Пояснения к работе. Выпрямители серии ВБВ предназначены для электропитания телекоммуникационной аппаратуры различного назначения напряжением 24

Выпрямители серии ВБВ предназначены для электропитания телекоммуникационной аппаратуры различного назначения напряжением 24, 48 или 60В постоянного тока и могут использоваться для самостоятельной работы или в составе электропитающих установок.

Условное обозначение выпрямителей ВБВ:

Высокая частота преобразования (40…60 кГц) выпрямителей и наличие корректора коэффициента мощности обеспечивают: хорошие массогабаритные показатели; высокий коэффициент полезного действия; высокие динамические показатели; возможность работы в расширенном диапазоне отклонения напряжения сети от номинального значения.

Выпрямители обеспечивают:

- гальваническую развязку нагрузки от сети переменного тока;

- стабилизацию и регулировку выходного напряжения методом широтно– импульсной модуляции;

- ограничение тока нагрузки;

- задержку включения и плавный запуск;

- выключение при уходе напряжения сети переменного тока за допустимые пределы;

- защиту от повышения выходного напряжения;

- защиту при коротком замыкании на выходе;

- световую и дистанционную сигнализацию;

- возможность изменения выходного напряжения при подаче внешних сигналов на входной разъем.

Типы и основные характеристики выпрямителей приведены в таблице 1.1.

Выпрямитель ВБВ 24/3–2 предназначен для электропитания аппаратуры связи и других потребителей номинальным напряжением 24 В постоянного тока с максимальным выходным током 3А.

Основные электрические параметры выпрямителя ВБВ 24/3–2:

- Входное напряжение ~220 В +10/–20%

- Частота сети 50 Гц ±5%

- Диапазон регулировки выходного напряжения (22…28) В

- Рабочий диапазон тока нагрузки (0..3) А

- Максимальная выходная мощность 84 Вт

- Стабильность выходного напряжения ±1%

- Пульсации выходного напряжения: ≤2 мВ псофометрических

≤10 мВ на частотах выше 300 Гц

≤100 мВ на частотах ниже 300 Гц

- Порог ограничения выпрямленного тока 110% от макс. значения

- Порог срабатывания защиты от превышения выходного напряжения, не более (30±1)В

- Коэффициент мощности ≥0,55

- Коэффициент полезного действия (КПД) ≥0,85

Функциональная схема выпрямителя. Выпрямительное устройство серии ВБВ 24/3–2 построено по схеме с бестрансформаторным входом и регулированием напряжения методом широтно– импульсной модуляции (ШИМ).

Силовая цепь (рисунок 1.1) состоит из: входного выпрямителя, собранного по однофазной мостовой схеме с емкостным сглаживающим фильтром на выходе, однотактного прямоходового инвертора напряжения и выходного выпрямителя со сглаживающим фильтром. Для исключения воздействия входной импульсной помехи на источник и самого источника на потребителя на входе и выходе установлены фильтры помех.

Таблица 1.1 – Основные характеристики ВБВ
Тип выпрямителя	Диапазон регулировки выходного напряжения, В	Допустимые отклонения сети переменного тока, В	Выходной ток (ток нагрузки) в рабочем диапазоне, А	Выходная мощность в рабочем диапазоне, максимальная, Вт	Габаритные размеры (высота х ширина х глубина), мм	Масса, максимальная, кг
рабочий диапазон	расширенный диапазон
ВБВ 60/2-2	54…72	176…242	-	0…2		190х105х70	1,5
ВБВ 60/8-2	54…72	176…64	-	0…8		271х135х408	7,0
ВБВ 60/15-2К	54…72	176…264	160…290	0…15		271х135х408	11,0
ВБВ 60/25-2К	48…72	176…264	160…290	0…25		321х135х405	12,0
ВБВ 48/2-2	43…56	176…242	-	0…2		190х105х70	1,5
ВБВ 48/10-2	43…56	176…264	-	0…10		271х135х408	7,0
ВБВ 48/20-2К	43…56	176…264	160…290	0…20		271х135х408	11,0
ВБВ 48/30-2К	43…56	176…264	160…290	0…30		321х135х405	12,0
ВБВ 24/3-2	21,5…28	176…242	-	0…3		190х105х70	1,5
ВБВ 24/20-2	21,5…28	176…264	-	0…20		271х135х408	7,0
ВБВ 24/30-2К	21,5...28	176…264	160…290	0…30		271х135х408	11,0
ВБВ 24/50-2К	21,5…28	176…264	160…290	0…50		321х135х405	12,0
ВБВ 60/50-2	54…72	323…418	-	0…50		471х135х408	17,0
ВБВ 48/60-2	43…56	323…418	-	0…60		471х135х408	17,0

