Іскробезпечне джерело живлення змінного струму

Изобретение относится к области электротехники, в частности, кискробезопасным источникам питания, и может быть использовано для питания аппаратуры, работающей во взрывоопасной атмосфере. Извесген искробезопасный источник питания переменного тока, [1], содержащий источник постоянного тока, преобразователь постоянного тока в переменный и узел искрозащиты, выполненный в виде двух включенных параллельно-встречно тиристо-ров и двух блоков контроля длительности полупериодов выходного напряжения, подключенных параллельно выходным клеммам источника. Принцип обеспечения искробе-зопасности цепи переменного тока заключается в шунтировании ее с помощью тиристоров при возникновении в цепи короткого замыкания или перегрузки. Недостатком устройства является то. что при срабатывании узла искрозащиты входные цепи преобразователя постоянного тока в переменный не отключаются от источника постоянного тока, поэтому силовые транзисторы преобразователя рассеивают значительную мощность, что может привести к выходу их из строй. Кроме того, включение узла искрозащиты во вторичную обмотку трансформатора преобразователя не позволяет обеспечить искробезопасность цепи источника постоянного тока при коротком замыкании в цепи первичной обмотки трансформатора. В качестве прототипа выбран искробезопасный источник питания переменного тока [2], содержащий источник постоянною тока, преобразователь постоянного тока в переменный с внешним возбуждением, включающий задающий генератор, усилитель мощности и выходной трансформатор, двухтактный амплитудный детектор, схему управления и токовый ключ. Искробезопасность цепей первичной и вторичных обмоток трансформатора обеспечивается отключением выходного трансформатора преобразователя от источника постоянного тока путем закрытия транзисторов усилителя мощности вследствие отключения питания задающего генератора и, следовательно, уменьшения его выходного напряжения до нуля с помощью токового ключа. Недостатком устройства-прототипа является необходимость настройки схемы управления для каждого конкретного значения напряжения источника постоянного тока, заключающаяся в подборе коэффициента передачи делителя напряжения на выходе двухтактного амплитудного детектора и напряжения стабилизации стабилитрона в схеме управления. Вследствие этого работа искробезопасного источника переменного тока без дополнительной настройки возможна в небольшом диапазоне изменения напряжения источника постоянного тока. В основу изобретения поставлена задача; создание искробезопасного источника питания переменного тока, в котором введением новых элементов и связей между ними обеспечивается упрощение настройки схемы управления на различные напряжения источника постоянного тока и за счет этого достигается унификация управляющей части для преобразователей на различные напряжения. Задача решается тем. что искробезопасный источник питания переменного тока содержит источник постоянного тока и преобразователь постоянного тока в переменный с внешним возбуждением, включающий задающий генератор, двухтактный усилитель мощности с вы ходным трансформатором. двухтактный амплитудный детектор и схему управления, согласно изобретению он снабжен управляемым стабилизатором напряжения и компаратором, выход компаратора подключен к управляющему входу стабилизатора напряжения, к выходу которого подключен задающий генератор, к инверсному входу компаратора подключен выход двухтактного амплитудного детектора, к прямому - напряжение источника постоянного тока. Сущностью изобретения является использование в схеме управления компаратора, срабатывание которого определяется не абсолютным значением выходного напряжения двухтактного амплитудного детектора, а разностью этого напряжения и напряжения источника питания с учетом коэффициентов передачи, соответствующи х делителей напряжения, через которые эти напряжения подаются на соответствующие входы компаратора. При соответствующем выборе величин коэффициентов передачи делителей напряжения разность этих напряжений в широком диапазоне изменения напряжения источника постоянного тока будет оставаться постоянной и равной нулю, вследствие чего схема управления, а, следовательно, и весь источник в целом, будут выполнять свои функции без дополнительной настройки. Питание задающего генератора осуществляется через управляемый стабилизатор напряжения, выходное напряжение которого уменьшается до нуля при срабатывании компаратора, что и приводит к обесточиванию не только нагрузки, но и цепи первичной обмотки выходного трансформатора преобразователя постоянного тока в переменный. На фиг. 1 показана принципиальная схема искробезопасного источника питания переменного тока, на которой