PL223651B1 - Układ nieizolowanego zasilacza niskonapięciowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ nieizolowanego zasilacza niskonapięciowego przeznaczonego, w szczególności do zasilania elektronicznych układów zabezpieczeń różnicowoprądowych.

W znanym z polskiego zgłoszenia wynalazku P 395246 nieizolowanym zasilaczu niskonapięciowym, wejście zasilające fazowe połączone jest z pierwszym wejściem zasilania odbiornika energii elektrycznej, natomiast wejście zasilające neutralne z siecią elektroenergetyczną. Drugie wejście zas ilania odbiornika energii elektrycznej połączone jest z siecią elektroenergetyczną. Odbiornik energii elektrycznej połączony jest równolegle z szeregowo połączonymi: rezystorem i kondensatorem boc znikującym. Wejście fazowe układu połączone jest z równolegle połączonymi: włącznikiem i kondens atorem pierwszym. Druga elektroda kondensatora pierwszego i włącznika połączona jest z wejściem napięcia zmiennego mostka Gretza. Drugie wejście napięcia zmiennego mostka Gretza połączone jest wejściem neutralnym układu. Wyjście ujemne mostka Gretza połączone jest z poziomem odniesienia. Wyjście dodatnie mostka Gretza połączone jest z anodami diod: pierwszej i tyrystora. Katoda tyrystora połączona jest z poziomem odniesienia. Katoda diody pierwszej połączona jest z elektrodą dodatnią kondensatora drugiego, z katodą diody Zenera, z wejściem zasilania układu mikrokontrolera i z wyjściem dodatnim układu. Elektroda ujemna kondensatora drugiego, anoda diody Zenera, wejście ujemne zasilania mikrokontrolera i wyjście ujemne układu połączone są z poziomem odniesienia. Z mikrokontrolerem połączony jest port komunikacyjny. Wejście sterujące włącznika jest połączone z linią sterującą portu mikrokontrolera. Bramka tyrystora jest połączona z linią sterującą mikrokontrolera za pomocą szeregowo podłączonego rezystora pierwszego.

Znany nieizolowany zasilacz niskonapięciowy powoduje dodatkowe straty napięcia na diodach mostka Gretza, co ma niekorzystny wpływ na jego sprawność. Regulacja napięcia wyjściowego odb ywa się w znacznej części w sposób cyfrowy poprzez regulację mikroprocesorową, co w wyniku występowania większej liczby elementów oraz konieczności stosowania złożonego programu mikrokontrolera zwiększa jego awaryjność. Ponadto układ jest podatny na zakłócenia elektromagnetyczne.

Istota układu nieizolowanego zasilacza niskonapięciowego według wynalazku polega na tym, że wejście zasilające pierwsze połączone jest z końcówkami pierwszymi rezystorów: pierwszego i drugiego, z anodą diody pierwszej i z katodą diody czwartej. Katoda diody pierwszej połączona jest z anodą diody drugiej, której katoda połączona jest z anodą diody trzeciej, a anoda diody czwartej połączona jest z katodą diody piątej, której anoda połączona jest z katodą diody szóstej. Anoda diody szóstej połączona jest z katodą diody trzeciej, z emiterami tranzystorów: pierwszego i drugiego oraz z wejściem zasilającym drugim. Końcówka druga rezystora pierwszego połączona jest z bazą tranz ystora pierwszego, którego kolektor połączony jest z elektrodą ujemną kondensatora pierwszego, z anodą diody Zenera i z wyjściem zasilającym ujemnym. Końcówka druga rezystora drugiego połączona jest z bazą tranzystora drugiego, którego kolektor połączony jest z elektrodą dodatnią kondensatora drugiego, z katodą diody Zenera i z wyjściem zasilającym dodatnim.

