Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГОНАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания аппаратуры связи автоматики и телемеханики, а также в электротехнических системах.Известен стабилизированный преобразователь с защитой, в котором в цепи переменного тока предусмотрена ограничительная цепь с триаком, а также датчик ограничения тока нагрузки 1.Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности с блоком управления на входе, триггер защиты, подключенный ко входу блока управления, и Ю преобразовательных ячеек, каждая из которых через свой датчик тока подключена к своим вы ходным выводам 2.Недостатком такого преобразователя является то, что защита в нем осуществляется только для одного канала и только от перегрузки по току.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения, путем обеспечения защиты как источников положительной, так и от- З 0 2рицательной полярностей, а также повышения надежности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный преобразователь переменного,напряженияв постоянное введены исполнительный элемент защиты и В датчиков контроля постоянного напряжения, каждый из . которых включен параллельно соответствующим выходным выводом и через развязывающий диод подключен к первому входу исполнительного элемента защиты, который выполнен на трех усилителях постоянного тока на транзисторах и узла начальной установки триггера, состоящем из последовательной цепочки на конденсаторе, первом диоде и резисторе ивторого диода, подключенного паралдельно первому диоду и резистору, причем база первого транзистора подключена к первому входу исполнительного элемента защиты, эмиттер второго соединен со вторым входом исполнительного элемента защиты, подключенным через 0 вспомогательных развязывающих диодов к соответствующим датчикам тока преобл разовательных ячеек, коллекторы первого и второго транзисторов нодключены к базе третьего транзистора, кол-.лекторная нагрузка которого подключена к Б-входу упомянутого триггера, В-вход которого подключен к точке соединения диода и резистора узла начальной установки триггера, кроме того, в него введено И операционных усилителей, одними входами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, другими входами -к вновь введенному источнику опорного напряжения, а выходами через соответствующие развязывающие диоды - к первому входу исполнительного элемента защиты, а также в него введен один операционный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения соответствующем полярности, другой - к точке соединения катодов развязывающих диодов, анодами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, а выход - к первому входу исполнительного элемента защиты , кроме того, М датчиков контроля одной полярности подключены к одному входу соответствующих операционных усилителей, а Ь датчиков контроля другой полярности - к другому входу соответствующих операционных усилителей (М + Ь = Н), при этом другие входы операционных усилителей соединены с двумя вновь введенными источниками опорного напряжения разной полярности, а в исполнительный элемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединен с базой транзистора третьего усилителя постоянного тока, а база через ( вспомогательных развязывающих диодов с соответствующими датчиками тока преобразовательных ячеек, в него введен также второй оиерационный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения другой полярности, другой вход через Ь развязывающих диодов " к датчикам контроля соответствующих преобразовательных ячеек, а в исполнительный элемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединен с базой транзистора. третьего усилителя постоянного тока, а база через 1 вспомогательных развя" зывающих диодов - с датчиком контроля соответствующих преобразовательных(ячеек.Ца фиг. 1 - 5 показаны функциональные схемы преобразователя с вариантами.Устройство содержит усилитель 1 мощности, блок 2 управления,триггер 3 защиты, преобразовательные ячейки (по крайней мере одна) 44,ф Инагрузки 55", 1 параллельно включенные делители напряжения из резисторов бб" и 7 7 П " последовательно включенные с нагрузкойдатчика тока 88 , точки соединения резисторов 66 и 77подключены к развязывающим диодамИ9 9, которые через резистор 10подсоединены ко входУ тРанзистора 11первого усилителя постоянного тока,в эмиттерной цепи которого установлены резисторы 12 и 13, в коллекторной - резистор 14, СВ делитель изэлементов 15 и 16 подключен к источнику питания цепи защиты Ен, а точкасоединения этих элементов - к эмиттеру транзистора 11, выход которогосвязан со входом транзистора 17 выходного усилителя, в коллекторнойцепи которого включен делитель изрезисторов 18 и 19, в цепи смещенияустановлен резистор 20; диод 21,конденсатор 22 и цепь из диода 23и резистора 24 образуют узел началь 20 ной установки триггера, вспомогательные развязывающие диоды 2525"подключены к эмиттеру транзистора26 второго усилителя через резистор27 делителя напряжения 27, 28, ар 5 коллектор упомянутого транзистораподключен через резистор 29 к базевыходного усилителя, Два усилителяи выходной усилитель совместно сузлом начальной установки триггераобразуют исполнительный элемент защиты 30 (фиг. 1-3) .