Стабилизированный источник вторичного электропитания

(54) СТАБИЛИЗИР ВТОРИЧНОГО ЭЛЕ (57) Изобретение от ке и может быть исп источниках питани ников. Цель изобре Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ Р 44ва и Г. Н. Сызько8)3032034, кл. 6 05 Р 1/56 ОВАННЪЙ ИСТОЧНИККТРОПИТАНИЯносится к электротехниользовано во вторичныхя телевизионных приемтения - повышение на(5)5 Н 02 М 3/335, 6 05 Р 2дежности путем повышения эффективности автоматической защиты от токовых перегрузок в низковольтных выходных цепях. Источник питания содержит сетевой выпрямитель, полупроводниковый ключ, индуктивный накопитель, формирователь сигнала куска, формирователь сигнала о режиме функционирования, узел запуска, цепь питания и устройство управления ключом. Введен узел определения перегрузки в низковольтных выходных цепях, содержащий транзистор, конденсатор 28 и четыре резистора 29 - 32. Благодаря этому повышается эффективность работы защиты, а следовательно обеспечивается полная надежность источника электропитания. 1 з.п, ф-лы, 5 ил.10 30 50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания телевизионных приемников,Цель изобретения - повышение надежности путем повышения эффективности автоматической защить от токовых перегрузок в низковольтных выходных цепях.На фиг. 1 представлена функциональная схема источника питания; на фиг, 2 - принципиальная схема узла определения перегрузки в низковольтных выходных цепях; на фиг, 3 - временные диаграммы работы источника питания в режиме возникновения токовой перегрузки в низковольтных выходных цзпях(э - зависимо "ть напряжения питания устройства управления от времени; б - зависимость напря:кения нэ входе формирователя внешчих блокирующих импульсов; в - изменение сопротивления нагрузки; г - напряжение на выходе уэлэ стабилизации питающих напряжений, д - напряжениз на выходе формирователя сигнала о режиме функционировани 5 источника Гитачия; е - напряжение на базе транзистора узла определения перегрузки в низковольтных выходных цепях; ж - напряжение на эмиттеое транзисто. ра узла определения перегрузки в низковольтных выходных цепях; э - ток на груэки низковольтного канала), нэ фиг. 4 - нагрузочная характеристика низковольтного выхода источника; на фиг, 5принципиальная электрическая схема источн,ка питания,Стабилизированнь й источник питания (фиг. 1) содержит сетевой вьпрямигель 1 с фильтром, полупроводниковьй кгкч 2, индуктивный накопитель 3 с обмоткой 4 намагничиванияя, обмоткой 5 обратной связи и вспомогательной обмоткой 6, выходной; - .ысоковольтной обмоткой 7 и выходной низковольтной обмоткой 8, формирователь 9 сигнала пуска, формирсватель 10 сигнала о режиме функционирования источника, узел 11 запуска, цепь 12 питания и устройство 13 управления транзисторным клочом, в состав которого входят узел 14 стабилизации питающих напряжений, формирователь 15 внешних бгокируощих имгульсов, схема 16 локальной автоматики, генератор .7 пилообразного напряжения, схема 18 определения перегрузки в высоковольтньх (ВБ) выходных цепях, усилитель 19 регулирования.и усилитель 2 С тока, Исочник содержит также узел 21 определения перегрузки в низковольтных(НВ) вькодных цепях, вьсоковольтный (ВВ) выпрямитель 22, низковольтный (НВ) выпрямитель 23, к ЕВ выпрямителю 22 подключена нагрузка 24, а к НВ выпрямителю 23 подключена нагрузка 25, В источник входит также емкостной накапитель 26 питающего напряжения,Узел определения перегрузки в низковольтных цепях содержит (фиг. 2) транзистор 27, конденсатор 28 и четыре резистора Стабилизированный источник питанияработает следующим образом,При подключении источника к напряжению первичной сети положительные полуволны синусоидального напряжения сетиподаются на узел 11 запуска, а с его выхода через емкостной накопитель 26 - на узел 14стабилизации питающих напряжений в устройстве 13. При этом заряжается емкость накопителя 26, Как только напряжение на емкости накопителя 26 достигает порогавключения стабилизаторов в узле 14 происходит покаскадное включение опорных напрякений, питающих все узлы устройства 13 управления, а также узел 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях, Одновременно напряжение с узла 11 запуска подается на усилитель 20 тока. Включениепоследнего по очереди стабилизатора в узле 14 вызывает подачу команды со схемы 16 локальной автоматики на включение усилителя 20 тока, на выходе которого появляется первый импульс тока, поступающий на силовой транзисторный ключ 2, замыкая его.