Układ nieizolowanego zasilacza niskonapięciowego według wynalazku umożliwia zamianę prądu w obwodzie wejścia zasilacza na niskie napięcie do zasilania układów elektronicznych, w szczególności zabezpieczeń różnicowoprądowych. Stosowanie zasilacza w układach zabezpieczenia różn icowoprądowego umożliwia jego poprawne działanie nawet w przypadku uszkodzenia przewodu neutralnego sieci elektroenergetycznej. Układ według wynalazku cechuje się dużą sprawnością energ etyczną, ponieważ każdy spadek napięcia na diodach prostowniczych jest wykorzystany do zasilania wyjścia układu, dużą niezawodnością wynikającą z budowy układu, w którym nie stosuje się zaawansowanej mikroprocesorowej regulacji napięcia wyjściowego. Ponadto układ według wynalazku cechuje się niskim kosztem wykonania, małymi gabarytami i prostą konstrukcją.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, przedstawiającym schemat ideowy układu nieizolowanego zasilacza niskonapięciowego.

Wejście zasilające pierwsze We1 układu według wynalazku połączone jest z elektrodą dodatnią kondensatora pierwszego C1, elektrodą ujemną kondensatora drugiego C2, z końcówkami pierwszymi rezystorów: pierwszego R1 i drugiego R2, z anodą diody pierwszej D1 i z katodą diody czwartej D4. Katoda diody pierwszej D1 połączona jest z anodą diody drugiej D2, której katoda połączona jest z anodą diody trzeciej D3. Anoda diody D4 połączona jest z katodą diody piątej D5, której anoda połączona jest z katodą diody szóstej D6, której anoda połączona jest z katodą diody trzeciej D3, z emiterami tranzystorów: pierwszego T1 i drugiego T2 oraz wejściem zasilającym drugim We2 układu wePL 223 651 B1 dług wynalazku. Końcówka druga rezystora pierwszego R1 połączona jest z bazą tranzystora pierwszego T1, którego kolektor połączony jest z elektrodą ujemną kondensatora pierwszego C1, anodą diody Zenera Dz oraz wyjściem zasilającym ujemnym Wy- układu według wynalazku. Końcówka druga rezystora drugiego R2 połączona jest z bazą tranzystora drugiego T2, którego kolektor połączony jest z elektrodą dodatnią kondensatora drugiego C2, katodą diody Zenera Dz i z wyjściem zasilającym dodatnim Wy+ układu według wynalazku.

Układ według wynalazku włączony jest szeregowo za pomocą wejść zasilających pierwszego We1 i drugiego We2 w obwód zasilania odbiorników energii elektrycznej. Zmienny prąd z sieci elektroenergetycznej przepływa przez wejścia zasilające pierwsze We1 i drugie We2 układu według wynalazku.

W fazie pierwszej cyklu zmian napięcia sinusoidalnego sieci elektroenergetycznej, dodatnie napięcie zasila wejście zasilające pierwsze We1 układu według wynalazku, a napięcie ujemne zasila wejście zasilające drugie We2, wymuszając przepływ prądu przez szeregowo połączone diody: pierwszą D1, drugą D2 i trzecią D3. Szeregowo połączone diody: czwarta D4, piąta D5 i szósta D6 zostają spolaryzowane w kierunku zaporowym. Tranzystor drugi T2 jest wyłączony i kondensator drugi C2 nie jest ładowany. Spadek napięcia na elektrodach szeregowo połączonych diod: pierwszej D1, drugiej D2 i trzeciej D3 powoduje przepływ prądu od anody diody pierwszej D1 przez rezystor pierwszy R1 i złącze baza-emiter tranzystora pierwszego T1 do katody diody trzeciej D3, powodując włączenie tranzystora pierwszego T1. Włączony tranzystor pierwszy T1 zamyka obwód ładowania kondensatora pierwszego C1. Kondensator pierwszy C1 jest ładowany w wyniku przepływu prądu od anody diody pierwszej D1, poprzez kondensator pierwszy C1 i złącze kolektor-emiter tranzystora pierwszego T1 do katody diody trzeciej D3.

