193657. lajstromszámú szabadalom • Stabilizált nagyfeszültségű tápegység
193657 1 A találmány tárgya stabilizált egyenfeszültségű tápegység, amely nagy megbízhatóságú, kiszajú feszültségstabilizátort, feszültségkimaradás-jelző áramkört és a tápegységre kötött fogyasztó szünetmentes táplálását biztosító átkapcsolóegységet tartalmaz. A találmány az elektronika minden területén használható, ahol követelménykénl jelentkezik az alkalmazott tápfeszültség kiváló dinamikus terhelési stabilitása és alacsony zajszintje. A szakirodalomból ismeretes, hogy a szokásos kapcsolóüzemű egyenfeszültség stabilizátorok hatásfoka igen jó, de jelentős hátrányaik is vannak,. Ezek a hátrányok megmutatkoznak abban,'hogy rosszul tűrik a dinamikus terheléstT előterhelés nélkül nem működnek megfelelően és széles spektrumú, magas szintű zajfeszültséget termelnek, amely a kimeneten, illetve a bemenő körön egyaránt megjelenik, ráadásul a kimeneti zajszint erősen függ a terhelés mértékétől. Az analóg feszültség-stabilizátoroknak jó a terhelési stabilitásuk és nem termelnek zajt, ezzel szemben rossz a hatásfokuk, különösen akkor, ha megköveteljük tőlük, hogy széles bemenőfeszültség tartományban kifogástalanul működjenek. Az elektronikus tápegységekben alkalmazott, ismert feszültségkimaradás - érzékelők a hálózati feszültség csökkenését érzékelik. Bonyolult áramkörök, amelyekhez esetleg segédtranszformátor és szűrés nélküli egyenirányítóit feszültség szükséges, hogy azonnal érzékelhessék -a hálózati feszültség csökkenését, illetve megjelenését. A hálózati feszültség csökkenésének, illetve -újramegjelenésének figyelése ugyanazon az értéknél történik, így ha a hálózati feszültség a kritikus szint körül ingadozik, úgy számítógép tápegység esetén többszörös oda-visszamentés következhet be, ami programsérüléshez vezethet. Ezt a hiányosságot az ismert áramkörök úgy küszöbölik ki, hogy a visszamentés elindít egy időzítő áramkört és a beállított idő leteltéig az áramkör érzéketlen az újabb hálózati hibára. Továbbra is fennáll viszont a hálózati zavarokra való szükségesnél nagyobb fokú érzékenység. Ha például a hálózati feszültség értéke néhány periódusra lecsökken, esetleg ki is marad, a hálózati feszültség kimaradásjelző akkor is működésbe lép, na az egyenirányítóit és kondenzátorokban tárolt feszültség még képes lenne ezalatt az idő alatt a stabilizátor megfelelő működtetésére. További hiányossága, hogy az esetlegesen rákapcsolt külső akkumulátor feszültségének csökkentését az áramkör nem tudja érzékelni. Fokozott biztonságot igénylő körülmények között viszont számítani kell a külső akkumulátor meghibásodására vagy az összekötőkábel szakadására. A hálózati feszültség visszatérése esetén a már említett időzítő áramkör úgy van be- 2 2 állítva, hogy akkor jelezzen, amikor a stabilizált feszültségek várhatóan már elérték névleges értéküket. Ezt a beállítást a legrosszabb esetre, a maximális terhelésre szokták méretezni. így, különösen kisebb terhelés esetén túlságosan nagy időtartalékot kell alkalmazni, amely felesleges időveszteséget okoz és ráadásul a stabilizátorok nem kielégítő működése esetén (ha valamilyen hiba miatt nem biztosítják a kimenő feszültség névleges értékét) is visszamentést jelez, illetve a stabilizált feszültség csökkenése esetén nem okoz feszültségkimaradás-jelzést. A szünetmentes tápellátás szokásos megoldásában egy figyelőáramkör a hálózati feszültség egy specifikált alsó határ alá csökkenése esetén relével átkapcsol a külső akkumulátorra. A megoldás hátránya az alkalmazott relé korlátozott megbízhatósága és zajos hálózat esetén az oda-visszakapcsolgatás, illetve a kimaradásérzékelő szükségtelen működése. A találmány célja olyan stabilizált egyenfeszültségű tápegység kialakítása, amely egyesíti magában az analóg üzemű stabilizált tápegységek jó terhelési stabilitását, kis zaját és gyors reagáló képességét a kapcsolóüzemű stabilizált tápegységek magas hatásfokával. A találmány azon a felismerésen alapszik, rogy a kétféle megoldás előnyeit egyesíthetjük a felsorolt hátrányok nélkül, ha az analóg feszültségstabilizátor szokásos referenciafeszültségéhez igen kis amplitúdójú és állandó ferkvenciájú háromszögfeszültséget szuperponálunk, és a differenciálerősítő által vezérelt áteresztőtranzisztor jelét aluláteresztő szűrőre vezetjük úgy, hogy az aluláteresztő szűrő a lineáris tartományban dolgozzon. Ezáltal elérjük, hogy a tápegység analóg szabályzóként éled fel és kapcsol ki, de amint a kimenőfeszültség eléri a névleges értéket, a szabályzókor kapcsoló üzemű stabilizátorként működik tovább. A terhelés változása a kapcsolójel kitöltési tényezőjének változását vonja maga után, és gyors, illetve nagymértékű terhelésváltozás esetén a kimenőfeszültség a referenciafeszültségen levő háromszögfeszültség kimenetre vonatkoztatott csúcsértékei között fog maradni, mivel a háromszögfeszültség csúcsértékeinél a stabilizátor analóg üzemmódba megy át. Rájöttünk továbbá, hogy ha a hálózati feszültség helyett a hálózati transzformátor egyenirányítóit és szűrt feszültségét, az úgynevezett gerincfeszültséget használjuk a feszültségkimaradás-érzékelő vezérlésére, akkor ez a stabilizátorokat tápláló pillanatnyi gerincfeszültséget használjuk a feszültségkimaradás érzékelő vezérlése, akkor ez a stabilizátorokat tápláló pillanatnyi gerincfeszültség csökkenését és visszatérését érzékeli feggetlenül attól, hogy ez a hálózatból vagy külső akkumulátorból származik. A kitűzött feladatot olyan stabilizált egyenfeszültségű tápegységgel oldottuk meg. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
