Источник питания с защитой

О П И С А H И Е gggggg

И 3 0 Б Р Е Т Е п И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5t)M. Кл. (22) Заявлено 2809.77(21) 2526429/24-07 с присоединением заявки ¹

G 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0 5.1 1.79. Бюллетень ¹ 4 1 (5Ç) УДК 6 2 1 . 3 1 6 .. 722 . 1 (088. 8) Дата опубликования описания 0 5.1 1.79 (72) Автор изобретения

В. Н. Скачко (71) Заявитель (54) ИС 1ОЧНИК IIHTAHHH С 3A(gHTOQ

Из обретение относится к области электропитания радиоэлектронных устройств и может быть использовано в системах электропитания различной радиотехнической аппаратуры, аппарату-5 ры автоматики, вычислительной и измерительной техники, Известен источник питания с защитой по минимальному значению напряжения в котором задержку работы защиты обеспечивает реле времени (1)., Наиболее близким техническим решением к данному изобретению янляется источник питания с защитой, содержащий вторичный блок питания, вход и выход которого имеют общую точку, блок для защиты с минимальным пределом выходного напряжения источника питания, состоящий из датчика защиты,входные выводы которого подключены 20 к выходным выводам вторичного блока питания, а выход подключен к управляющему входу вторичного блока питания, из узла включения защиты, выходом подключенного к управляющему входу датчика защиты, а входом — к входным выводам источника и иэ питающего узла (2), Недостатком известного источника является то, что в нем включение

30 защиты (защиты по минимальному значению) происходит не точно н момент входа вторичного блока питания в номинальный режим, а, как правило, позднее, т.к. задержка включения защиты больше, чем она нужна фактиЧесКИ.

Это объясняется тем, что при расчете реле времени исходят из того, чтобы время задержки было равно или больше времени входа н режим вторичного блока питания при Самом неблагоприятном сложении допусков на параметры реле времени и нторичного блока питания; т. е. расчет производится таким образом, что и в том случае, если вторичный блок питания будет иметь наиболее возможное для него время входа в номинальный режим, а выдержка реле времени при этом получается минимальной, время задержки не должно быть меньше времени входа вторичного блока питания в номинальный режим.

Целью изобретения является повышение временной точности включения защиты и.обеспечение возможности использования нторичных блоков питания, как с общей точкой между входом и выходом, так и без нее.

696434

Поставленная цель достигается тем, что,в источнике питания с защитой узел включения защиты выполнен на дифференцирующем операционном усилителе, двух транзисторах разного ти" па проводимости, диоде, исполнительном элементе с функцией запоминания, интегрирующей RC цепи, резисторах и конденсатора, при этом инвертирующий вход дифференцирующего операционного усилителя через первый и второй, конденсаторы подключен соответственно к выходу вторичного блока питания и к выходу интегрирующей RC цепи, входом связанной с входным выводом вторичного блока питания, а выход дифференцирующего операционного усилителя через первый резистор подключен к базе первого транзистора и через диод, включенный в прямом направлении — к змиттеру этого транзистора и одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора и к одному из выводов второго резистора, другой вывод которого сое.динен с общей шиной, коллектор второго транзистора подключен к питающему узлу, а эмиттер подключен ко входу исполнительного элемента с функцией запоминания выходом подключенного к управляющему входу датчика защиты. Кроме того, в узел включения защиты введен оптрон,в качестве его фотоприемника использован резистор интегрирующей RC цепи, свободный конец которой подключен к выходу питающего узла, а вход интегрирующей RC цепи через фотодатчик оптрона и через ограничивающий резистор при питающей сети постоянного тока подключен к входным выводам вторичного блока питания, а при сети переменного тока между входными выводами источника питания и светодиодом оптрона введен выпрямительный мост, а исполнительный элемент с функцией запоминания узла включения защиты выполнен на оптронном тиристоре, светодиод которого через третий реэис тор включен между эмиттером второго транзистора и питающим узлом, а его тиристор является выходом исполни тельного элемента с функцией запоминания.

Н4 фиг. 1 схематически представлен источник питания с защитой, в котором используется вторичный блок питания, имеющий общую точку между входом и выходом, а первичная сеть питания — сеть постоянного тока; на фиг . 2 — источник питания с защитой, в котором используется вторичный блок питания, вход и выход которого изолированы между собой, а первичная сеть — также сеть постоянного тока; на фиг. 3 — источник питания с защитой, в котором также использован вторичный блок питания с изолированными между собой входом и выходом, на первичная сеть — сеть переменного напряжения.

Примеры конкретного осущесТвления изобретения даны для варианта положительной полярности выходного напряжения вторичного блока питания.

Вход вторичного блока питания 1 подключен к первичной сети, а выход к нагрузке и к блоку для защиты 2.

Блок для защиты 2 содержит датчик з ащиты 3, узел в ключения защиты 4 и питающий узел 5. Дифференциальный операционный усилитель б выполнен на базе интегральной микросхемы.

