Стабилизированный источник постоянногонапряжения или toka

(72) Автор изобретения

В.Н. Скачко (71) Заявитель (54 ) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ИЛИ ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным вторичным источникам питания радиоэлектронной аппаратуры различно- 5 го назначения, и может найти применение в системах ее электропитания.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, в котором схема сравнения выполнена на двух транзисторах (дифференциальные схеьы сравнения), что дает ряд преимуществ по сравнению сс схемами сравнения на одном транзисторе (компенсация температурного дрефа и

ZIP. () . 15

Наиболее близким техннческим решением к данному изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения(тока).,содержащий. последовательный регулирующий эле- 20 мент, источник опорного напряжения и дифференциальную схему сравнения иа двух транзисторах, база первого из которых через делитель подключена к источнику опорного напряжения, а кол- 5 лектор второго связан с входом регулнрукщего элемента (2).

Недостатком такого источника является отсутствие самозащиты от понижения вхрдного напряжения, т.е. воэ- 30 можности предотвращения понижения вы.ходного напряжения прн черезмерном понижении входного.

Цель изобретения — обеспечение автоматического выключения выходного напряжения или тока при понижении напряжения на входе источника ниже допустимого предела беэ применения устройства защиты.При этом предполагается источник как налряжения,так и тока, импульсного и линейного,с гальванической развязкой выхода от входа и без нее..Цля облегчения диагностики неисправностей необходимо получение от источника информационного сигнала об исправной работе.

Это достигается тем, mo в стабилизированном источнике постоянного напряжения (тока) коллектор первого транзистора дифференциального усиля теля через введенный стабнлитрон подключен к входному выводу, при этом в случае гальванической развязки между входом и выходом цепь первого транзистора дифференциального усилителя подключена к входу источника .через введенный конвертор. Получение от источника информационного сигнала об исправной работе достигаетсявключением в цепь коллектора первого

845149 транзистора дифференциального усилителя последовательно со стабилитроном введенного индикаторного элемента на светодиоде оптрона.

На фиг. 1 представлена схема предложенного источника для стабилизации напряжения; на фиг. 2 — то же, для 5 стабилизации .тока; на фиг. 3 — схема стабилизированного источника постоянного напряжения с гальванической развязкой между входом и выходом и с обеспечением в нем выдачи информационного сигнала об исправной работе.

В первых двух вариантах конкретного выполнения устройства (фиг. 1 и 2) между его входом и выходом установлен транзисторный регулирующий элемент 1, к базе транзистора которого подключен выход дифференциальной схемы сравнения 2 на двух транзисторах 3 и 4 (коллектор последнего и является выходом схемы сравнения). (, База первого транзистора дифференциального усилителя (транзистор 3) через делитель 5 подключена к выходу источника 6 опорного напряжения. Коллектор транзистора 3 через стабилитрон 7 подключен к входу источника. В стабилизаторе напряжения (фиг.1 ) база транзистора 4 через делитель 8 подключена к выходу стабилизатора, а в стабилизаторе тока (фиг. 2) база этого транзистора подключена к изме- 39 рительному сопротивлению — датчику тока 9. Выход источника подключен к нагрузке 10.

В варианте стабилизированного источника постоянного напряжения с гальванической развязкой (фиг. 3) также имеется транзисторный регулирующий элемент 1, дифференциальная схема сравнения 2, делители 5 и 8 опорного и выходного напряжения и источник 6 4() опорного напряжения, причем связи между этим источником, делителями и дифференциальным усилителем такие же, как и на Фиг. 1 и 2, но связь выхода дифференциальной схемы сравнения (коллектора транзистора 4) с регулирующим элементом 1 здесь выполнена через согласующий каскад

11 (эмиттерный повтоРитель), элемент гальванической развязки 12 (диодный оптрон) и модулятор 13 ширины импульсов, который совместно с регулирующим элементом 1 (усилитель мощности), трансформатором 14 и выпрямителями 15 и 16 образует конвертор 17 с двумя выходами, первый из которых (силовой) подключен к нагрузке, а другой. (служебный) — для питания источника опорного напряжения, схемы сравнения и согласующего каскада (данный источник предполагается импульсного типа регулирования) . Последовательно со стабилитроном 7 в коллекторной цепи транзистора 3 включен световод информационного оптрона

18.Включение такого оптрона или просто светодиода возможно и в схемах, представленных на фиг. 1 и 2.

В процессе работы источника стабилизированного напряжения (фиг. 1) происходит непрерывное сравнение его выходного напряжения (поделенного делителем 8) с напряжением, снимаемым с делителя 5 опорного напряжения.

B стабализаторе тока (фиг, 2) на дифференциальный усилитель подается напряжение с эталонного резисторадатчика тока 9. В обоих этих случаях при возникновении разницы сравниваемых напряжений изменяется воздействие на регулирующий элемент (изменяется так базы его транзистора) с тем, чтобы регулируемый параметр принял требуемое значение. Если входное напряжение станет понижаться, то будет уменьшаться и напряжение на коллекторе транзистора 3 и в какой-то мо;мент времени напряжение на коллекторе этого транзистора станет близким к напряжению базы транзистора. Этот транзистор работает в режиме с общим коллектором (эмиттерный повторитель), так как сопротивлением стабилитрона, включенного в его коллекторную цепь, можно пренебречь. Для нормальной ра-, боты эмиттерного повторителя требуется,чтобы/О„ /7! B,ïoýòoìó при понижении напряжения сети в еще нормально функционирующем стабилизаторе указанное неравенство нарушится и эмиттерный повторитель уже выйдет нз режима повторения и напряжение на его выходе (эмиттере) резко уменьшится. Теперь оно будет равным напряжению, образующемуся на резисторе, включенном в эмиттерную цепь дифференциального усилителя при учете шунтирования им через переход база-эмиттер транзистора 3 (уже не работающего как эмиттерный повторитель) выхода делителя 5. В результате транзистор

4 дифференциального усилителя резко открывается, что приводит к падению его коллекторногб напряжения, а значит и напряжения на базе и, соответственно,. на эмиттере регулирующего элемента 1, т.е. на выходе источника. В режиме стабилизации тока это обусловит и сброс выходного тока.

