Устройство электропитания с защитой по току и по минимальному значению напряжения

 

1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАШИТОЙ ПО ТОКУ И ПО МИНИМАЛЬНОМУ ЗНАЧЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее блок для защиты с выводом для подключения сигнала о величине контролируемого параметра и выводом для подключения к исполнительному элементу, узел включения, выходом соединенный с разрешающим входом блока для зашиты, управляющий элемент, регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного последова- . тельно с выходными выводами узла подачи базового тока, включенного между его коллектором и базой, и транзистора, включенного между базой силового транзистора и общей шиной устройства, а также дополнительный источник питания, отличающе. еся тем, что, с целью обеспечения своевременного включения защиты, узел включения выполнен на двух оптронах - тиристорном и аналс говом, при этом светодиоды обоих оптронов соединены последовательно между собой и подключены к вькоду управляющего элемента, а фототиристор и фотодиод соответственно первого и второго .оптронов вместе с введенным в регулирующий элемент резистором также соединены последовательно и подключены к выходам различной полярности дополнительного источника питания, который выполнен двухполярным, а обшие точки фототиристора и фотодиода оптронов и указанного резистора с фотодиодом второго оптрона подключены соответственно . к разрешающему входу блока для защиты и к базе транзистора регули руюшего элемента . 2.Устройство по п. 1, отличающе е с я тем, что, с целью полу1ения § гальванической развязки между входными (О и выходными выводами, в него введены последовательно включенные между реС гулирующим элементом и выходными выводами преобразователь напряжения и выпрямитель. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и чающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического подключения к потребителю после его выхода на режим нормального выходного напряжения и оо функционирования защиты при любой степе-j ни перегрузки с начала работы на потреtc tc битель, в него введен выходной каскад, включающий в себя реле, через замыкающие контакты которого выход регулирующего элемента связан с выходными выводами ,, причем управляющий вход выходного каскада подключен к обшей точке фототиристора и фотодиода соответственно первого и второго оптронов узла включения защиты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дп Г 05 F 1/58

--.««

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1 ) 3361643/24-07 (22) 24.09.81 (46) 30.03.83. Бюл. № 12 (72) В. H. Скачко (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР № 696434, кл. Cj 05 F 1/58, 1979.

2. Унифицированные блоки питания

ЕС ЭВМ УБП 2,4B/3A ЕС-0901, УБП 5В/3, 6А EC-0905, УБП 6, ЗВ/ЗА EC-0908 и др. Техническое описание вж. 2.087.172. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАШИТОЙ ПО ТОКУ И ПО

МИНИМАЛЬНОМУ ЗНАЧЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее блок цля зашиты с вывоцом цля подключения сигнала о величине контролируемого параметра и вывоцом цля подключения к исполнительному элементу, узел включения, выхоцом сое циненный с разрешающим вхоцом блока цля зашиты, управляющий элемент, регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного послецовательно с выхоцными выводами узла подачи базового тока, включенного межцу

его коллектором и базой, и транзистора, включенного межцу базой силового транзистора и обшей шиной устройства, а также дополнительный источник питания, о т л и ч а ю ш е. е с я тем, что, с целью обеспечения своевременного включения защиты, узел включения выполнен на цвух оптронах - тиристорном и анало говом, при этом светоциоцы обоих оптронов соецинены послецовательно межцу собой и подключены к выхоцу управляю