Рисунок 1.1 – Функциональная схема выпрямителя ВБВ 24/3 – 2

В систему управления входят: эталонный источник постоянного напряжения (U_ЭТ); схема сравнения; диодный оптрон V1 для передачи постоянной составляющей напряжения обратной связи (U_ОС); задающий

генератор (U_ЗГ); генератор пилообразного напряжения (U_П); ШИМ – компаратор; RS– триггер и усилитель мощности.

На выходе ШИМ– компаратора сигнал равен “1”, если уровень пилообразного напряжения больше уровня напряжения обратной связи (рисунок 1.2). При возрастании входного напряжения равенство напряжения U_П и напряжения обратной связи Uос, наступает раньше, что приводит к уменьшению по длительности ШИМ– сигнала (U_шим). Среднее значение напряжения на выходе при этом уменьшается, т.е. восстанавливается.

Схема автоматики, защиты и сигнализации обеспечивает блокирование подачи управляющих импульсов при превышении допустимого тока стока

ключа VT, повышении или понижении входного напряжения (U_ВХ) и повышении выходного напряжения выпрямительного устройства (U₀), где передача сигнала защиты осуществляется посредством тиристорного оптрона V2. При нормальном функционировании ВБВ горит светодиод Н1. Для построения цепей дистанционной сигнализации предусмотрен контакт 4 системного разъема X1. Выпрямитель ВБВ может работать только в режиме стабилизации по напряжению.

Рисунок 1.2 – Временные диаграммы

Принципиальная схема выпрямителя. Схема выпрямителя ВБВ 24/3–2 приведена на рисунке 1.3, а перечень элементов – в приложении А. Выпрямитель состоит из двух плат, на одной из которых расположены элементы силовой части выпрямителя (плата А1), на второй – элементы схемы управления (плата А2).

Подключение выпрямителя к сети осуществляется посредством контактов 6 и 8 разъёма Х1. Контакт 5 служит для подключения заземляющего провода.

Однофазное переменное напряжение поступает через тумблер включения блока S1 (рисунок 1.3) и предохранители F1 и F2 на фильтр радиопомех (L1,

L2,C1…C4 плата А1). Далее переменное напряжение выпрямляется диодным мостом V1…V4 и сглаживается емкостным фильтром C6 (плата А1).

Выпрямленное напряжение сети через резисторы R1…R3 платы А1 поступает на плату А2 для питания схемы управления. Питание элементов схемы управления осуществляется стабилизированным напряжением +12В, снимаемым со стабилитрона V7.

Рисунок 1.3 – Принципиальная схема выпрямителя ВБВ 24/3 – 2

Выпрямленное напряжение сети поступает также через резисторы R1 и R2 платы А2 в схему контроля за напряжением сети и в схему защиты по току.

Напряжение, пропорциональное выпрямленному напряжению сети, поступает на входы 8, 11 микросхем D1.2 и D1.3. На выводы 9 и 10 микросхемы D1 (микросхема K1401CA1, приложение Б) подано опорное напряжение с делителя R9…R11. При понижении напряжения сети менее 170 В на выводе 13 компаратора D1.3 устанавливается напряжение низкого уровня, что приводит к выключению блока. Компаратор D1.2 выключает блок при напряжении сети более 250В.

