Пристрій для електроживлення навантаження зі змінним споживанням електроенергії

Реферат: Пристрій для електроживлення навантаження із змінним споживанням електроенергії, зокрема, друкарської плати, здатної переходити в стан очікування, містить лише два електронні переривники (Q1, Q3), що керуються навантаженням (С) з урахуванням необхідного вживання електроенергії. UA 114589 C2 (12) UA 114589 C2 UA 114589 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристрою для електроживлення навантаження зі змінним споживанням електроенергії, зокрема друкарської плати, здатної переходити в режим очікування. Зокрема, винахід придатний для живлення друкарських плат, які входять до складу електропобутових приладів з режимом очікування, наприклад калориферів, кавоварок, тостерів, посудомийних машин, пральних машин і будь-яких інших приладів із змінним споживанням струму, потужністю від декількох Ват до декількох кіловат. Останнім часом виникла необхідність у зниженні вжитку електроенергії в режимі очікування, зокрема нижче за порогове значення 0,5 Вт. Для цієї цілі можуть застосовуватися вимикачі "пуск/зупинка" відомого типу. Проте для вимикачів "пуск/зупинка" відомого типу потрібне постійне втручання людини, і вони є відносно дорогими із-за необхідності повного відключення потужності електропобутового приладу, що живиться. Також було запропоновано використовувати інтегральні схеми для живлення з перериванням при частотах понад 100 кГц. Такі переривання при частотах понад 100 кГц вимагають застосовування фільтрів значного розміру і підвищеної вартості. В джерелі JP 8-237945 описані котушки самоіндуктивності L1, L2, L3 і L4 і три елементи або транзистори Q1, Q2, Q3. Джерело DE 197 48 465 повідомляє про конденсатор згладжування високої напруги, розташований за випрямним блоком, не вказує на наявність не ізольованого джерела живлення, що дозволяє зберігати можливість звернення до нейтралі, і містить засіб зворотного зв'язку, який створюється обмоткою трансформатора. В джерелі ЕР 0 651 310 описаний пристрій для електроживлення навантаження із змінним споживанням електроенергії, який містить котушку самоіндуктивності і засіб зворотного зв'язку, який створюється обмоткою трансформатора. В джерелі ЕР 0 393 280 не передбачається наявність не ізольованого джерела живлення, який дозволяє зберігати звернення до нейтралі, містить котушку самоіндуктивності і засіб зворотного зв'язку, який створюється обмоткою трансформатора. В джерелі WO 95/10875 описується джерело живлення, засноване на змінному, послідовно з'єднаному конденсаторі, а також джерело живлення з двома різними робочими режимами: нормальний робочий режим з використанням блоку 5 і робочий режим з відключенням цього блоку 5. Першою задачею винаходу є вдосконалення відомого рівня техніки, для чого пропонується новий пристрій для електроживлення при дуже малому вживанні струму в режимі очікування. Друга ціль винаходу полягає у запропонуванні нового пристрою електроживлення, який є дуже простим і дуже економічним у виготовленні і швидко приводиться в дію. Об'єктом винаходу є пристрій для електроживлення навантаження із змінним споживанням електроенергії, зокрема, друкарської плати, здатної переходити в режим очікування, який відрізняється тим, що цей пристрій живиться від мережевого джерела живлення при змінній напрузі у декілька сотень Вольт при частоті від 10 до 400 Гц і що пристрій містить лише два електронні переривники, керовані навантаженням з урахуванням необхідного вживання струму. Згідно з іншими альтернативними ознаками винаходу: - пристрій містить проміжне резервне джерело енергії, що забезпечує керування одним з двох електронних переривників; - перший керований електронний переривник або другий керований електронний переривник вибирається переважно з групи компонентів, яка містить високовольтний МОНтранзистор, тріак, тиристор або біполярний транзистор; - пристрій може містити переважно блок регулювання напруги для живлення навантаження із змінним споживанням електроенергії при постійній напрузі, заданій постійним джерелом живлення; - пристрій містить засіб обмеження керуючої напруги керованого електронного переривника; - засіб регулювання напруги може бути переважно діодом Зенера; - як альтернатива засіб обмеження напруги може бути утворений регулятором напруги. Детальніше винахід пояснюється нижче в описі, приведеному як необмежувальний приклад із посиланнями на додані креслення, на яких змальовано: фіг. 1 - схематично схема, яка пояснює пристрій для електроживлення згідно з винаходом; фіг. 2 - схематично схема переважного варіанту виконання пристрою електроживлення згідно з винаходом. На фігурах 1, 2 елементи, що є однаковими або функціонально ідентичними, позначені однаковими позиціями. 