ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Полезная модель относится к области электроники, а именно к источникам питания, и предназначена для использования преимущественно в учебном процессе для проведения лабораторных работ.
Известен источник питания (см. патент РФ на полезную модель №14478, МПК Н02М 7/155), содержащий сетевой выпрямитель с фильтром и преобразователь с узлом управления и транзисторным инвертором, выход которого через узел защиты преобразователя по току нагрузки и выходной трансформатор связан с выходным выпрямителем и фильтром, причем выход фильтра соединен с первым управляющим входом узла управления, второй вход которого связан с выходом узла защиты, а выход - с управляющим входом инвертора. В источник питания введен узел коррекции коэффициента мощности, вход которого соединен с выходом сетевого выпрямителя с фильтром, а выход - с силовым входом преобразователя, установлен узел защиты от перегрева, последовательно с которым включен датчик температуры, а также введены узлы параллельной работы, дистанционного управления, регулирования выходного напряжения, защиты от превышения выходного напряжения и узел сигнализации об аварии источника питания, параллельно входам введенных узлов установлены дополнительные клеммы, выходы узлов соединены с первым дополнительным входом узла управления, а параллельно второму дополнительному входу узла управления установлена дополнительная клемма.
Однако данный источник также не содержит блока цифровой индикации напряжения и тока.
Наиболее близким является источник питания постоянного напряжения (см. патент РФ на полезную модель №12634, МПК Н02М 7/155), содержащий сетевой выпрямитель с фильтром, выход которого подключен к силовому входу преобразователя, содержащего узел управления, транзисторный инвертор, выход которого через узел защиты преобразователя по току нагрузки и выходной трансформатор связан с выходным выпрямителем и фильтром, выход которого соединен с первым управляющим входом узла управления, второй управляющий вход которого связан с выходом узла защиты преобразователя по току нагрузки, а выход соединен с управляющим входом инвертора. Источник питания выполнен по технологии монтажа на поверхность печатной платы, расположен в металлическом корпусе. Данный источник имеет в своем составе сетевой выпрямитель, инверторный преобразователь напряжения и узел защиты по току, аналогичные примененным в заявляемом устройстве.
Однако в прототипе не предусмотрен блок цифровой индикации выходного напряжения и тока, отсутствует индикатор срабатывания защиты, принцип срабатывания защиты не является триггерным, и не раскрыта возможность работы от безопасной сети переменного тока напряжением 42 В.
Задачей заявляемого технического решения является создание источника питания, отвечающего требованиям, предъявляемым к учебному источнику питания, а именно:
1) возможность работы от сети переменного тока напряжением 42 В;
2) наличие триггерной защиты с хорошо заметной индикацией режима срабатывания защиты;
3) возможность регулировки выходного напряжения;
4) наличие понятного, желательного цифрового индикатора выходного напряжения и тока;
5) малые массогабаритные показатели.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, а именно обеспечение возможности применения источника питания в учебном процессе за счет создания компактного, недорогого, регулируемого источника питания, работающего от безопасной сети напряжением 42 В, имеющего тригтерную защиту с индикатором срабатывания, имеющего цифровой индикатор напряжения и тока.
Поставленная задача решается за счет объединения в данной конструкции уже известных технических решений и получение качественного нового результата, а так же применения в составе источника питания широко распространенных компонентов, малогабаритного и не требующего большого количества меди трансформатора, входящего в состав высокочастотного инвертора, а также датчика тока специальной конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что источник питания постоянного тока для проведения лабораторных работ, содержащий выпрямитель и узел защиты по току, соединенные с высокочастотным инверторным регулируемым преобразователем напряжения, выход источника питания, согласно решению выпрямитель и высокочастотный инверторный регулируемый преобразователь напряжения выполнены с возможностью подключения к сети переменного тока напряжением 42 В, высокочастотный инверторный регулируемый преобразователь напряжения выполнен с ключами на полевых транзисторах, а узел защиты выполнен триггерным, источник питания дополнительно содержит магнитный датчик тока и блок цифровой индикации напряжения и тока, последовательно включенные между высокочастотным инверторным регулируемым преобразователем напряжения и выходом источника питания, кнопку сброса сигнала перегрузки и индикатор срабатывания защиты, соединенные с узлом защиты, вспомогательный источник, соединенный с выпрямителем, высокочастотным инверторным регулируемым преобразователем напряжения и блоком цифровой индикации напряжения и тока, при этом узел защиты соединен с магнитным датчиком тока, представляющим собой геркон с размещенной на его корпусе обмоткой.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема источника питания, на фиг.2 - конструкция магнитного датчика тока. Позициями на чертежах обозначены:
1 - выпрямитель;
2 - высокочастотный инверторный регулируемый преобразователь напряжения;
3 - вспомогательный источник;
4 - магнитный датчик тока;
5 - узел триггерной защиты;
6 - индикатор срабатывания защиты;
7 - кнопка сброса сигнала перегрузки;
8 - блок цифровой индикации напряжения и тока;
9 - геркон (герметичный магнитоуправляемый контакт);
10 - обмотка.
Выпрямитель 1 (фиг.1) предназначен для преобразования переменного напряжения питающей прибор сети в постоянное, которое подается на вспомогательный источник питания, предназначенный для обеспечения питающими напряжениями высокочастотного инверторного регулируемого преобразователя напряжения. Кроме того, вспомогательный источник предназначен для подачи питающих напряжений на блок цифровой индикации напряжения и тока 8 (фиг.1). Постоянное напряжение с выпрямителя также подается и на высокочастотный инверторный регулируемый преобразователь напряжения, функцией которого является преобразование постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня с высоким КПД, и обеспечение гальванической развязки выходного преобразованного напряжения от входного. Преобразование осуществляется посредством инвертирования постоянного напряжения в переменное высокой частоты, трансформации его и последующим выпрямлении. Поскольку трансформируется переменное напряжение высокой частоты, то сам трансформатор, входящий в состав подобного преобразователя, становится возможным выполнить малогабаритным, затратив сравнительно небольшое количество меди. Регулировка напряжения осуществляется за счет изменения длительности импульсов инвертированного переменного напряжения. Кроме того, сам преобразователь построен на полевых транзисторах, что увеличивает КПД устройства за счет снижения падения напряжения на участках «сток - исток» полевых транзисторов. С высокочастотного инверторного регулируемого преобразователя напряжение поступает на блок цифровой индикации напряжения и тока 8 (фиг.1) через магнитный датчик тока, функцией которого является выдача сигнала на срабатывание узла триггерной защиты 5 (фиг.1) в случае превышения тока нагрузки допустимой величины. Конструкция датчика поясняет фиг.2. Датчик представляет собой геркон 9 (герметичный магнитоуправляемый контакт) с размещенной на его корпусе обмоткой 10, по которой протекает ток нагрузки, создавая внутри катушки магнитное поле, величина индукции которого зависит от величины протекающего тока и числа витков в обмотке. Для замыкания контакта геркона требуется, чтобы величина индукции магнитного поля в зоне контакта достигла определенной величины. Таким образом, подбирая число витков в катушке, можно изменять величину тока срабатывания магнитного датчика. Схема триггерной защиты 5 (фиг.1), сработав по сигналу от магнитного датчика тока, отключает преобразователь 2 (фиг.1), тем самым снимая выходное напряжение источника питания, и выдает сигнал на индикатор срабатывания защиты 6 (фиг.1). В таком состоянии источник питания будет находиться до тех пор, пока оператор не сбросит сигнал перегрузки при помощи кнопки сброса 7 (фиг.1). После сброса возобновляется работа преобразователя 2 (фиг.1) и на выходе источника появляется напряжение.