Стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты от обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения или тока нагрузки. В случае обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения сигнал рассогласования на выходе узла сравнения 3 и усилителя постоянного тока 4 резко уменьшается. Регулирующий транзистор 5 закрывается, компаратор 15 переходит во второе устойчивое состояние и на его выходе появляется положительное напряжение. Конденсатор 14 начинает заряжаться через развязывающий диод 19 и резистор 13. При достижении напряжением на конденсаторе 14 значения, при котором напряжение на переходе база-эмиттер согласующего транзистора 11 соответствует его открытому состоянию, он открывается, а транзистор 7 закрывается и обесточивает обмотку электромагнитного реле 8, которое размыкает свои контакты 9 и отключает источник питания от сети. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (п 4 G 05 F 1/569

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2 1) 4 158726/24-07 (22) 08.12.86 (46) 07.07,89. Бюп. Р 25 (72) Ю.Н,Шуваев (53) 621.316.722.1 (088,8) (56) Карпов В.И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока. — M.: Энергия, 1967, с.92, рис ° 56.

Авторское свидетельство СССР

N - 1206761, кл. G 05 F 1/569, 1986 ° (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Цель изобретения — повьппение надежности путем обеспечения защиты от обрыва нагрузки, понижения и повьппения выходного напряжения или то„„SU„„1492347 А 1

2 ка нагрузки, В случае обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения сигнал рассогласования на выходе узла 3 сравнения и усилителя

4 постоянного тока резко уменьшается.

Регулирующий транзистор 5 закрывается, компаратор 15 переходит во второе устойчивое состояние и на его выходе появляется положительное напряжение, Конденсатор 14 начинает заряжаться через развязывающий диод

19 и резистор 13. При достижении напряжением на конденсаторе 14 значения, при котором напряжение на переходе база-эмиттер согласующего транзистора 11 соответствует его открытому состоянию, он открывается, а транзистор 7 закрывается и обесточивает обмотку электромагнитного реле

8, которое размыкает свои контакты

9 и отключает источник питания от сети. 2 з.п ° A-лы, 1 ил.

1492347

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и ра5 диоэлектронной аппаратурь1 различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного источника питания путем обеспечения за- 10 щиты от обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения тока нагрузки.

На чертеже представлена схема ста— билизированного источника питания, 15

Стабилизированный источник питания содержит включенный в силовую цепь дроссель 1 иасьпцения с обмоткой

2 управления, узел 3 сравнения, подключенный входом к выходному выводу, 20 а выходом — к входу усилителя 4 постоянного тока, вьгходом соединенного с базой регулирующего транзистора 5, в коллекторную цепь которого включена обмотка 2 управления дросселя 1 25 насьпцения, узел 6 коммутации на транзисторе 7, в коллекторную цепь которого включен исполнительный элемент

8, например электромагнитное реле с замыкающими контактами 9, которые 30 включены последовательно с дросселем

1 насьпцения, узел 10 защиты, состоящий из согласующего транзистора 11, коллектор которого соединен с базой транзистора 7 узла 6 коммутации, база согласующего транзистора 11 подключена к одному из выводов цепочки иэ последовательно соединенных первого 12 и второго 13 резисторов, между точкой соединения которых и общей 40 шиной включен конденсатор 14 временной задержки, к общей шине подключены также эмиттеры транзистора 7 узла

6 коммутации и согласующего транзистора 11, два компаратора 15 и 16,два источника 17 и 18 опорного напряжения, два развязывающих диода 19 и

20, а также вывод 21 для подключения вспомогательного источника питания и балластный резистор 22, включенный между указанным выводом 21 и обмот50 кой 2 управления дросселя 1 насьпцения, причем между инвертирующим входом первого компаратора 15 и общей шиной включен первый источник !7 опорного напряжения, неинвертирующий вход

55 первого компаратора 15 подключен к точке соединения балластного резисто. ра 22 и обмотки 2 управления дросселя 1 насьпцения, инвертирую ций вход второго компаратора 16 подключен к коллектору регулирующег.о транзистора

5, а между неинвертирующим входом второго компаратора 16 и общей шиной включен второй источник 18 опорного напряжения, причем выходы первого 15 и второго 16 компараторов через соответствующий первый 19 и второй 20 развяэывающие диоды подключены к второму выводу цепочки из последовательно соединенных первого 12 и второго

13 резисторов.

Первый компаратор 15 может быть выполнен на транзисторе 23 противоположного типа проводимости с согласующим транзистором 11, при этом база и эмиттер транзистора 23 являются соответственно инвертирующим и неинвертирующим входами первого компаратора 15, а коллектор транзистора 23 его Вьгходом, Первый 17 и второй 18 источники опорного напряжения могут быть выполнены соответственно на стабилитроне и диоде, Первый и второй источники опорного напряжения могут быть выполнены также в виде нижнего плеча резисторных делителей напряжения, образованных соответственно из резисторов 24, 25 и 26, 27, причем к средней точке делителя напряжения на резисторах

24 и 25 подключен инвертирующий вход первого компаратора 15, а к средней точке делителя напряжения на резисторах 26 и 27 — неинвертирующий вход второго компаратора 16.