1 UA 114589 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Як показано на фіг. 1, пристрій для електроживлення згідно з винаходом живиться від мережевого джерела (А) живлення при змінній напрузі у декілька сотень Вольт при частоті від 10 до 400 Гц. Пристрій, схематично змальований штриховою лінією у вигляді рамки, містить перший (Q1) і другий (Q3) керовані електронні переривники. Перший (Q1) або другий (Q3) керований електронний переривник вибирається переважно з групи компонентів, яка містить високовольтний МОН-транзистор, тріак, тиристор, біполярний транзистор або рівнозначний компонент. Пристрій містить резервне джерело (С1) енергії, у приведеному прикладі - це конденсатор, здатний заряджатися від мережевого джерела (А) живлення. Конденсатор або резервне джерело (С1) енергії дозволяє керувати керованим електронним переривником (Q3), який у розімкненому стані керує керованим електронним переривником (Q1). Керування керованим електронним переривником (Q1) у розімкненому стані дозволяє переривати живлення навантаження (С) із змінним споживанням електроенергії, наприклад, друкарської плати із змінною потужністю, здатною, зокрема, переходити в стан очікування. Краще, щоб пристрій містив засіб (А1) регулювання напруги, призначений для живлення навантаження (С) із змінним споживанням електроенергії при постійній напрузі, заданій постійним джерелом живлення, наприклад, при постійній напрузі 5 В. Пристрій може містити переважно засіб (D4) обмеження напруги керування електронним переривником (Q3). Випрямний елемент, такий, як діод (D2), передбачений на вході пристрою згідно з винаходом тільки для забезпечення півперіодів одного знаку напруги джерела (А) живлення, наприклад, негативні півперіоди змінної напруги джерела (А) живлення. Принцип роботи пристрою такий: негативні півперіоди змінної напруги мережевого джерела (А) живлення заряджають через резистор (R1) керований електронний переривник (Q1) для приведення у провідний стан. Енергія, що протікає через керований електронний переривник (Q1), заряджає резервне джерело (С1) енергії, яке утворює замість цього через засіб (D4) обмеження напруги керуючу напругу для електронного переривника (Q3), що діє таким чином на керований електронний переривник (Q1) для приведення його у розімкнений стан. Приведення у розімкнений стан керованого електронного переривника (Q1) викликає переривання вступу енергії у резервне джерело (С1) живлення, призначене для живлення навантаження (С) із змінним споживанням електроенергії. Живлення навантаження (С) із змінним споживанням електроенергії з резервного джерела (С1) живлення регулюється переважно блоком (А1) регулювання напруги. На фіг. 2 показано переважний варіант виконання пристрою для електроживлення згідно з винаходом. Пристрій для електроживлення на фіг. 2 містить елементи Q1, Q3, R1, D2, D4, С1, А1 і С, описані із посиланням на фіг. 1. Регульований електронний переривник (Q1) представлений у вигляді високовольтного МОН-транзистора, регульований електронний переривник (Q2) же є біполярним транзистором. Засіб (D) регулювання або обмеження напруги є діодом Зенера, але може бути також утворений регулятором еквівалентної напруги. Блок (А1) регулювання напруги містить відомим чином біполярний транзистор (Q), поляризаційний резистор (R2) і діод Зенера (D5). Високовольтний МОН-транзистор, що утворює перший регульований біполярний електронний переривник (Q1), сполучений з керуючим резистором (R1) у провідному стані і із стоковим резистором (R). Захисний діод Зенера (D3) встановлений перед регульованими електронними переривниками (Q1) (Q3). Схема, утворена резистором (R) і конденсатором (С2), забезпечує стабілізацію і антивібраційне функціонування пристрою. Захисний елемент, утворений діодом (D), переважно