Маломощный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Сущность изобретения: маломощный источник питания содержит регулирующий элемент 1 на составном транзисторе , включенный в одну из шин питания последовательно с датчиком тока 2, один из . выводов которого соединен с эмиттером транзистора 3, а другой через резистор смещения 4 соединен с базой транзистора 3. Коллектор транзистора 3 соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента 1. Маломощный источник питания содержит так же делитель напряжения 5, подключенный между крайним выводом датчика тока и нулевым выводом. Выход де

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) ((() (si)s G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

fix ig

ОП И САН И Е И ЗОБ РЕТЕ Н Ия —..", "4 / Aã7 (/

1" i"Ù,Þó

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4501440/07 (22) 03.11.88 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Научно-исследовательский институт точных приборов (72) И.Г.Фильцер (56) Авторское свидетельство СССР

t4 1355967, кл. G 05 F/571. 1986, Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 1262468, кл. G 05 F/569, 1985. (54) МАЛОМОЩНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

5 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Сущность изобретения: маломощный источник питания содержит регулирующий элемент 1 на составном транзисторе, включенный в одну из шин питания последовательно с датчиком тока 2, один из, выводов которого соединен с эмиттером транзистора 3, а другой через резистор смещения 4 соединен с базой транзистора 3.

Коллектор транзистора 3 соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента 1. Маломощный источник питания содержит так же делитель напряжения 5, подключенный. между крайним выводом датчика тока и нулевым выводом. Выход де-

1810884

30

3 защиты, с эмиттером дополнительного 40 пу транзистора 11 и со входом двлитвля нз- 13 лителя напряжения 5 подключен к первому входу схемы 6 сравнения и усиления, выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента 1, а второй вход схемы 6 соединен с источником опорного напряжения 7, а также нагрузочным преобразователем 13. Для повышения надежности в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва введены дополнительный транзистор 11, дифференцирующее звено 12 и пороговый Маломощный источник питания относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания.

Устройство предназначенодля работы всоставе бортовой аппаратуры, входящей в.состав радиоэлектронных аэрокосмических комплексов, работающих в современных боевых условиях, в.частности в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва, К таким космическим аппаратам, движущимся по замкнутым орбитам непрерывно включенными, относятся приборы вычислительной техники и соответствующие источники питания, Расход тока таких приборов составляет единицы миллиампер. При этом в кратковременном сеансе связи возможен наброс тока до сотен миллиампер. В этой связи к источникам питания такого рода предъявляется требование минимального расхода тока холостого хода, Целью изобретения является повышение надежности при работе в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема маломощного источника питания; на фиг.2 — зависимость напряжения на нагрузке по выходу Овых нагрузочного преобразователя от тока нагрузки 1Вх для известных устройств,и предлагаемого устройства.

Коллектор регулирующего элемента 1 соединен с первой входной клеммой. Эмиттер регулирующего элемента соединен с дахчиком тока 2, второй вывод последнего .соединен с выходной клеммой. Выходная клемма соединена с эмиттерсм транзистора элемент 8, Дополнительный транзистор 11

Соединен эмиттером с эмиттером транзистора 3. База дополнительного транзистора 11 подключена к выходу дифференцирующего звена 11, вход которого подключен к формирователю прямоугольных импульсов 14, а пороговый элемент 8 включен между выходом источника опорного напряжения 7 и базой транзистора 3, 2 ил. пряжения 5; другой вывод последнего соединен с общей шиной. Общая шина соединена со второй входной клеммой. Коллектор дополнительного транзистора 11 соединен с базой транзистора 3. Резистор смещения

4 включен между базой транзистора 3 и эмиттером регулирующего элемента 1. База дополнительного транзистора 11 соединена

