SU1065845A1

SU1065845A1 - Continuous-pulse voltage stabilizer with current overload protection

Info

Publication number: SU1065845A1
Application number: SU823386363A
Authority: SU
Inventors: Николай Афанасьевич Горяйнов; Константин Александрович Попов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5156
Priority date: 1982-01-22
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1984-01-07

Abstract

-1 НЕПРЕРЫВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ. СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЙРЕГРУЗОК ПО ТОКУ, содержащий контур непрерывного регулировани с. датчиком тока нагруёки, подключенным к первому пороговому элементу, выход которого подключен к управл ющему входу ключевого элемента контура импульсного регулировани с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управл ющему элект- i роду отключакндего тиристора, источник питани контура импульсного регулировани , вспомогательный источник, подключенный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питани контура импульсного регулировани , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности путем исключени перегрузки по току регулирующего элемента контура непрерывного регулировани , в него введены конденсатор и диод, через который анод отключающего тиристора подключен к управл ющему входу ключевого элемента контура импульс-;ного регулировани , а конденсатор § подключен к входу контура непрерыв (Л ного регулировани , который соединен с источником питани контура имс пульсного регулировани .-1 CONTINUOUS-PULSE. VOLTAGE STABILIZER WITH CURRENT PROTECTION BY CURRENT, containing a continuous control loop. a load current sensor connected to the first threshold element, the output of which is connected to the control input of the key element of the pulse control circuit with an overload current sensor connected to the second threshold element, the output of which is connected to the control electrode of the thyristor disconnecting the power source of the pulse circuit control, an auxiliary source, connected through the transition of the anode-cathode of the triac thyristor to the power source of the pulse control circuit, characterized by that, in order to increase reliability by eliminating the overcurrent of the regulating element of the continuous control loop, a capacitor and a diode are inserted into it, through which the anode of the tripping thyristor is connected to the control input of the key element of the pulse control loop, and the capacitor is connected to the input the circuit is continuous (L regulation, which is connected to the power supply of the circuit and pulse regulation.