розташований перед діодом Зенера (D4). Принцип дії при даному переважному варіанті виконання є ідентичним принципу дії, описаному із посиланням на фіг. 1. Випробування показали, що пристрій для електроживлення, згідно з винаходом, забезпечує переривання негативних півперіодів змінної напруги мережевого джерела живлення (А) шляхом 2 UA 114589 C2 5 10 переривання частоти мережевого джерела живлення (А) згідно з потребою в енергії, випробовуваним навантаженням (С) із змінним споживанням електроенергії. Пристрій для електроживлення згідно з винаходом дозволяє живити навантаження (С) для забезпечення безперервної роботи відповідно до різних режимів нагріву, регулювання, очікування, економічного вживання електроенергії, забезпечуючи при цьому дуже різні показники вживання енергії, що лежать в діапазоні потужності від декількох міліват до декількох Ват для друкарської плати. Друкарська плата може задавати пікові навантаження від одного до декількох Ват. Межа використання пристрою для електроживлення, згідно з винаходом, відповідає межі, що визначається допустимим нагрівом стокового резистора (R), підключеного до регульованого електронного переривника (Q1), утвореного високовольтним МОН-транзистором. Винахід, описаний із посиланнями на його окремі варіанти виконання, ними абсолютно не обмежений, навпаки, він включає будь-яку зміну форми і будь-який варіант виконання в рамках і сенсі винаходу згідно з доданою формулою винаходу. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Пристрій для електроживлення навантаження (C) із змінним споживанням електроенергії, зокрема друкованої плати, здатної переходити в режим очікування, який відрізняється тим, що: - він виконаний з можливістю живлення від мережевого джерела живлення (А) при змінній напрузі у декілька сотень вольт при частоті від 10 до 400 Гц, - пристрій містить резервне джерело (С1) енергії, перший електронний переривник (Q1) і другий електронний переривник (Q3), - перший електронний переривник (Q1) передбачений для: - переходу у ввімкнений стан, у якому перший електронний переривник (Q1) дозволяє заряджання резервного джерела (С1) енергії від мережевого джерела живлення (А), - переходу у вимкнутий стан, у якому перший електронний переривник (Q1) виконаний з можливістю запобігання заряджанню резервного джерела (С1) енергії від мережевого джерела живлення (А), - резервне джерело (С1) енергії передбачене для розряджання для заряджання навантаження (С) із змінним споживанням електроенергії, - другий електронний переривник (Q3) передбачений для: - переходу в увімкнений стан, у якому другий електронний переривник (Q3) виконаний з можливістю вимикання першого електронного переривника (Q1), коли навантаження резервного джерела (С1) енергії перевищує порогову величину, - переходу у вимкнений стан, у якому другий електронний переривник (Q3) виконаний з можливістю вмикання першого електронного переривника (Q1), коли навантаження резервного джерела (С1) енергії падає нижче порогової величини. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що перший (Q1) або другий (Q3) керований електронний переривник вибирається з групи компонентів, яка складається з високовольтного МОН-транзистора, семістора, тиристора і біполярного транзистора. 3. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що він містить блок (Q2, R2, D5) регулювання напруги для живлення навантаження із змінним споживанням електроенергії при постійній напрузі, заданій встановленим джерелом живлення. 4. Пристрій за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що він містить засіб (D4) обмеження керуючої напруги керованого електронного переривника (Q3). 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що засобом (D4) обмеження напруги служить стабілітрон. 6. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що засіб (D4) обмеження напруги утворений регулятором напруги. 7. Пристрій за будь-яким з пп. 4-6, який відрізняється тим, що: - перший електронний переривник (Q1) містить витік, - другий електронний переривник (Q3) містить базу, - засоби (D4) для обмеження збуджувальної напруги з’єднані між витоком першого електронного переривника (Q1) та базою другого електронного переривника (Q3). 3 UA 114589 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4