W fazie drugiej cyklu zmian napięcia sinusoidalnego sieci elektroenergetycznej, dodatnie napięcie zasila wejście zasilające drugie We2 układu według wynalazku a napięcie ujemne wejście zasilające pierwsze We1 , wymuszając przepływ prądu przez szeregowo połączone diody: czwartą D4, piątą D5 i szóstą D6. Szeregowo połączone diody: pierwsza D1, druga D2 i trzecia D3 zostają spolaryzowane w kierunku zaporowym. Tranzystor pierwszy T1 zostaje wyłączony i kondensator pierwszy C1 nie jest ładowany. Spadek napięcia na elektrodach szeregowo połączonych diod: czwartej D4, piątej D5 i szóstej D6 powoduje przepływ prądu od anody diody szóstej D6 złącze baza-emiter tranzystora drugiego T2 i drugi R2 do katody diody czwartej D4, powodując włączenie tranzystora drugiego T2. Włączony tranzystor drugi T2 zamyka obwód ładowania kondensatora drugiego C2. Kondensator drugi C2 jest ładowany w wyniku przepływu prądu od anody diody szóstej D6, przez złącze emiter-kolektor tranzystora drugiego T2 i kondensator drugi C2 do katody diody czwartej D4. Po fazie drugiej cyklu zmian napięcia sinusoidalnego sieci elektroenergetycznej, następuje powrót do fazy pierwszej działania układu według wynalazku.

Napięcie na okresowo doładowywanych kondensatorach: pierwszym C1 i drugim C2 sumuje się w wyniku ich szeregowego połączenia elektrod różnoimiennych. Napięcie dodatnie z elektrody dodatniej kondensatora drugiego C2 zasila katodę diody Zenera Dz i wyjście dodatnie Wy+ układu według wynalazku, a napięcie ujemne z elektrody ujemnej kondensatora pierwszego C1 zasila anodę diody Zenera Dz i wyjście ujemne Wy- układu. Dioda Zenera Dz ogranicza maksymalne napięcie na wyjściu układu. Przekroczenie napięcia Zenera powoduje włączenie diody Zenera Dz i rozładowywanie kondensatorów pierwszego C1 i drugiego C2 poprzez obwód złożony z szeregowo połączonych: kondensatorów pierwszego C1 i drugiego C2 oraz diody Zenera Dz.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ nieizolowanego zasilacza niskonapięciowego, w którym elektroda dodatnia kondensatora połączona jest z katodą diody Zenera i z wyjściem dodatnim układu, a wejście układu połączone jest z elektrodą kondensatora, znamienny tym, że wejście zasilające pierwsze (We1) połączone jest z końcówkami pierwszymi rezystorów: pierwszego (R1) i drugiego (R2), z anodą diody pierwszej (D1) i katodą diody czwartej (D4), katoda diody pierwszej (D1) połączona jest z anodą diody drugiej (D2), której katoda połączona jest z anodą diody trzeciej (D3), a anoda diody czwartej (D4) połączona jest z katodą diody piątej (D5), której anoda połączona jest z katodą diody szóstej (D6), zaś anoda diody szóstej (D6) połączona jest z katodą diody trzeciej (D3), z emiterami tranzystorów: pierwszego (T1) i drugiego (T2) oraz z wejściem zasilającym drugim (We2), przy czym końcówka druga rezystora

   PL 223 651 B1 pierwszego (R1) połączona jest z bazą tranzystora pierwszego (T1), którego kolektor połączony jest z elektrodą ujemną kondensatora pierwszego (C1), z anodą diody Zenera (Dz) i z wyjściem zasilającym ujemnym (Wy-), a końcówka druga rezystora drugiego (R2) połączona jest z bazą tranzystora drugiego (T2), którego kolektor połączony jest z elektrodą dodatnią kondensatora drugiego (C2), z katodą diody Zenera (Dz) i z wyjściem zasilającym dodatnim (Wy+).