Регулировка порогов срабатывания защиты от понижения или повышения напряжения сети осуществляется резистором R5 платы А2.

Задающий генератор включает микросхему D3.4 (микросхема К561ТЛ1, приложение В) и времязадающую цепь, состоящую из резистора R13 и конденсатора С6. Рабочая частота выпрямителя 40…50 кГц.

С конденсатора С6 пилообразное напряжение поступает на компаратор D1.4, где сравнивается с напряжением обратной связи, снимаемым с оптопары V9.

Прямоугольные импульсы с вывода 11 микросхемы D3.4 поступает на вход 6 микросхемы D3.1 и дальше (при наличии на входе 5 микросхемы D3.1 напряжения высокого уровня) через микросхему D2 (микросхема К561ЛН2, приложение Г) и резистор R8 на затвор силового транзистора V5 установленного на плате А1.

При появлении на затворе транзистора V5 положительного напряжения около 12В транзистор открывается и выпрямленное напряжение сети прикладывается к первичной обмотке трансформатора Т1. По окончании импульса транзистор V5 закрывается. Резисторы R4, R5 и конденсатор С7, установленные на плате А1, ограничивают напряжение на стоке V5 при закрытии транзистора.

Импульсное напряжение со вторичной обмотки трансформатора Т1 выпрямляется диодом V6 и сглаживается высокочастотным фильтром L3, C9, расположенным на плате А1. Второе звено фильтра L4, C10 используется для уменьшения пульсации выходного напряжения. Конденсаторы С11 и С12 предназначены для подавления радиопомех.

Нагрузка подключается к контактам 1 (+) и 2 (–) разъема выпрямителя.

При увеличении тока нагрузки напряжение на резисторах R6, R7 платы А1 возрастает. Если это напряжение превышает опорное напряжение, заданное резистором R4 платы А2, то на выходе 1 компаратора D1.1 устанавливается напряжение низкого уровня, что приводит к установлению низкого уровня на выводе 5 D3.1 и выключению силового транзистора. Сброс схемы токовой защиты произойдет после закрытия силового транзистора и установке на выводе 11 D3.4 напряжения низкого уровня. Регулировка защиты по току осуществляется резистором R4 платы А2.

Напряжение с выхода выпрямителя поступает с платы А1 на плату А2 и далее через резистор R29 на стабилитрон V15, предназначенный для питания схемы обратной связи напряжением +15В. Напряжение пропорциональное выходному напряжению с делителя R30, R28 через резистор R25 поступает на вход 2 микросхемы D4 (микросхема КР1407УД2, приложение Д). Опорное напряжение подается на вывод 3 D4 со стабилитрона V11 через резистор R24.

Выходное напряжение D4 определяет ток оптопары V9 и напряжение на выводе 5 компаратора D1.4, которое определяет длительность импульсов управления. Регулировка выходного напряжения осуществляется резистором R24.

При работе выпрямителя с резистора R9 (плата А1) снимаются импульсы, которые через R10 поступают на базу транзистора V8 (плата А1) и открывают его. При этом горит светодиод Н1.

При повышении выходного напряжения, если на выводах 2, 6 микросхемы D5 (микросхема КР1441ВИ1, приложение Е) напряжение превысит 10В, сработает защита от повышения выходного напряжения. На выводе 7 D5 и на выводе 4 оптопары V10 установится напряжение низкого уровня, что приведет к выключению выпрямителя. Повторное включение выпрямителя возможно после отключения напряжения сети. Если при высоком выходном напряжении выпрямитель заперт по обратной связи, т.е. не работает, то защита от повышения выходного напряжения не срабатывает, т.к. транзистор V12 заперт. Регулировка защиты от повышения выходного напряжения осуществляется резистором R32.

При исправном состоянии выпрямителя транзистор V11 (плата А1) открыт. Если на выводе 6 микросхемы D4 установится напряжение высокого уровня (при аварии выпрямителя), то на плате А1 откроется транзистор V10, а транзистор V11 закроется.