При этом к обмотке 4 намагничивания прикладывается выпрямленное и отфильтрованное сетевым выпрямителем 1 напряжение сети, вследствие чего в обмотке 4 намагничивания протекает ток. Первыйимпульс тока в обмотке 4 намагничиванияпорождает во вспомогательной обмотке 6 напряжение, которое подается на вход цепи 12 питания, Далее с выхода цепи 12 питания снимается выпрямленное напряжение, необходимое для поддержания устойчивогопитания стабилизаторов в узле 14 и усилителе 20 тока,Во время действия импульса тока с выхода усилителя 20 тока происходит процесс накопления энергии в сердечнике индуктивного накопителя 3, а диоды вторичных выпрямителей 22 и 23 заперты. При этом расход энергии на нагрузки 24 и 25 отсутствует. После окончания действия импульса тока с выхода усилителя 20 тока диоды вторичных выпрямителей 22 и 23 открываются,и накопленная в сердечнике индуктивногонакопителя 3 энергия поступает в нагрузки 24 и 25. Образуемое на обмотке 5 напряжение обратной связи в то время, когда диодывторичных выпрямителей 22 и 23 открыты, прямо пропорционально выходным нэпря510 50 55 жЕНИЯМ ИСТОЧНИКД И ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В Качвотве входного сигндлд для формирователя 10 сигндла о режиме функционирования источника. д также для формирователя 9 синала пуска, который определяет момент окончания отбора энергии в нагрузки 24 и 25 и по этому признаку дает команду схеме 16 локальной автоматики на следующее включение усилителя 20 тока,Усилитель 19 регулирования и схема 18 определения перегрузки в ВВ выходных цепях, а также схема 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях, которые в качестве входного сигнала используют напряжения соответственно с первого и второго выходов формирователя 10 сигнала о режиме функционирования источника, имеют различный друг от друга порог срабатывания и включаются поочередно в зависимости от величины поступившего на их вход напряжения. Их выходные сигналы поступают на соответствующие входы схемы 16 локальной автоматики (выход узла 21 связан с входом схемы 16 через формирователь 15 внешних блокирующих сигналов) и являются для схемы 16 командой выключения усилителя 20 тока, Таким образом, эти три узла - усилитель 19 регулирования, схема 18 определения перегрузки в ВВ цепях и схема 21 определения перегрузки в НВ цепях через изменения длительности импульса тока с выхода усилителя 20 тока определяют количество энергии, подаваемой в сердечник индуктивного накопителя 3. а значит, управляют режимом работы ВИП,Генератор 17 пилообразного напряжения необходим для огранизации широтно- импульсной модуляции (ШИМ) в схеме 16 локальной автоматики,Порог срабатывания схемы 18 определения перегрузки в ВВ цепях выбран таким, что схема реагирует только на очень сильное поглощение энергии высоковольтной нагрузкой 24, либо вторичными цепями (например, при коротком замыкании всех витков обмотки 7 и 8). В практике, однако, часто требуется защитить от перегрузок низковольтные выходы, работающие от обмотки 8 с малым количеством витков. Короткое замыкание в низковольтных выходных цепях вызывает недостаточно большое изменение напряжения на входе схемы,18 определения перегрузки в ВВ цепях и, в этой связи, схема 18 от такого сигнала не срабатывает. Введенная схема 21 определения перегрузки в НВ цепях имеет собственный порог срабатывания, который позволяет выделить те изменения напряжения на выходе формирователя 10 сигнала о режиме функционирования источника, которые Возникают в результате короткого замыкания в НВ нагрузке 25 или же в НВ узлах" обмотке 8 и выпрямителе 23,Временные диаграммы, поясняющие работу источника в режиме токовой перегрузки при коротком замыкании в НВ выходных цепях, показаны на фиг, 3.Когда сопротивление нагрузки уменьшается до нуля (момент тк.