„„SU„„1008722 А щего элемента, а фототиристор и фотоциоц соответственно первого и второго оптронов вместе с ввеценным в регулирующий элемент резистором также соецинены последовательно и подключены к выхоцам различной полярности цополнительного источника питания, который выполнен цвухполярным, а общие гочки фототиристора и фотоциоца оптронов и указанного резистора с фотодиоцом второго оптрона подключены соответственно . к разрешающему вхоцу блока цля зашиты и к базе транзистора, регулирую|дега элементаа.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю ° щ е е с я тем, что, с целью получения гальванической развязки между входными и выхоцными вывоцами, в него введены послецовательно включенные между регулирующим элементом и выхоцными вывоцами преобразователь напряжения и выпрямитель.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью обеспечения авто апатического поцключения к потребителю после его выхода на режим нормального выходного напряжения и функционирования зашиты при любой степени перегрузки с начала работы на потребитель, в нега ввецен выходной каскад, включающий в себя реле, через замыкаю- © щие контакты которого выхоц регулирующего элемента связан с выходными выводами,. причем управляющий вхоц выходного каскаца подключен к обшей точке фототиристора и фотоциоца соответственно перг ваго и второго оптронов узла включения зашиты.

1 1008

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания радиоэлектронной аппаратуры, имеющим защиту or перегрузки и по выходному напряжению, и предназначено для использования в блоках электропитания различных элекгрорадиогехнических устройств.

Известен источник питания с зашитой, в котором момент включения зашиты мини-10 мального предела определяется автоматически путем анализа формы нарастания его выходного напряжения (11

Опнако известное устройство сложно, его анализатор напряжения имеет, как минимум, операционный усилитель, два транзисгора, диод, тиристорный опгрон, четыре конденсатора, пять резисторов и двухполюсный источник собственного питания. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство электропитания с защитой по току и по минимальному значению напряжения, содержащее блок для защиты с выводом 2$ для подключения сигнала о величине контролируемого параметра и выводом для подключения к исполнительному элементу, узел его включения, выхопом соединенный с разрешающим входом блока для зашиты, $0 управляющий элемент,, регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного последовательно с выходными выводами, узла подачи базового гока, включенного между его коллектором и базой, и транзисгора, включенного между базой силового транзистора и обшей шиной устройства, а также дополнительный источник питания (2Q

Недостатком этого устройства является ro, что в нем невелика временная точность включения зашиты, так как его узел включения зашиты представляет собой. реле времени. Низкая временная точность включения зашиты в таких устройствах является цля них принципиальной, потому что процессы нарастания выходного напряжения на конденсаторе БС-цепи реле времени имеют различную природу, проходят независимо друг or друга в различных частях его схемы и поэтому ае могут совпадать во времени при всех условиях эксплуатации: изменении тока нагрузки, входного напряжения, темпе1 ратуры окружающей среды и т.п. Отри$$ цательно сказываегся и старение элекгрорадиоэлементов схемы, параметры которых с течением времени изменяются по-разному.

722 2

Е1ель изобретения — обеспечение своевременного включения защиты, получение гальванической развязки между входными и BbLxoclHLIM:L выводами и обеспечение автоматического подключения к потребителю после выхода устройства на режим номинальчого выходного напряжения и функционирования зашиты при любой степени перегрузки с начала работы на потребитель.

Поставленная цель досгигается тем, что устройство электропитания с зашитой по току и по минимальному значению напряжения, сопержащее блок для защиты с выводом для подключения сигнала о величине контролируемого параметра и выводом для подключения к исполнительному элементу, узел включения, выходом соединенный с разрешающим входом блока для зашиты, управляющий элемент, регулирующий элемент, сосгояший из силового транзистора, включенного последовательно с выходными выводами, узла подачи базового тока, включенного между его коллектором и базой, и транзистора, включенного между базой силового транзистора и общей шиной устройства, а также дополнительный источник питания, узел включения выполнен на двух опгронах - гирисгорном и аналоговом, при этом светодиоды обоих оптронов соепинены последовательно между собой и подключены к выходу управляющего элемента, а фоготирисгор и фотодиод соответственно первого и второго опгронов вместе с введенным в регулирующий элемент резистором также соединены послеповательно и попключены к выходам различной полярности дополнительного источника питания, который выполнен двухполярным, а общие точки фоготирисгора и фогодиода оптронов и указанного резистора с фотодиодом второго опгрона подключены соогвегсгвенно к разрешающему входу блока для зашиты и к базе транзистора регулирующего элемента.