10 с выходом дифференцирующего звена 12, а вход последнего подключен к третьей входной клемме. Первый вход схемы 6 сравнения и усиления соединен с источником опорного напряжения 7. Второй вход схемы сравнения 6 соединен с выходом делителя напряжения 5. Коллектор транзистора 3 соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента 1. Выход схемы 6 сравнения соединен с затвором регулирую20 щего элемента 1, Источник опорного напряжения 7 соединен с затвором полевого транзистора 9, входящего в состав порогового элемента 8. Исток транзистора 9 через резистор порогового элемента 8 подключен к аноду диода 10, входящего в состав порогового элемента 8. Катод диода 10 является выходом порогового элемента 8 и подключен к базе транзистора 3. Формирователь прямоугольных импульсов 14 для управления нагрузочного преобразователя 13 соединен с управляющими переходами транзисторов 15 и 16 нагрузочного преобразователя 13. Между коллекторами транзисторов 15 и 16 подключена первичная обмотка выходного трансформатора 17 нагрузочного преобразователя 13. Средняя точка первичной обмотки трансформатора

17 соединена с выходной клеммой. Один иэ входов формирователя прямоугольных имльсов 14 нагрузочного преобразователя соединен с входом дифференцирующего

1819884

30 звена 12. К вторичным обмоткам выходного трансформатора 17 подключены выходные выпрямители 18.

Рассмотрим работу устройства при отсутствии перегрузки и коротких замыканий - 5 в цепях внешних нагрузок выпрямителей 18 в нормальных условиях. После поступления напряжения на входные клеммы появляется напряжение на входе и на выходах нагрузочного преобразователя 13. При номинальном токе нагрузки падение напряжения на датчике 2 тока незначительно, транзистбр

3 защиты закрыт и не влияет на работу регулирующего элемента 1, который совместно с источником 7 опорного напряжения, схемой 6 сравнения и делителем напряжения 5 образуют схему линейного стабилизатора компенсационного типа. Напряжение на истоке транзистора 9 приблизительно равно напряжению на его затворе и равно опорному напряжению. Напряжение на выходе линейного стабилизатора заведомо выше опорного напряжения. Поэтому диод

10 закрыт, а транзистор 9 обесточен, На третью входную клемму линейного стабилизатора и на вход дифференцирующего звена 42поступает прямоугольная волна напряжения от формирователя прямоугольных импульсов 14 нагрузочного преобразователя 13. На выходе дифференцирующего звена 12, т.е. на базе дополнительного тран зистора 11 формируются кратковременные положительные и отрицательные импульсы, повторяющиеся с большой скважностью. В 35 результате дополнительный транзистор 11 открывается также кратковременно работает со скважностью, которая составляет ве личину порядка двадцати.

При этом процессы переключения до- "0 полнительного транзистора 11 на работу всего устройства влияния не оказывают, поскольку дополнительный транзистор 11 играет раль выключателя для транзистора 3, а в нормальных условиях транзистор 3 находится в выключенном состоянии, Рассмотрим работу устройства в аварийной ситуации, при перегрузке или при коротком замыкании в цепи внешней на- 50 грузки на выходе выпрямителей 18, возникающих в процессе воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва.

В этом случае напряжение возникающего на датчике тока 2 оказывается доста- 55 точно для приоткрывания транзистора 3, в результате чего регулирующий элемент 1 начинает запираться, а напряжение на вы, ходе линейного стабилизатора снижается.

При этом открывается диод 10, а следовательно, появляется дополнительный открывающий ток в цепи базы транзистора 3 и транзистор 3 еще больше открывается. Процесс нарастает лавинообразно, Транзистор

3 полностью открывается и запирает регулирующий элемент 1. Остаточный ток при этом составляет малую долю номинального тока. Поддержание транзистора 3 в открытом состоянии обеспечивается за счет тока, поступающего от порогового элемента 8.

При этом пропадает и сигнал, поступающий от датчика 2. Однако вследствие действия эффекта запоминания в регулирующем элементе 1, транзисторе 3 и пороговом элементе 8 транзис ор 3 удерживается в открытом. состоянии до появления очередного кратко-. временного импульса на базе дополнительного транзистора 11. Эффект запоминания достигается за счет гистерезиса, который, получается за счет положительной обратной связи, которая образуется работой порогового элемента 8, транзистора 3, диода 10 и транзистора 11. В момент появления очередного входного импульса кратковременно открывается дополнительный транзистор 11 и производит сброс открытого транзистора 3. Если в рассматриваемый момент времени сохраняется состояние короткого замыкания в цели внешней нагрузки одного из выпрямителей 18, то появление импульса большой амплитуды на датЧике тока 2 приводит к выключению регулирующего элемента 1 и дальнейшему повторению описанных процессов, После устранения перегрузки или короткого замыкания в цепи внешней нагрузки одного из выпрямителей 18 или же после окончания импульсного спецвоздействия происходит автоматическое самовосстановление работоспособности устройства. При перегрузке, или коротком замыкании обеспечивается глубокий сброс тока, потребляемого от первичного источника питания. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является наличие дополнительного транзистора 11, работающего в режиме кратковременного включения, что обеспечивает с одной стороны, глубокий сброс тока в экстремальной ситуации, а с другой стороны, самовосстановление выходных напряжений после скончания экстремального режима.

