Стабилизаторы постоянного напряжения

Рассмотрим на примере СПН-2, СПН-3. Производитель ОАО “ Юрьев - Польский завод “Промсвязь”.

Стабилизаторы серии СПН-2 (преобразователи напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока другой полярности или уровня), по сути это конверторы (DC/DC) предназначены для электропитания телекоммуникационной аппаратуры стабилизированным напряжением 60, 48 или 24 В постоянного тока и могут использоваться для самостоятельной работы, в составе электропитающих установок или устанавливаться в стойках стабилизаторов постоянного напряжения (ССПН).

Условное обозначение стабилизаторов:

СПН ХХ-ХХ/ХХ/Х

· Входные цепи стабилизаторов электрически изолированы от входных, что обеспечивает возможность их использования в электроустановках с любым заземленным полюсом;

· высокая частота преобразования позволяет гарантировать устойчивую работу стабилизаторов на любую электронную нагрузку.

Стабилизаторы обеспечивают:

· регулирование и стабилизацию выходного напряжения;

· местную сигнализацию о нормальной работе стабилизатора;

· ограничение тока нагрузки и местную сигнализацию при перегрузке и коротком замыкании в нагрузке;

· защиту при повышении выходного напряжения и при понижении повышении входного напряжения;

· дистанционную сигнализацию при неисправности стабилизатора;

· возможность параллельной работы стабилизаторов на общую нагрузку.

Структурная схема СПН-3 :

1- Предохранитель (F1);

2- Входной фильтр (С1, С2, С5, L1, С6);

3- Силовой ключ (V20);

4- Трансформатор (T3);

5- Выпрямитель (V23);

6- Выходной фильтр (L2, C23);

7- Высокочастотный фильтр (L3, C24, С31, С32);

8- Схема управления.

Рисунок 5- Структурная схема СПН-3

Предохранитель F1, предназначен для защиты внешнего источника питания в случае короткого замыкания внутри СПН-3 (рисунок 6).

Входной фильтр, состоящий из дросселя L1, и конденсаторов С1, С2, С5, С6 предназначен для сглаживания пульсаций входного напряжения до заданных в основных параметрах норм и подавления высокочастотных помех, создаваемых при работе ключевых схем до заданного уровня.

Преобразователь, состоящий из трансформатора Т3 и силового ключа

Рисунок 6 – Принципиальная схема СПН-3

V20, предназначен для преобразования входного постоянного напряжения в переменное – напряжение широтно-модулированных импульсов переменного тока прямоугольной формы.

Преобразователь выполнен по однотактной схеме, силовой ключ V20, выполнен на полевом транзисторе, трансформатор Т3 на ферритовом сердечнике, частота преобразования – 40 кГц.

Для уменьшения выбросов напряжения на силовом транзисторе V20 параллельно ему подключена RC – цепь R32, С15.

Импульсы для управления силовым транзистором поступают от предварительного усилителя, выполненного на транзисторах V18, V19, и схемы управления.

Резистор R1 обеспечивает плавный разряд конденсаторов С5 и С6 в момент подачи питания на СПН-3.

Реле К1 замедленно срабатывает, получая питание через трансформатор V2 схемы управления.

После срабатывания реле К1, его контактами токоограничительный резистор R1 шунтируется.

Трансформаторы Т1, Т2 являются датчиками тока устройств, предназначенных для защиты силовых транзисторов преобразователя от перегрузок, токов короткого замыкания и для равномерного распределения токов нагрузок при параллельной работе СПН-3.

Выпрямитель, выполненный на диодах V23 предназначен для преобразования широтно-модулированных импульсов напряжения переменного тока прямоугольной формы, поступающих с вторичной обмотки силового трансформатора Т1, в последовательность широтно-модулированных однополярных импульсов.

Выходной фильтр, собранный по Г-образной схеме из дросселя L2 и конденсатора С23, предназначен для преобразования последовательности широтно-модулированных однополярных импульсов в напряжение постоянного тока с заданным в основных параметрах уровнем пульсаций напряжения.

Высокочастотный фильтр радиопомех, состоящий из дросселя L3 и конденсаторов С24, С31, С32, предназначен для подавления высокочастотных помех (радиопомех) до заданного уровня.

Схема управления выполняет следующие основные функции:

- стабилизацию и регулирование выходного напряжения СПН-3 методом широтно-импульсной модуляции;

- ограничение тока нагрузки;

- защиту силовых транзисторов преобразователя от перегрузок по току;

- задержку включения и плавный запуск СПН-3;

- защиту от повышения напряжения на выходе СПН-3 и от понижения на входе СПН-3;

- световую и дистанционную сигнализацию;

- деление токов нагрузки между СПН-3 при параллельном включении.

Схема управления содержит:

- устройство управления силовыми транзисторами преобразователя, для регулирования и стабилизации выходного напряжения СПН-3 ( микросхема D4 – задающий генератор, D2.4 - компаратор, D6 – усилитель сигнала рассогласования, V21- оптрон – для гальванической развязки выходного и входного напряжений, выходной каскад схемы управления на микросхеме D3;

- устройство для равномерного деления токов между параллельно работающими СПН-3 (микросхема D5, выпрямительные диоды V27, V28 в цепи вторичной обмотки трансформатора тока Т2 с нагрузочным резистором R25);

- устройство для ограничения тока и защиты от перегрузки и короткого замыкания ( выпрямительный диод V13 в цепи вторичной обмотки трансформатора тока Т2 с нагрузочным резистором R24, D2.2, D2.3 – компараторы, переменный резистор R19);

- устройство защиты от понижения входного напряжения (D2.1 – компараторы, переменный резистор R13);

- устройство защиты от повышения выходного напряжения ( микросхема D7, переменный резистор R61, оптрон V22);

- устройство задержки включения и плавного запуска СПН-3 (транзистор V2, конденсаторы C3, C4, элементы D1.1, D1.2, микросхемы D1);

- светодиодный индикатор Н1 (состояние предохранителя), светодиодный индикатор Н2 ( режим ограничения), светодиодный индикатор Н3 (выход) для сигнализации о появлении на выходе СПН-3 выходного напряжения.