з.) напряжение с выхода формирователя 10 сигнала о режиме функционирования источника резко падает до уровня А, который является порогом срабатывания узла 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях, и последняя включа ется, При этом на ее выходе и соответственно на входе формирователя 15 внешних блокирующих сигналов возникает напряжение достаточной величины, чтобы включился формирователь 15 внешних блокиру ющих импульсов, который подает сигнал запрета на схему 16 локальной автоматики.Тогда прекращается подача импульсов тока с выхода усилителя 20 тока на силовой транзисторный ключ 2, прекращается накопле ние энергии в индуктивном накопителе 3 и,как следствие, падают напряжения во всех нагрузках 24 и 25. Напряжение питания на входе узла 14 стабилизации питающих напряжений падает, так как напряжение с вы хода цепи 12 питания снижается до нуля, ипитание стабилизаторов осуществляется только от узла 11 запуска через емкостной накопитель 26, Это приводит к уменьшению напряжения на входе узла 14 стабилизации 35 питающих напряжений до порога выключения стабилизаторов (моменты т, тз, Т 5). Таким образом разрушаются условия питания всех узлов устройства 13 управления, а также узла 21 определения перегрузки в НВ 40 цепях.Пропадание напряжения питания выводит узел 21 определения перегрузки в НВ цепях из активного состояния. Теперь напряжение на входе формирователя 15 внеш них блокирующих сигналов начинает расти(интервалы т 1 - т 2, тз - 14, 1;,-тг) за счет импульсов пуска, поступающих нд узел 11 запуска от первичной сети, и наконец, вырастает до .значения, которое является порогом разблокировки источника (зона устойчивой работы - моменты 12, 14, тб). Когда напряжение на входе узла 14 стабилизации питающих напряжении за счет энергии сетевых импульсов пуска увеличивдется до определеннОгО ЗначЕния, внОвь вклЮчдЕтея уЗЕл 14 стабилизации питающих напряжений, и начинается новый цикл включения источника. Таким образом, при наличии признакакороткого замыкания в ньч рузке 25 ндкачка энергии в индуктивно;л нд пителе 3 произ 169546210 водится пачками импульсов, следующими с частотой 1 = 1/Т,В общем случае средний ток короткого замыкания тзо может быть выражен форму- лой тк.зо = . кзм (т) б 1,О огде кзм - амплитудное значение тока короткого замыкания;ти - длительность импульса тока в НВ нагрузке;Т - продолжительность цикла "Включение-выключение" конвертора ВИП (фиг. Зз),К - количество импульсов в цикле.Схема 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях на один вход получает опорное напряжение, вырабатываемое узлом 14 стабилизации питающих напряжений (фиг. 1), размещен ным внутри устройства 13 управления. Опорное напряжение возникает независимо от схемы 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях как только напряжение питания О 9 устройства 13 управления достигает значения Овкл (моменты времени т 2, 14, 16 на фиг. 3). На другой вход схемы 21 подается выпрямленное напряжение Оос, выделенное с обмотки 5 обратной связи формирователем 10 сигнала о режиме функционирования источника. В случае короткого замыкания в низковольтной цепи напряжение Оос значительно уменьшается.Как только это напряжение уменьшится ниже порогового значения Опор, заданного от узла 14 стабилизации питающих напряжений схема 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях подключает к формирователю 15 блокирующих сигналов напряжение такой величины в зоне блокировки, которое способно вызвать запрет прохождения на полупроводниковый ключ 2 импульсов управления, Это значит, что будет сорван ток во всех вторичных обмотках индуктивного накопителя (в короткозамкну" тых тоже), Как следствие подпитка устройства 13 управления через цепь 12 питания будет прекращена, Поэтому устройство 13 управления через некоторое время выключается (моменты т 1, тз, т 5 на фиг, 6), Одновременно выключается и узел 14 стабилизации питающих напряжений для устройства 13 управления, пропадает, напряжение О 1 на входе схемы 21, т,е. будут разрушены условия работы схемы 21, что приводит к снятию запрета прохождения импульсов управления на полупроводниковый ключ 2 от устройства 13 управления, Теперь начинается новый цикл запуска устройства 13 управления через узел 11 запуска. 