Следует отметить, что в некоторых случаях линейные стабилизаторы напряжения структурно располагаются после магнитнотранзисторных преобразователей, т.е. после выходных выпрямителей и выходных фильтров. В таких случаях для подачи на третий вход может быть использовано на1810884

20 пряжение прямоугольной формы, поступающее от вторичной обмотки, к которой подключены упомянутые диоды. Известно, что во время спецвоздействий сопротивление изоляции электролитических конденсато ров резко падает вплоть до состояния короткого замыкания. Поэтому, если предложенный маломощный источник питания предназначен для питания аппаратуры, к шинам питания которой подключены электролитические конденсаторы, то в рассматриваемой ситуации будет обеспечена работоспособность всего комплекса в целом после окончания импульсных спецвоздействий за счет более глубокого сброса тока и мощности на регулирующем элементе. Отличительной особенностью предлагаемого устройства по сравнению с известными является эффективная защита не только при нулевом сопротивлении нагрузки, но и при некотором определенном пониженном сопротивлении нагрузки, каковым является вход магнитно-транзисторного преобразователя, когда на выходных цепях последнего возникает режим пеоегрузки или короткого замыкания.

По сравнению с прототипом за счет отсутствия постоянно потребляющего каскада управляемого стабилизатора тока в предлагаемом устройстве уменьшен расход энергии.

На основе предложенного устройства спроектирован маломощный многоканальный стабилизированный источник питания, выполненный в виде интегральной гибридной микросхемы, состоящий из линейного стабилизатора и преобразователя с током холостого хода три миллиампера при выходных мощностях от 0,01 до 4 Вт. Напряжение первичной сети 23...34 В, частота преобразования 100 кГц, устойчивость к ионизирующим воздействиям на уровне ЗУ.

Использование предложенного маломощного источника питания позволит повысить надежность и живучесть аппаратуры, в том числе при работе во время и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва за счет более эффективной

50 работы защиты, повысить надежность благодаря появлению возможности уменьшения массы экранирующих конструкционных элементов, что особенно важно, когда масса и габариты бортового радиоэлектронного комплекса ограничены, сократить расход энергии и ток холостого хода.

Формула изобретения

Маломощный источник питания, содержащий регулирующий элемент на составномтранзисторе, включенный воднуиз шин питания последовательно с датчиком тока, один из выводов которого соединен с эмиттером транзистора защиты, а другой вывод через резистор смещения — с базой транзистЬра защиты, коллектор транзистора зашиты соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента, делитель напряжения, подключенный между крайним выводом датчика тока и нулевым выводом; выход делителя напряжения подключен к первому входу схемы сравнения и усиления; выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, второй вход схемы сравнения и усиления соединен с выходом источника опорного напряжения, нагрузочный преобразователь, подключенный входами к крайнему выводу датчика тока и нулевому выводу, формирователь прямоугольных импульсов для управления нагрузочным преобразователем, о т- . л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности при работе в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва, введены дополнительный транзистор, дифференцирующее звено и пороговый элемент, при этом эмиттер дополнительного транзистора соединен с эмиттером транзистора защиты, база дополнительного транзистора подключена к выходу дифференцирующего звена, вход которого подключен к формирователю прямоугольных импульсов, а пороговый элемент включен между выходом источника опорного напряжения и базой транзистора защиты.

1810884

« ВЪП

Составитель И.Головинова

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор

Производственно-издательский комбина г "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101

Заказ 1446 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5