В состав силовой части источника питания, кроме дросселя 1 насьпцения, входит также преобразователь переменного напряжения в постоянное, состоящий из последовательно соединенных трансформатора 28, выпрямителя

29 и фильтра 30, хотя в общем случае любые из этих элементов могут отсутствовать, а рабочие обмотки дросселя

1 насьпцения могут быть включены в диагонали трехфазного вентильного моста выпрямителя 29, В коллекторные цепи транзисторов

11 и 23 включены коллекторные резисторы 31 и 32, а в базовую цепь транзистора 7 может быть включен пороговый элемент, например диод 33, который служит для обеспечения полного и надежного запирания этого транзистора.

5 149

Для защиты перехода база-эмиттер транзистора 23 от обратного напряжения большой величины при нормальном режиме работы источника питания параллельно этому переходу может быть включен ограничительный диод 34, а для ограничения базового тока транзистора 23 может быть включен резистор 35.

Стабилизированный источник питания может быть использован как для стабилизации выходного напряжения, так и для стабилизации тока нагрузки ° Если источник питания предназначен для стабилизации напряжения, узел 3 сравнения состоит из делителя выходного напряжения и источника опорного напряжения, а если для стабилизации тока нагрузки, узел 3 сравнения содержит в своем составе датчик тока нагрузки.

Регулирующий транзистор 5 может быть выполнен также составным.

Питание узла управления, в том числе цепочки, состоящей иэ регулирующего транзистора 5 и обмотки 2 управления дросселя 1 насыщения, производится выходным напряжением источника питания или от вспомогательного выпрямителя, подключенного к питающей сети после контактов 9 электромагнитного реле 8. Питание указанной цепочки может производиться также напряжением команды включения.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

Команда включения источника питания через резистор 31 подается на базу транзистора 7 узла 6 коммутации.

Транзистор 7 открывается, исполнительный элемент 8 — электромагнитное реле — срабатывает и напряжение питающей сети через замыкающие контакты 9 подается на дроссель t насыщения и далее через трансформатор

28 — на выпрямитель 29 и фильтр 30.

С выхода источника питания напряжение или ток нагрузки поступает на

I вход узла 3 сравнения. С выхода узла

3 сравнения сигнал рассогласования через усилитель 4 постоянного тока подается на базу регулирующего транзистора 5, при помощи которого устанавливается ток в обмотке 2 управления, необходимый для обеспечения стабилизации выходного напряжения или тока нагрузки источника питания. При нормальной работе источника питания

234 7 регулирующий транзистор 5 находится в линейном режиме и напряжение на неинвертирующем входе компаратора t5, поступающее с балластного резистора

22, ниже чем напряжение, подаваемое на его инвертирующий вход с выхода первого источника 17 опорного напряжения.

Напряжение на инвертирующем входе компаратора 16, снимаемое с коллектора регулирующего транзистора 5, выше, чем напряжение, подаваемое с выхода второго источника t8 опорного напряжения. Вследствие этого при нормальной работе источника питания первый

15 и второй 16 компараторы находятся в первом устойчивом состоянии, при котором напряжение на их выходе близко к нулю, поэтому согласующий транзистор 11 заперт, конденсатор 14 разряжен, транзистор 7 узла 6 коммутации открыт и источник питания включен, При обрыве (увеличении сопротивления) нагрузки или при повышении на25 пряжения питающей сети за установленные пределы и повышении вследствие этого выходного напряжения стабилизатора напряжения, а также при коротком замыкании (уменьшении сопроЗ0 тивления) нагрузки или при повышении напряжения питающей сети за установленные пределы и повышении вследствие этого тока нагрузки стабилизатора тока напряжение на дросселе 1 насьпцения увеличивается до максимума и ста35 билиэатор выходит из режима стабили- зации. При этом сигнал рассогласования на выходе узла 3 сравнения и усилителя 4 постоянного тока резко

40 уменьшается, регулирующий транзистор

5 закрывается, компаратор 15 переходит во второе устойчивое состояние и на его выходе появляется положительное напряжение, конденсатор 14 начинает заряжаться через первый раз45 вязывающий диод t9 и второй резистор

13. При достижении напряжением на конденсаторе 14 значения, при котором напряжение на переходе база-эмиттер согласующего транзистора 11 соответствует его открытому состоянию, он открывается, а транзистор 7 закрывается и обесточивает обмотку электромагнитного реле 8, которое размыкает свои контакты 9 и отключает источник

55 питания от сети.