Между выходами делителей б.би,77 и развязывающими диодамия-99 Я "установлены операционныеусилители 3131 , а к другомувходу этих операционных усилителейподключен источник опорного напряжения паэтКроме того, между точкой соединения развязывающих диодов 99" "40 и выходом первого усилителя на транзисторе 11 установлен операционныйусилитель 32. Между выходами делите-лей б",б". и 7.,.7 ф и диодами 99установлены операционные усилители4 3131, а к другому входу этихуоперационных усилителей подключенисточник опорного напряжения 09 р.датчики токов источников 44"подключены через развязывающие диоды 3333 ко входу третьего усилителя на транзисторе 34 коллектортретьего усилителя подключен черезнагрузку 35 к базе выходного усилителя 17, а эмиттер транзистора 34 -к точке соединения резисторов 12 и55 13. Три усилителя и выходной усилитель совместно с узлом начальнойустановки триггера образуют исполнительный элемент защиты 36,60Датчики контроля напряжения б"б"и 77" подключены через диодыЪ99 ко входу операционного усилителя .7, к другому входу которого подключен источник опорного напря(фиг, 3) и при этом чувствительностьзащиты от перенапряжения на любомиз выходов повысится. Операционныйусилитель устанавливается между точкой соединения катодов диодов 99"и выходом первого усилителя иатранзисторе 11. Устройство работает,как. было описано ранее. Сигнал рассогласования при перегрузке от любого датчика перенапряжения поступает на соответствующий диод 99и-Ми затем на вход транзистора 11,Для защиты источников как положительной, так и отрицательной полярности (фиг. 4) делители контроляуровня напряжения нагрузок 5,5" 15 подключены к одному из входов операционных усилителей 3131 , к другому входу - один из двух источниковилив зависимости от полярностц контролируемого напряжения. Вы .ходы операционных усилителей черезразвязывающие диоды подключены ковходу транзистора 11 первого усилителя, Датчики тока источников 44"поцключены через развяэывающие диоды 25 3333" но входу третьего усилителяна транзисторе 34.В режиме нормальной работы транзисторы 11, 26, 34, 17 закрыты и невлияют на работу стабилизированногопреобразователя. При перегрузкепо току или перенапряжении на любойиз нагрузок 515 ф открывается одиниз транзисторов 11, 26, 34 (илинесколько одновременно), затем открывается транзистор 17 выходного усилителя и устройство работает аналогично описанному.Таким образом, предлагаемый стабилизированный преобразователь обеспечивает защиту от перегрузок, ко ротких замыканий и перенапряженийна любом из выходов как однополярных,.так и разнополярных источников выходных напряжений. 45 формула изобретения 50 55 жения 0 ; выходы операционныхусилителей 32 и 37 через диоды 38и 39 подключены ко входу первогоусилителя 11,Устройство работает следующимобразом,В нормальном режиме работы, т,е.при отсутствии перегрузок по однополярным источникам, а также перенапряжений на выходах транзисторы11 и 26 усилителей закрыты.Закрыт также транзистор 17. Элементами смещения являются резисторы12, 13, 27, 20. Напряжение на резисторах 12, 13, т.е. на конденсаторе15 является одновременно источникомэталонного наряжения. Элементы 21,22, 23, 24 устанавливают триггер3 в такое положение, что стабилизированный преобразователь выполняетсвои основные функции и на базы транзисторов усилителя мощности поступаютот блока 2 сигналы управления,При перегрузке в одной йз цепей,например 4", открывающий сигнал,образованный на датчике 8" через1 Идиод 2 5 развязки . поступает н а входтранзистора 2 6 и открывает , его . Открывается транзистор 1 7 , выходногоусилителя и сигнал с делителя 1 8 , 1 9поступает на Я-вход триггера 3 . Приэтом ВЯ-триггер устанавливается втакое положение , которое являетсязапрещающим дл я прохождения импульсов управления транзисторами усилителя мощности 1 , и преобр аэоват ельпрекращает генерацию импульсов навыход . При перенапряжении н а нагруз -ке , например 5 , сигнал с резистораИ/7 ю через диод 9 д, ограничительныйрезистор 10 поступает на вход транзистора 11. Он открывается, открывается также транзистор 17. Далееустройство работает, как было описано ранее.Для повышения чувствительностиработы устройства при наличии перенапряжений на любом из однополярныхвыходов целесообразно использоватьдополнительные операционные усилители (фиг. 2). Усилители 3131установленные между выходами делителей контроля напряжения и диодами99" улучшают качественные покаэатели защиты от перенапряжения.