Description

СПSP

СWITH

ел Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в системах питани повышенной надеж ности. Известен стабилизатор с транзист ром в контуре импульсного регулировани 1 . Недостатком известного устройства вл етс повышенна веро тность выхода из стро транзистора при его запирании в момент перегрузки по то ку, что обусловлено возникновением коммутационного выброса ЭДС самоиндукции накопительной индуктивности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс непрерывно-импульсный стабилизатор напр жени с защитой от перегрузок по току, содержащий контур непрерывного регулирований с датчиком тока нагрузки, подключенным к перво му nopoiOBOMy эле иенту, выхой которого подключен к управл ющему входу ключевого элемента контура импульсного регулировани с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управл ющему электро ду отключающего тиристора, источник контура импульсного регулировани , вспомогательный источник, подключен ный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питани контура импульсного регулировани 2 , Недостатком данного устройства вл етс повышенна веро тность выхода из стро регулирующего транзис тора контура непрерывного регулировани при перегрузке по току, так как по сигналу на сн тие перегрузки Б прототипе отключаетс питание контура импульсного регулировани , после чего возрастающий ток перегрузки протекает через регулирующий транзис тор контура непрерывного регулировани в течение времени задержки выключени питани контура непрерывного регулировани , В течение указанного времени на коллекторе регулирующего транзистора контура и непрерывного регулировани вьщел етс мощность перегрузки, в дес тки раз превышающа номинальную. В результате перегрева коллекторного перехода из-за избытка рассеиваемой мощности регулирующий транзистор контура непрерывного регулировани может выйти из стро . Кроме того, наличие отдель него источника питани контура непрер лвного регулировани усложн ет устройство. Цель изобретени - повышение надежности устройства путем исключени перегрузки по току регулирующего эле мента KOHTi pa непрерывного регулировани . Поставленна цель достигаетс тем, что в непрерывно-импульсный стабилизатор напр жени с защитой от перегрузки по току, содержащий контур непрерывного регулировани с датчиком тока нагрузки, подключенным к первому пороговому элементу, выход которого подключен к управл ющему входу ключевого элемента контура импульсного регулировани с датчиком тока перегрузки, подключенным к второму пороговому элементу, выход которого подключен к управл ющему электроду отключающего тиристора, источник питани контура импульсного регулировани , вспомогательный источник, подключенный через переход анод-катод отключающего тиристора к источнику питани контура импульсного регулировани , введены конденсатор и диод, через который анод отключающего тиристора подключен к управл ющему входу ключевого элемента контура импульсного регулировани , а конденсатор подключен к входу контура непрерывного регулировани , который соединен с источником питани контура импульсного регулировани . На черте се показана структурна электрическа схема непрерывно-импульсного стабилизатора. Устройство содержит контур i непре:рывного регулировани со схемой 2 управлени и датчиком 3 тока нагрузки , к которому подключен первый пороговый элемент 4, контур 5 импульсного регулировани с ключевым элементом 6, LCD-фильтром на диоде 7,, дросселе 8, конденсаторе 9 и датчик 10 тока перегрузки к которому подключен второй пороговый элемент 11. К выходу стабилизатора подключена на- грузка 12, Питаетс стабилизатор от источника 13 питани через ключ 14. Вспомогательный источник 15, коммутационный элемент 16, резистор 17, отключающий тиристор 18, диод 19 образует цепи защиты, конденсатор 20 подключен к входам контуров непрерывного и импульсного регулировани . Стабилизатор работает следующим образом. При малых токах нагрузки 12 стабилизаци выходного напр жени осуществл етс контуром 1 непрерывного регулировани с помощью схемы 2 управлени , котора получает сигнал с вызсода стабилизатора, сравнивает его с эталонным значением и вырабатывает напр жение управлени базовым током регулирующег транзистора, В результате этого возникает отрицательна обратна св зь, котора с невысокой точностью обеспечивает заданную величину напр жени на нагрузке 12. При этом падение напр жени The invention relates to electrical engineering and can be used in power supply systems of increased reliability. A stabilizer with a transistor in the pulse control loop 1 is known. A disadvantage of the known device is an increased probability of the transistor failing to lock when it is locked at the moment of overload due to the occurrence of a switching surge of an emf of self-induction of the accumulative inductance. Closest to the proposed technical entity is a continuous-pulse voltage regulator with overcurrent protection, containing a continuous control loop with a load current sensor connected to the first nopoiOBOMy element, the output of which is connected to the control element of the pulsed loop key element control with an overcurrent sensor connected to the second threshold element, the output of which is connected to the control electrode of the triac thyristor, the source of the pulsed p circuit The regulation, an auxiliary source connected through the anode-cathode transition of the triac thyristor to the power supply of the pulse control circuit 2, The disadvantage of this device is the increased probability of failure of the control transducer of the continuous control loop during an overload due to current, as This overload in the prototype turns off the power of the pulse control loop, after which the increasing overload current flows through the regulating transistor of the continuous loop control during the delay time of the power supply of the continuous control loop. During the specified time, the overload power of the control transistor of the circuit and the continuous control is ten times higher than the nominal one. As a result of overheating of the collector junction, due to the excess power dissipation, the regulating transistor of the continuous control loop can fail. In addition, the presence of a separate power source for the continuous control circuit complicates the device. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device by eliminating the overcurrent of the KOHTi pa regulating element of continuous regulation. The goal is achieved in that a continuous-pulse voltage regulator with overcurrent protection contains a continuous control circuit with a load current sensor connected to the first threshold element, the output of which is connected to the control input of the key element of the pulse control loop with a current sensor an overload connected to the second threshold element, the output of which is connected to the control electrode of the triac thyristor, the power source of the pulse control loop, an auxiliary source connected through the anode-cathode transition of the disconnecting thyristor to the power source of the pulse control loop, a capacitor and a diode are inserted through which the anode of the disconnecting thyristor is connected to the control input of the key element of the pulse control loop, and the capacitor is connected to the input of the continuous control loop that is connected with the power supply of the pulse control loop. The ce line shows the structural electrical circuit of the continuous-pulse stabilizer. The device contains a circuit i nontransfer: a jerk control with a control circuit 2 and a load current sensor 3 to which the first threshold element 4 is connected, a pulse control circuit 5 with a key element 6, an LCD filter on a diode 7, throttle 8, a capacitor 9 and a sensor 10 of the overload current to which the second threshold element 11 is connected. A load 12 is connected to the output of the stabilizer. The stabilizer is powered from the power source 13 via the key 14. Auxiliary source 15, switching element 16, resistor 17, disconnecting the thyristor 18, diode 19 o It forms a protection circuit, a capacitor 20 is connected to the inputs of loops of continuous and pulse control. The stabilizer works as follows. At low load currents 12, the output voltage is stabilized by a continuous control circuit 1 using a control circuit 2, which receives a signal from a stabilizer, compares it with a reference value, and produces a control voltage for the control current of the control transistor. b, which with low accuracy provides a specified amount of voltage on the load 12. At the same time the voltage drop