Между его выходом и инвертирующим входом включен резистор 7. Выход усилителя б через резистор S соединен с базой транзистора 9 (типа проводимости п-р-и) и через диод 10 с конденсатором 11 и змиттером транзистора 9. Коллектор транзистора 9 подключен к нагруэочному резистору

25 12 и базе транзистора 13 (типа р-п-р}, включенного по схеме эмиттерного пов-, I торителя. Эмиттер транзистора 13 че-; рез резистор 14 подключен к свето- ( диоду тиристорного оптрона 15 (ис3Q полнительный элемент) . К инвертирующему входу усилителя б подключены два конденсатора 16 и 17. Противоположный вывод конденсатора 16 под- ключен к выходу вторичного блока пи35 тания 1, интегрирующая RC — цепь состоит из конденсатора 18 и резистора

19, противоположный вывод которого подключен ко входу вторичного блока питания. На фиг. 2 и 3 в узел включения защиты 4 введен оптрон 20, фотодатчик которого через ограничивающий резистор 21 и через выпрямительный мост — 22 подключен к входным выводам вторичного блока питания 1 °

Источник работает следующим образом: при подаче на вторичный блок питания 1 напряжения первичной сети (фиг. 1 ) íà его выходе появляется . напряжение, которое одновременно поступает на нагрузку, на датчик защиты 3 и узел включения защиты 4, датчик защиты 3 начнет работать не сразу, а после поступления на его управляющий вход сигнала от узла вклю-. чения защиты 4. Этот. узел подает на

55 датчик защиты разрешающий сигнал после входа вторичного блока питания 1 в номинальный режим. Этот сигнал возникает следующим образом: нарастающее с момента включения вторичного

gp блока питания выходное напряжение дифференцируется операционным усилителем.

Выходное напряжение дифференцирующего операционного усилителя пода-, ется на базу транзистора 9 (через б 9б 434 тора 9 оказывается большей, чем на его эмиттере, так как в результате заряда конденсатора 11 на диоде.10 создается некоторое падение напряжения. На резисторе 8 падения напряжения не возникает, так как ток базы транзистора 9 отсутствует, и поэтому транзистор 9 находится в закрытом состоянии. При Нарастании выходного напряжения вторичного блока питания

1 напряжение на выходе усилителя б, а значит, и на базе транзистора 9, станет понижаться, стремясь к нул:о, напряжение на эмиттере этого транзистора остается на том уровне, цо которого заряжался конденсатор 11. Между базой и эмиттером возникает разность потенциалов, отпирающая этот транзистор, и конденсатор 11 разряжается через открывшийся транзистор

9 и резистор нагрузки 12. Ток базы транзистора 9 ограничивается резистором 8 ° Образующееся напряжение на резисторе 12 (за счет тока разряда конденсатора 11) повторяется эмиттер- ЗО ным повторителем, собранным на тран-, зисторе 13. Через ограничительный ре-, зистор 14 и светодиод оптронного ти- ристора 15 пройдет импульс така,в ре. зультате чего тиристор оптрана 15 включится и датчик защиты начнет работать.В дальнейшем при работе источника питания датчик защиты остается включенным,так как тиристор оптрона

15,включившись,уже не требУет УпРав- 40 ляющего воздействия со стороны своего светодиода.

ысли после подачи напряжения питания на вторичный блок последний не

:станет работать вследствие неисправности в нем самом или вследствие короткого замыкания его выхода, вызванногG,íåèñïðàâíoñòüþ в цепях нагрузки, на: входной конденсатор 1б сигнала нарастающего напряжения не поступит.

Для включения датчика защиты в там случае используется вторая входная цепь дифференцирующего операционного усилителя (со стороны конденсатора 17) °

В источйике питания, вторичный 55 блок питания которого имеет связь .с выходом (фиг. 1) через резистор 19 начнет заряжаться конденсатор 18 и нарастающее на этом конденсаторе напряжение, дифференцируясь операционным усилителем (при этом работа- . ет конденсатор 17) обусловит включение тиристора оптрона 15. Датчик защиты 3 включившись, обнаружит отсутИзобретением достигается повышение временной точности включения датчика защиты после подачи напряжения первичной сети на вторичный блок питания и входа последнего в номинальный режим — независимо от скорости. этого процесса и влияния дестабилирующих факторов. Таким образом, осуществляется автоматическое включение защиты синхронно со входом питания в номинальный режим.

В случае, если после включения вторичного блока питания его выходное напряжение не появится, вследствие неисправности в нем самом или короткого замыкания его выхода (например, со стороны нагрузки) узел включения защиты включит датчик защиты раньше, чем при исправном вторичном блоке )итания, так как постоянная времени интегрирующей ВСцепи выбирается значительно меньшей чем минимально возможное время вхо 60 резистор 8) и на эмиттер этого транзистора (через диод 10) . Полярность этого напряжения (здесь и далее имеется ввиду полярность относительно общей шины) в данном варианте отрицательная ° Величина напряжения отрицательной полярности на базе транзисствие (или недостаточную величину) в л ходного напряжения вторичного блока питания 1 и сработает.