25 30 35 40 45 50 55 Количество й импульсов тока в НВ нагрузке 25 определяется двумя факторами: продолжительностью цикла выхода конвертора в режим равновесия энергии, подаваемой в индуктивный накопитель 3 от сетевого выпрямителя 1 и снимаемой с него на нагрузки 24 и 25, а также временем задержки срабатывания схемы 21 определения перегрузки в НВ выходных цепях. Ввиду малого значения параметра й за период Т среднее значение тока к.з,о короткого замыкания намного ниже максимального значения тока нагрузки в НВ цепи (фиг, 3),Принципиальная электрическая схема определения перегрузки в НВ выходных цепях (фиг. 2) состоит из резисторов 29-32, транзистора 27 и конденсатора 28. Транзистор предназначен для подачи напряжения блокировки на вход формирователя 25 внешних блокирующих импульсов в режиме короткого замыкания в НВ выходных цепях. Транзистор 27 размещен на выходе мостовой схемы, одно плечо которой состоит из резисторов 29 и 30 и включенного последовательно им источника напряжения Оос величина которого определяет состояние равновесия мостовой схемы. Второе плечо мостовой схемы содержит резисторы 31 и 32 и по существу задает порог срабатывания самой схем. Пока режим короткого замыкания в НВ выходных цепях отсутствует мостовая схема находится в состоянии равновесия и соблюдается условие: потенциал в точке А рА равен потенциалу в точке В рвР РвПри возникновении режима к,з. в НВ выходных цепях изменяется значение напряжения Оос. Это возмущение нарушает равновесие мостовой схемы и при условиирд-рв 0,П Ввключается транзистор 2 П, При этом напряжение, падающее на резисторе 32, появляется на выходе схемы и подается на вход формирователя 15 внешних блокирующих импульсов,Формула изобретения 1. Стабилизированный источник вторичного электропитания, содержащий сетевой выпрямитель, к выходу которого через полупроводниковый ключ подключена первичная обмотка индуктивного накопителя, выходные обмотки которого подключены к высоковольтному и низковольтному выпрямителям, а обмотка обратной связи подключена к входам формирователей сигнала пуска и сигнала о режиме функционирования источника, узел запуска, входом подключенный к входу сетевого выпрямителя, 1695462 10цепь питания, входом подключенная к вспомогательной обмотке индуктивного накопителя, устройство управления ключом, включающее в себя узел стабилизации питающих напряжений, генератор пилообразного напряжения, узел определения перегрузки в высоковольтных цепях, усилитель регулирования и формирователь внешних блокирующих импульсов, выходами подключенные к входам схемы локальной автоматики, выходом через усилитель тока подключенной к управляющему входу полупроводникового ключа, причем управляющие входы узла стабилизации питающих напряжений и усилителя тока устройства управления ключом через емкостной накопитель подключены к выходам узла запуска и цепи питания, первый выход формирователя сигнала о режиме функционирования подключен к входам усилителя ретулирования и схемы определения перегрузки в высоковольтных цепях устройства управления ключом, а выход формирователя сигнала пуска подключен к запускающему входу схемы локальной автоматики, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем повышения эффективности защиты от токовых перегрузок в низковольтных цепях, в него введен узел определения перегрузки в низковольтных цепях, первымвходом подключенный к второму выходу5 формирователя сигнала о режиме функционирования, вторым входом - к выходу узластабилизации устройства управления ключом, а выходом - к входу его формирователяблокирующих импульсов,102, Источник по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что узел определения перегрузки в низковольтных цепях содержит транзистор, че.тыре резистора и конденсатор, причем15 первый вывод первого резистора, параллельно которому подключен конденсатор,подключен к базе транзистора, а второй вывод указанного резистора является первымвходом узла определения перегрузки, пер 20 вые выводы второго и третьего резисторовобъединены и являются вторым входом узлаопределения перегрузки, а их вторые выводы подклюЧены соответственно к базе измиттеру транзистора, причем последний25 через четвертый резистор подключен к общей шине, а коллектор транзистора является выходом узла определения перегрузки.1695462Составитель С.Коняхин Редактор И,Касарда Техред М,Моргентал Корректор Н. Корол Заказ 4170 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101