на датчике 3 тока нагрузки мало и не вьаэывает срабатывание порогового элемента 4. Ключевый элемент б закрыт и контур 5 импульсного регулировани отключен от нагрузки 12, При увеличении тока нагрузки 12 растет напр жение на датчике 3 тока, которое при определенном уровне вызывает срабатывание noporoisoro элемента 4. На выходе элемента 4 по вл етс управл ющее напр жение, которое открывает Ю ключевой элемент б, и ток в нагрузку начинает протекать от источника 13 питани через ключ б, дроссель 8, датчик 10 тока перегрузки.on the sensor 3, the load current is low and does not trigger the threshold element 4. The key element b is closed and the loop 5 of the pulse control is disconnected from the load 12. As the load current 12 increases, the voltage on the current sensor 3 rises, which at a certain level triggers the element noporoisoro 4 At the output of element 4, a control voltage appears, which opens a key element b, and a current to the load begins to flow from the power source 13 through the key b, an inductor 8, an overload current sensor 10.

Вследствие перераспределени то- 15 ков ток контура непрерывного регулировайи начинает уменьшатьс , падение напр жени на датчике 3 также начинает уменьшатьс , что приводит к отпусканию (выключению) порогового элемен-2о та 4 и выключению ключа б. Энерги , накопленна в дросселе 8, через диод 7 разр жаетс на нагрузку 12, и ток контура 1 непрерывного регулировани снова начинает увеличиватьс , 25 что снова приводит к срабатыванию порогового элемента 4. Далее процесс повтор етс . Таким образом, стабилизаци напр жени на .нагрузке обеспечиваетс схемой 2 управлени контура 1 непрерывного регулировани , а уп- равление ключом б контура 5 импульсного регулировани производитс через пороговый элемент 4 в соответствии с законом изменени тока нагрузки , так что при большем токе нагруз- 35 ки ключ 6 открываетс на более длительное врем и чаще, применьшем на более короткое и реже.Due to the redistribution of the currents, the current of the continuous control loop begins to decrease, the voltage drop on the sensor 3 also begins to decrease, which leads to the release (switching off) of the threshold element 2o and 4 and turning off the switch b. The energy stored in the choke 8, through the diode 7, is discharged to the load 12, and the current of the continuous control circuit 1 begins to increase again, 25 which again triggers the threshold element 4. Then the process repeats. Thus, the voltage on the load is stabilized by the control circuit 2 of the continuous control circuit 1, and the control by the key b of the pulse control circuit 5 is performed via the threshold element 4 in accordance with the law of change of the load current, so that with a higher load current Key 6 is opened for a longer time and more often, applied for a shorter time and less frequently.

При номинальной нагрузке сигнал атчика 10 тока перегрузки не вызы- 40 вает срабатывание порогового элемента 11. При этом отключающий тиристор 18 закрыт, ключ 14 источника 13 3 акрыт.At nominal load, the signal of the atchik 10 of the overload current does not cause the triggering of the threshold element 11. At the same time, the disconnecting thyristor 18 is closed, the key 14 of the source 13 3 acyres.

При увеличении тока нагрузки 12 45 выше допустимого предела срабатывает пороговый элемент 11 и включает тиристор 18, с анода которого через диод 19 на вход ключевого элемента 6 подаетс сигнал, удерживающий эле- JQ мент 6 в открытом состо нии. Одновре менно с включением тиристора 18 закрываетс ключ 14, и поступление энергии в контуры 1 и 5 непрерывного иAs the load current 12 45 increases above the allowable limit, threshold element 11 is activated and turns on thyristor 18, from the anode of which, through diode 19, a signal is fed to the input of key element 6, which keeps element JQ ment 6 open. At the same time as turning on the thyristor 18, the key 14 is closed, and the flow of energy into the circuits 1 and 5 of continuous and

импульсного регулировани прекращаетс . Возникающий при запирании ключа 14 коммутационный выброс ЭДС самоиндукции накопительной индуктивности О прикладываетс к конденсатору 20 через нагрузку 12, открытый ключевой элемент 6, а затем через врем , необходимое дл открыти диода 7, разр жаетс на нагрузку 12 через диод 7.pulse regulation is terminated. The switching emission of the self-induced EMF of the storage inductance O arising from locking the key 14 is applied to the capacitor 20 through the load 12, the open key element 6, and then through the time required to open the diode 7, is discharged to the load 12 through the diode 7.