Кроме гого, в устройство электропитания введены последовательно включенные между регулирующим элементом и выходными выводами преобразователь напряжения и выпрямитель, В устройство введен также выхопной каскад, включающий в себя реле, через замыкающие контакты которого выход регулирующего элемента связан с выходными выводами устройства, причем управляющий вход BbIxoIIHOI o каскада подключен к общей точке .фоготирисгора и фогодйода соответственно первого и второго опгронов узла включения защиты.

35

3 10

На фиг. 1 представлена схема устройства электропитания с зашитой по току и по минимальному значению напряжения; на фиг. 2 — то же, вариант исполнения.

Устройство состоит из блока 1 цля защиты, узла 2 включения (зашиты) с тиристорным 3 и аналоговым (циопным} 4 оптронами, управляющего элемента 5, к выходу которого подключены поспецовательно соединенные между собой светоциоцы оптронов узла включения зашиты, регулирующего элемента 6, содержащего цва транзистора 7 и 8, перехоц коллекгор — эмиттер первого (силового) из которых поцключен между входными и выходными вывоцами устройства, а второй(в конкретном варианте выполнения полевой) перехоцом сток-исток включен между базой первого транзистора 7 и обшей шиной устройства, узел 9 подачи тока на базу транзистора 7, представляющий собой в данном случае резистор 10, включенный между коллектором и базой транзистора 7, и резистор 11, который включен в послецовательную цепь вместе с фотоприемниками оптронов 3 и 4, причем к обшей точке этого резистора с фотоциоцом оптрона 4 подключен вхоц регулирующего элемента — затвор транзистора 8. Кроме того, устройство содержит цвухполярный источник 12 питания, соединенный средней точкой с обшей шиной устройства. Выход источника 12 полярности, запирающей транзистор 8 подключен к свободному вывоцу резистора 11, а другой выход - к свободному выводу оптронного тиристора 3.

Общая точка фотоприемников обоих оптронов соецинена с разрешающим входом блока 1 цля защиты. На выходе устройства установлен конденсатор 13, к которому поцключена обратная связь на вход управляющего элемента 5.

Кроме того, в устройство могут быть ввецены (фиг. 2) включенные последовательно межцу регулирующим элементом 6 и выходными выводами преобразо ватель (инвертор) 14, выпрямитель 15 и выхоцной каскац 16, включающий в себя реле 17.1, через замыкающие контакты 17.2 которого выхоцные выводы подключены к выходу регулирующего элемента или выпрямителя, и элемент управ» ления этим реле, выполненный на гранзисторе 18, база которого поцключена к обшей точке фотоприемников оптронов 4 и 3.

Устройство электропитания работает следующим образом.

08722 4

После подачи на вхоц устройства пер» винного напряжения питания регулирующий элемент не управляется со стороны управ» ляюшего элемента и стремится обеспечить в максимально короткое время выдачу зацанного выходного напряжения (ток на базу силового транзистора 7 будет протекать по резистору 10). Как только за-„ цанное напряжение будет достигнуто, начнет работать управляющий элемент 5, сначала включив тиристор оптрона 3, а затем регулируя провоцимость фотоциоца оптрона 4, а значит, и ток транзистора 8. Послецний; будучи поцключенным к базе силового транзистора, начнет с момента включения тиристора оптрона 3 изменять ток базы силового транзистора 7, отбирая часть тока резистора 10на себя. Начнется процесс авторегулирования по цепи обратной связи: с выхода. Ток светодиодов обоих оптронов теперь будет определяться условиями регулирования (величиной входного напряжения и уровнем нагрузки). Для оптро» на 3 изменение этого тока уже не критично, так как его тиристор после включения не нуждается в поцсвете той же интенсивности, которая соответствует его включению.