При коротком замыкании (уменьшении сопротивления) нагрузки или понижении напряжения питающей сети за установ1492347 ленные пределы и понижение вследствие этого выходногo напряже| ия стабилизатора напряжения, а также при обрыве (увеличении сопротивления) нагрузки или при понижении напряжения питающей сети за установленные пределы и понижении вследствие этого тока нагрузки стабилизатора тока напряжения на дросселе 1 насьпцения уменьшается до минимума и стабилизатор выходит иэ режима стабилизации ° При этом сигнал рассогласования на выходе узла 3 сравнения и усилителя 4 постоянного тока резко увеличивается, регулирующий транзистор 5 полностью открывается, компаратор 16 переходит во второе устойчивое состояние и на

его выходе появляется положительное напряжение, вследствие чего конденсатор 14 начинает заряжаться через второй развязывающий диод 20 и второй резистор 13. При достижении напряжением на конденсаторе 14 значения, при котором напряжение на переходе база- 25 эмиттер согласующего транзистора 11 соответствует его открытому состоянию, он открывается, а транзистор 7 закрывается и обесточивает обмотку электромагнитного реле 8, которое размыкает свои контакты 9 и отключает источник питания от сети.

После срабатывания узла 10 защиты при возникновении любой неисправности на выходе компаратора 16 присутствует положительное напряжение и согласующий транзистор 11 открыт током, протекающим с выхода компаратора 16 через второй развяэывающий диод 20, второй 13 и первый 12 резисторы, а транзистор 7 узла 6 коммутации закрыт.

Конденсатор 14 служит для временной задержки срабатывания узла 10 защиты, В частности для предотвращения

его срабатывания при включении источника питания, при кратковременных перегрузках по току или обрывах нагрузки. Укаэанная задержка в срабатывании узла защиты является не опасной для источника питания с дроссельным стабилизатором, так как все элементы в его силовой цепи выдерживают кратковременные перегрузки по току с большей кратностью, а также кратко. временную работу при обрыве нагрузки (на холостом Моду).

При использовании в качестве пер.вого компаратора 15 транзистора 23 схема работает аналогично, причем первое устойчивое состояние компаратора 15, при котором напряжение на

его выходе равно нулю, =оответствует запертому состоянию транзистора 23, а второе устойчивое состояние, при котором на выходе компаратора 15 присутствует положительное напряжение, соответствует открытому состоянию транзистора 23, Основной особенностью стабилизированного источника питания является то, что в нем в качестве управляющего сигнала, подаваемого на входы компараторов 15 и 16, используется коллекторное напряжение регулирующего транзистора 5 узла управления стабилизатором, который из линейного режима переходит в режим отсечки или в режим насьпцения при обрыве или коротком замыкании нагрузки, при понижении или повышении выходного напряжения и тока нагрузки, Это позволяет обеспечить комплексную защиту стабилизатора тока и стабилизатора напряжения, а также потребителя, от любых неисправностейкороткого замыкания и обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения или тока нагрузки, Формула изобретения

1, Стабилизированный источник питания, содержащий включенный в силовую цепь дроссель насьпцения с обмо1 кой управления и узел сравнения, подключенный входом к выходному выводу, а выходом - к входу усилителя постоянного тока, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора, в коллекторную цепь которого включена обмотка управления дросселя насьпцения, узел коммутации на транзисторе, в коллекторную цепь которого включен исполнительный элемент, силовая часть которого включена последовательно с дросселем насьпцения, и узел защиты, состоящий из согласующего транзистора, коллектор которого соединен с базой транзистора узла коммутации, база согласующего транзистора подключена к одному из выводов цепочки из последовательно соединенных первого и второго резисторов, между точкой соединения которых и общей шиной включен конденсатор временной задержки, к общей шине подключены также эмиттеры транзистора узла коммутации и согла1492347

Составитель С.Горбачева

Редактор Г.Волкова Техред M.ÄèäûK

Корректор Ч,Самборская

Заказ 3878/50 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 сующего транэистора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения или тока нагрузки, в него введены два компаратора, два источника опорного напряжения, два развязывающих диода, вывод для подключения вспомогатель- 10 ного источника питания и балластный резистор, включенный между указанным выводом и обмоткой управления дросселя насыщения, причем между инвертирующим входом первого компаратора и об- 15 щей шиной включен первый источник опорного напряжения, неинвертирующий вход подключен к точке соединения балластного резистора и обмотки управления дросселя насыщения, ин- 20 вертирующий вход второго компаратора подключен к коллектору регуЛирующего транзистора, а между неинвертирующим входом и общей шиной включен второй источник опорного напряжения, причем выходы первого и второго компараторов через соответствующие первый и второй раэвяэывающие диоды подключены к второму выводу цепочки из последовательно соединенных первого и второго резисторов.

2. Источник питания по п,f,. о т— л и ч а ю шийся тем, что первый компаратор выполнен на транзисторе противоположного типа проводимости с согласующим транзистором, база и эмитт ер которого являются соответственно инвертирующим и неинвертирующим входами компаратора, а коллектор транзистора — его выходом:

3. Источник питания по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что первый и второй источники опорного напряжения выполнены соответственно на стабилитроне и диоде.