Включение конденсатора 20 на выходе источника 13 контура импульсного регулировани улучшает переходный процесс при срабатывании защиты по току, так как в момент запирани ключа 14, скорость измене.ни тока в накопительной индуктивности 8 значительно уменьшаетс за счет энергии , накопленной в конденсаторе 20, В результате этого уменьшаетс и амплитуда ЭДС Самоиндукции индуктивности 8, а следовательно, и ампли- туда напр жени , прикладываемого к входам контуров 1 и 5 регулировани стабилизатора. Врем , в течение которого тереходный процесс в контуре 5 импульсного регулировани не блокируетс диодом 7, определ етс параметрами диода 7 и не превышает дес тков микросекунд, в св зи с чем , емкость конденсатора 20 выбираетс небольшой.The inclusion of the capacitor 20 at the output of the source 13 of the pulse control loop improves the transient process when the overcurrent protection trips, since at the time of locking the switch 14, the speed changes. In the current in the storage inductance 8, it is significantly reduced due to the energy accumulated in the capacitor 20. the amplitude of the EMF of the inductance of the inductance 8 and, consequently, the amplitude of the voltage applied to the inputs of the stabilizer control circuits 1 and 5, also decreases. The time during which the terekhodny process in the loop 5 of the pulse control is not blocked by the diode 7 is determined by the parameters of the diode 7 and does not exceed tens of microseconds, therefore the capacitance of the capacitor 20 is chosen to be small.

После устранени причины аварийного режима стабилизатора защита сбрасываетс путем включени кo№ yтационного элемента 16, в результате чего прекращаетс ток через тириетор 18 и он запираетс , а стабилизатор выходит на рабочий режим.After eliminating the cause of the emergency mode of the stabilizer, the protection is reset by turning on the no. Of the traction element 16, as a result of which the current through the thyriator 18 stops and it is locked and the stabilizer enters the operating mode.

Таким образом, при перегрузке по току или коротком замыкании на выходе стабилизатора срабатывает защита , котора эффективно защищает регулирукщий элемент контура непрерывного регулировани и ключевой элемент контура импульсного регу шровани от перегрузок по току и коммутационных перенапр жений, что существенно повышает надежность устройства . При этом отсутствует отдельный источник питани контура непрерывного регулировани и коммутирующий его элемент за счет объединени входов непрерывного и импульсного контуров регулировани , благодар чему упрощаетс устройство.Thus, in case of overcurrent or short circuit, the output of the stabilizer triggers protection, which effectively protects the regulating element of the continuous control loop and the key element of the pulse control loop from overcurrent and switching overvoltages, which significantly increases the reliability of the device. In this case, there is no separate power source for the continuous control loop and its switching element by combining the inputs of the continuous and pulse control loops, thereby simplifying the device.

Claims

'. ·. CONTINUOUS PULSE.

VOLTAGE STABILIZER PROTECTED FROM OVERLOADS BY CURRENT, containing a continuous control circuit with a load current sensor connected to the first threshold element, the output of which is connected to the control input of the key element of the pulse control circuit with an overload current sensor connected to the second threshold element, the output of which is.

'connected to the control electrode of the disconnecting thyristor, the power supply of the pulse control circuit, an auxiliary source connected through the anode-cathode of the switching thyristor to the power supply of the pulse control circuit, characterized in that, in order to increase reliability by eliminating over current control element of the continuous control loop, a capacitor and a diode are introduced into it, through which the anode of the disconnecting thyristor is connected to the control input of the key element that impulsonogo regulation circuit and the capacitor connected to the input circuit .nepreryvnogo regulation which is connected with the source circuit of pulsed power regulation.

SU .. ,,, 1065845