При использовании в источнике питания с защитой вторичного блока питания, вход и выход которого изолированы между собой (фиг. 2 и фиг. 3), резистор интегрирующей RC-цепи подключается уже не ко входу вторичного блока питания, а к питающему узлу 5.

До подачи напряжения первичной сети на вторичный блок питания (даже если питающий узел 5 уже работает), напряжение на конденсаторе 18 не нарастает, так как величина сопротивления (фотоприемника (резистор 19 BC-цепи) оптрона 20 при этом очень большая.Но при включении вторичного блока питания в первичную сеть фотодатчик оптрона 20 падсветит фотоприемник, величина сопротивления его резко уменьшится и на конденсаторе 18 начнет нарастать напряжение от питающего узла, 5, чта обеспечит включение датчика защиты.

На вход дифференцирующего операционного усилителя сигналы поступают по обеим входным цепям, но так как постоянная- времени интегрирующей .

RC-цепи выбирается значительно меньшей минимально возможного времени нарастания выходного напряжения вторичнога блока питания, то при нормальной рабате последнего, вторая входная цепь дифференциального операционного усилителя не влияет на момент включения датчика защиты.

Ток фотодатчика оптрона 20 определяется ограничивающим резистором

21 (при заданном напряжении. сети) °

В случае использования сети переменного тока (фиг.3) фотодатчик оптрона 20 и резистор 21 поцключаются ко входу вторичного блока питания через выпрямительный мост 22.

69б 434 да вторичного блока питания в номинальный режим. Таким образом, уменьшается время возможной перегрузки вторичного блока питания.

Обеспечение своевременности включения защиты источника питания с защитоф-в аварийной ситуации, особенно в случае ее возникновения сразу же после его включения, повышает надежность как питаемой аппаратуры, так и самого источника питания °

Формула изобретения

1 ° Источник питания с защитой, содержащий вторичный блок питания, вход и выход которого имеют общую точку, блок для защиты с минимальным пределом. выходного напряжения источника питания, состоящий иэ датчика защиты, входные выводы которого подключены к выходным выводам вторичного блока питания, а выход подклЮчен к управляющему входу вторичного блока питания, из узла включения защиты, выходом подключенного к управляющему входу датчика; защиты, а входом — к входным выводам источника и из питающего узла, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения временной точности включения защиты, узел включения защиты выполнен на дифференцирующем операционном усилителе, двух транзисторах разного типа проводимости, диоде, исполнительном элементе с функцией запоминания, интегрирующей RC-цепи, резисторах и конденсаторах, при этом инвертирующий вход дифференцирующего операционного усилителя через первый и второй конденсаторы подключен соответственно к выходу вторичного блока питания и к выходУ интегрирующей RC-цепи, входом связанной с входным выводом вторичного блока питания, а выход дифференцирующего операционного усилителя через первый резистор подключен к базе первого транзистора и через диод, включенный в прямом направлении — к эмиттеру этого транзистора и одной из обкладок третьего конденсатора, другая обклаДка которого соединена с общей шиной, коллектор первого транзистора

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

45 1. Гейман Г. В, Затычный A. A,.

Датчики релейно-транзисторного типа для непрерывного контроля уровней выходных напряжений стабилизированных выпрямителей, Вопросы радиоэлектроники, серия ОТ, вып. 21, 1969.

2. Унифицированные блоки питания (УБП) ЕС ЭВМ ЩКО 323.032.ТУ.

35 подключен к базе второго транзистора и к одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора подключен к питающему узлу, а эмиттер подключен ко входу исполнительного элемента с функцией запоминания, выходом подключенного к управляющему входу датчика защиты.

2. Источник питания с защитой по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования вторичных блоков питания, как с общей точкой. между входом и выходом, так и без нее, в узел включения защиты введен оптрон, причем в качестве его фотоприемника использован резистор интегрирующей RC-цепи, свободный конец которой подключен к выходу питающего узла, а вход интегрирующей

RC-цепи через фотодатчик оптрона и через ограничивающий резистор при питающей сети постоянного тока подключен к входным выводам вторичного блока питания, а при сети переменного тока между входными выводами источника питания и светодиодом оптрона введен выпрямительный мост.

3. Источник питания с защитой по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что,исполнительный элемент с функцией запоминания узла включения защиты выполнен на оптронном тиристоре, светодиод которого через третий резистор включен между эмиттером второго транзистора и питающим узлом, а его тиристор является выходом исполнительного элемента с функцией запоминания.

П р и м е ч а н и е: формула откоррректирована в соответствии с прототипом.