя опорного напряжения, один вывод которого под ключен к одному выводу первого делителя опорного напряжения и выходу источника Опор 01 О 1 ар:Ье 1 я, дру- ГОЙ выв 01 Р 1 О 1-;г;1; Я 1;-,;ЯО О напряженЯ 110 к," е., .,го,.-, к воду первого де 1: о о нацр 1. -жения и соответствующему выходу преобразователя, при этом значения сопротивлений резисторов второго делителя опорного напряяения определяют из условияПол)Ж1,Ргде Е,Й - значения сопротивленийрезисторов соответственно верхнего и нижнеГоплечей второго делителяопорного напряжения;11 - напряже 1 ше на выходеописточника опорного