пунктирными линиями выделены отдельные блоки: выходной трансформатор, двухтактный усилитель мощности и задающий генератор, в совокупности составляющие преобразователь постоянного тока в переменный с внешним возбуждением, двухтактный амплитудный детектор, схема управления и управляемый стабилизатор напряжения. На фиг.2 показан один из вариантов схемного решения задающего генератора, позволяющего значительно снизить ток холостого хода преобразователя постоянного тока в переменный (Высокочастотные транзисторные преобразователи. Э. М. Ромаш и др. - М.: Радио и связь, 1988, с.126). Искробезопасный источник питания переменного тока содержит источник постоянного тока 1 и преобразователь постоянного тока в переменный, включающий задающий генератор прямоугольных колебаний 2, противофазные выходные напряжения которого с выходных клемм 3 и 4 подаются на входы двухтактного усилителя мощности 5, нагрузкой которого является выходной трансформатор 6. К точкам подключения выходного трансформатора 6 к двухтактному усилителю мощности 5 подключены входы двухтактного амплитудного детектора 7, выход которого через делитель напряжения на резисторах 8 и 9 подсоединен к инверсному входу компаратора 10, к прямому входу компаратора 10 через делитель напряжения на резисторах 11 и 12 подсоединено напряжение источника постоянного тока 1. Выход компаратора 10 подключен к базе управляющего транзистора 13 управляемого стабилизатора напряжения 14, выполненного на регулирующем транзисторе 15 и стабилитроне 16. Силовой вход стабилизатора 14 - коллектор транзистора 15 - подсоединен к положительному полюсу источника постоянного тока 1, к выходу стабилизатора 14 - эмиттеру транзистора 15 подключена цепь питания задающего генератора 2. Отрицательный полюс источника, постоянного тока 1 является общим для задающего генератора 2, усилителя мощности 5, компаратора 10 и управляемого стабилизатора напряжения 14. Включение преобразователя осуществляется с помощью кнопки 17, выключение с помощью кнопки 18. Задающий генератор 2 включает мультивибратор 19, счетный триггер 20, одновибратор 21. длительность выходного импульса которого регулируется резистором 22 и схему формирования противофазных напряжений 23. Питание всех элементов задающего генератора 2 осуществляется от управляемого стабилизатора напряжения 14, работающего в ключевом режиме. Искробезопасность выходных цепей преобразователя напряжения обеспечивается следующим образом. При превышении суммарной мощностью нагрузок определенной величины Рдоп, по крайней мере, один из силовых транзисторов двухтактного усилителя мощности 5 выходит из насыщения, напряжение на выходе двухтактного амплитудного детектора 7 уменьшается, что приводит к срабатыванию компаратора 10, в результате чего управляющий транзистор 13 управляемого стабилизатора напряжения 14 открывается, опорный стабилитрон 16 шунтируется и напряжение на выхода управляемого стабилизатора 14 уменьшается до нуля. Колебания задающего генератора 2 срываются, управляющие- транзисторы двухтактного усилителя мощности 5 закрываются, закрывая, тем самым, силовые транзисторы, которые отключают цепь первичной обмотки выходного трансформатора 6 от источника постоянного тока 1 и обесточивают тем самым нагрузку. Особенности функционирования схемы управления, выполненной на компараторе 10, заключаются в следующем. В номинальном режиме напряжение на выходе двухтактного амплитудного детектора 7 близко к удвоенному значению напряжения источника постоянного тока 1. Напряжение, подаваемое на инверсный вход компаратора через делитель на резисторах 8 и 9 равно; На прямой вход компаратора подается напряжение через делитель на резисторах 11 и 12: Входное напряжение компаратора 10 равно разности этих напряжений: Изменение этого напряжения при изменении напряжения источника постоянного тока 1 равно: Если выполняв ся условие 2К1+К 2 = 1, то независимо oт изменения напряжения источника постоянного тока 1 DUв х = 0 , т. е. при изменении напряжений источника постоянного тока 1 DUв х = 0 , т. е. при изменении напряжения источника постоянного тока 1 компаратор будет срабатывать по нулевому уровню, и, следовательно, схема управления не будет н уждаться в дополнительной настройке. Таким образом, предлагаемый источник питания переменного тока имеет следующие преимущества перед аналогичными устройствами: схема управления не требует дополнительной настройки при изменении напряжения источника постоянного тока. Вследствие этого управляющая часть преобразователя (схема управления, задающий генератор, двухтактный амплитудный детектор и управляемый стабилизатор напряжения) является унифицированной для преобразователей на различные параметры напряжения как постоянного, так и переменного тока.