Устройство (фиг. 2) работает сле"дующим образомВ нормальном режиме работы сигнал,поступающий на входы усилителей3131 от источника.( и частиделителей 77 " таков, что транзистор 11 усилителя закрыт. При прре 1напряжении на любой иэ нагрузок 5 юготкрывается транзистор 11, затемтранзистор 17 и устройство работает,как было описано ранее.Для однополярных выходов целесообразно установить один дополни-,тельный операционный усилитель 32 . 6 1. Стабилизированный преобраэова" тель переменного напряжения в постоянное, содержащий усилитель мощности с блоком управления на входе, триггер защиты, подключенный ко входу блока управления, и Я преобразовательных ячеек, каждая из которых че-, рез свой датчик тока подключена к своим выходным выводам, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обесдечения защиты нагрузкиот перенапряжения и .повиаения надежности, в него введены исполнительныйэлемент защиты и Я датчиков контроляпостоянного напряжения, каждый иэкоторых включен параллельно соответствующим выходным выводам и через развязывающий диод подключен к,первому входу исполнительного элемента защиты, который выполнен на трех усилителях постоянного тока на тран" зисторах и узла начальной установки триггера, состоящего из последовательной цепочки на конденсаторе, первом диоде и резисторе и второго диода, подключенного параллельно первому диоду и резистору, причем база первого транзистора подключена к первому входу исполнительного элемента за" щиты, эмиттер второго транзистора соединен со вторым входом исполнительного элемента защиты, подключенным через Б вспомогательных развязывающих диодов к соответствующим датчикам тока преобразовательных ячеек, коллекторы первого и второго .транзисторов подключены к базе третьего транзистора, коллекторная нагрузка которого подключена к Я-входу упомянутого триггера, В-вход которого подключен к точке соединения диода и резистора узла начальной установки триггера.2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности защиты в него введено И операционных усилителей, одними входами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, другими входами - к вновь введенному источнику опорного напряжения, а ныходами через соответствующие разнязынающие диоды - к первому входу исполнительного элемента защиты.3, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности защиты, в него введен один операционный усилитель, один из входов которого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжения соответствующей полярности, другой - к точке соединения катодов развязывающих диодов, анодами подключенных к выходам соответствующих датчиков контроля, а выход - к первому входу исполнительного элемента защиты.4. Преобразователь по пп. 1, 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения защиты как источников положительной, так и отрицательной40 45 Источники информации,принятые но внимание при экспертизе1. Н. ИцггЬцгд, Р. Саче. СопгчоИЫц зюЫсМпд зцррбхез жЫЬ Ь ЯТ с 1 гсц 11 з, Е 3 ес 1 гопхсз, Р 7, 1977, р. 113-117.2. Кирсей В.Л., Гулый В.Д, и Пельтек И.ф. Устройство защиты и плавно" го запуска ВИП с бестрансформатор" ным входом. Сб. Проблемы миниатюризации и унификации ВИП РЭА",МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского. М 1979, с. 117, рис. 1. полярности, М датчиков контроля одной полярности подключены к одномувходу соответстнующих операционныхусилителей, адатчиков контролядругой полярности - к другому входусоотнетстнующих операционных усилителей (М + Ь = И), при этом другиевходы операционных усилителей соединены с двумя вновь введенными источниками опорного напряжения разной полярности, а в исполнительныйэлемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединенс базой транзистора третьего усилителя постоянного тока, а база через 15 Ь вспомогательных развязывающихдиодов с соответствующими датчикамитока преобразовательных ячеек.5, Преобразователь по п. 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с 20 целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения защиты как источников положительной, так и отрицательной полярности, н него введен второй опера ционный усилитель, один из входовкоторого подключен к вновь введенному источнику опорного напряжениядругой полярности, другой вход черезразвязывающих диодов - к датчикамконтроля соотнетствующих преобразова"тельных ячеек, а в исполнительныйэлемент защиты введен четвертый усилитель постоянного тока на транзисторе, коллектор которого соединен сбазой транзистора третьего усилителяпостоянного тока, а база через Ьвспомогательных развязывающих диодов - с датчиками контроля соответстзующих преобразовательных ячеек.8 Г) 6641 Составитель С. Ситкоенкова Техред Т,маточка Корректор Ю. Макаренк Редактор аказ 8089 7еаЮшЮВшюиеиашав ее шшеЕилиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 678 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, Ра