При срабатывании в хоце работы устройства блока 1 цля защиты, что происходит при превышении уровня контролируемого параметра зацанного значения (yxone выхоцного напряжения за оцин из прецелов зашиты, .в частности, по минимальйому значению или превышении гока нагрузки некоторой пороговой величины), устройство выключается. Опнако работать блок для защиты может начать тоже только после включения ти- ристора оптрона 3, когда напряжение на выходе усгройсгва станет номинальным, с причем независимо от скорости нарастания выходного напряжения, т.е. времени .пробега переходного процесса включения.

Так как выхоц управляющего эле

45 мента 5 подключен к регулирующему элементу через оптроны, то легко обеспечить гальваническую развязку входа устройства электропитания or его выхода, осуществив такую развязку по силовому каналу посрецством преобразователя 14 напряжения (с трансформаторным выходом) и выпрямителя 15.

Чтобы избежать выдачу на потребитель напряжения во время пперехоцного

55 процесса его нарастания, контакты 17.2 реле 17.1 включаются только после появления тока светоциоцов оптронов узла включения зашиты, Тиристорный

10087

S оптрон 3 включается, обусловив ток на базу транзистора 18. Оцновременно с включением зашиты и началом регулирования выхоцного напряжения к уст ройству электропитания поцключается и потребитель (когца выхоцное напряжение примет номинальное значение). Реле 17.1 срабатывает за счет тока его обмотки через перехоц эмиттер - коллектор транзистора 18. 10

При работе устройства без выходного каскаца включение его на потребитель, в котором по цепям питания имеется короткое замыкание, может не сопровождаться включением защиты, так как 15 напряжение на выхоце не сможет прийти к номинальному значению и управляюший элемент не выцасг ток на светоциоцы оптронов.

Выхоцной каскац позволяет включить 0 потребитель в тот момент, когца происхоцит включение зашиты, и, таким образом, блок цля зашиты буцет гогов к выполнению своих функций оцновременно с началом поцачи напряжения на потребитель (и цаже несколько раньше из-за зацержки, опрецеляемой временем срабатывания реле 19).

В прецлагаемом устройстве электропитания, в отличие or устройства-прото- 30 типа, существенно повышается временная точность включения защиты, которая происхоцит строго синхронно с моментом достижения выходным йапряжением номинала. Вариации чувствительности тиристора оптрона 3 в широких пределах не могут вызвать преждевременного (ложного) включения зашиты или сбоя включения вообще, так как управляющий

«эпемент принципиально не вступает в 40 действие прежце, чем возникнет потребность в ограничении тока базы силового траям

22 d зистора 7 регулирующего элемента 6, а срабатывание тиристора произойцет обязательно, потому что выхоцной ток управляющеro элемента после прохоца зацанного номинала выхоцного напряжения процолжает нарастать и цалее, пока после включения тиристора оптрона 3 не станет работать контур авторегулирования. Блок цля зашиты включается одновременно с оптроном 3.

В результате цо минимума уменьшается время работы устройства элекгропитания в аварийной ситуации (при ненормированном значении гока нагрузки или выхоцного напряжения), а влияние изменения параметров электрорациоэлеменгов, из которых оно собрано, на своевременность включения зашиты полностью исключаетсяя. . При организации связи устройства электропитания с потребителем через выхоцной каскац система его зашиты эффективна при любых перегрузках вплоть

go короткого замыкания выхоца. Кроме гого, напряжение на потребитель поцается сразу номинальным без прохожцения сгации нарастания, причем выхоц на потребитель осуществляется немецленно после окончания процесса нарастания напряжения устройства электропитания.

Преимушеством npeqnaraeMoro уст ройства электропитания является также то, что в нем невозможно скрытое невключение зашиты, так как стабилизации напряжения в этом случае не будет. В данной ситуации был бы превышен номинал выхоцного напряжения и при наличии в блоке цля зашиты (как в прототипе) анализатора максимального прецела он бы выключил устройство электропитания.

1008722

1008722

ВНИИПИ Заказ 2338/59 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4