Причем срыв стабилизации произойдет внезапно, в то время как до этого выходное напряжение (или ток), поддерживались стабилизированными.

Следует остановиться на вопросе сохранения точности стабилизации при подключении цепи коллектора транзистора 3 к входу источника, напряжение на котором нестабильно. Оно уменьшится совсем незначительно, поскольку коэффициент стабилизации последовательного эмиттерного повторителя обычно составляет несколько сотен.

В источнике постоянного напряжения с гальванической развязкой (фиг. 3) стабилизация осуществляет845149 ся путем изменения ширины(скважности) импульсов, подаваемых на регулирующий элемент (усилитель мощности)

1 за счет воздействия на вход модулятора 13 ширины импульсов со стороны дифференциального усилителя через согласующий каскад 11 и оптрон 12. Получаемое с выхода выпрямителя 15 напряжение подается на нагрузку и с нее по цепям обратной связи поступает на делитель 8, а затем на дифференциальн и усилитель.

Напряжение, снимаемое с выпрямителя 16, не зависит от скважности импульсов усилителя мощности, так как он является амплитудным детектором, напряжение которого равно напряжению 15 сети с учетом коэффициента трансформации трансформатора 14 с его первичной обмотки на вторичную, к которой подключен выпрямитель 16 (т.е. напряжение на этом выпрямителе линейно Щ зависит от уровня напряжения сети) .

Поэтому самозащита и здесь работает точно так же, как и в описанных вариантах, но только теперь при прекращении работы эмиттерного повторителя резко увеличится ток светодио25 да оптрона 12, вследствие чего ширина им:|ульсов модулятора 13 уменьшится, вызвав уменьшение напряжения на выходе выпрямителя 15(на нагрузке

10). ЗО

На протяжении всего времени нормальной работы источника через:"ветодиод 18 идет ток (причем постоянный по величине независимо от напряжения на входе источника питания, так как ток эмиттерного повторителй практически не зависит от напряжения его питания), но как только повторитель перестанет работать, ток светодиода сразу же прекратится и 4О не станет выдаваться информация о нормальной работе, ранее выдававшаяся с фотодиода оптрона 18. В более простой схеме, когда вместо оптрона 18 используется обычный светодиод, ста- 45 нет видно, что он погас. Работа этого элемента при установке его в стабилизаторы, изображенные на фиг. 1 и 2, ничем не отличается.

Применение этой самозащиты не 50 исключает воэможности установки в источник питания еще и защиты по повышению и по понижению выходного напряжения (тока), так как возможно

его отклонение от заданного значения не только вследствие Пбнижения

55 напряжения сети, но и по причине внутренних неисправностей в источнике питания или вследствие перегрузки. Тогда после резкого уменьшения выходного напряжения или тока, случившегося при срабатывании заявленной самозащиты (выходное напряжение или ток .снижается примерно на порядок, что определяется соотношением внутреннего сопротивления делителя опорного напряжения и сопротивления резистора, установленного в цепи эмиттеров транзисторов дифференциального усилителя),происходит вторичное срабатывание — теперь уже устройства по понижению выходного напряжения, которое обеспечит окончательное выключение источника питания и нужную сигнализацию, индикацию и прочее, что в нем предусмотрено, причем для правильной оценки ситуации (причин выключения источника питания) может быть использован вМрабатываеьый в предложенной самозащите информационный сигнал.

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник постоянного напряжения или тока, содержащий последовательный регулирующий элемент, источник опорного напряжения и дифференциальную схему срав нения на двух транзисторах, база первого из которых через делитель подключена к источнику опорного напряжения, а коллектор второго связан с входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического выключения выходного напряжения (тока) при понижении напряжения на входе источника ниже допустимого предела, коллектор первого транзистора дифференциального усилителя через введенный стабилитрон подключен к входному выводу.

2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем что при питании от сети постоянного напряжения и при наличии гальванической развязки между входом и выходом цепь питания первого транзистора дифференциального усилителя подключена к входуисточни ка через введенный конвертор.

3. Источник по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения информационного сигнала об исправной работе, в цепь коллектора первого транзистора дифференциального усилителя последовательно со стабилитроном включен введенный индикаторный элемент.

4. Источник по и. 3, о т.л и ч а ю шийся тем, что индикаторный элемент выполнен на светодиоде оптоэлектронного прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. под ред. С..Ч-додика.-М., Советское радио, 1969, с. 102-103.

2. Патент С2И М 3909702, кл. Н 02 И 3/335, 1970.

845149 ошоувФ ионрпбиьи о иэмгя

Заказ 5728/36 Тираж 940

ВЕИИПИ Государственного комитета СССР пю делам изобретений н открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С.Горбачева

Редактор Т.Загребельная Техреду. Бабинец Корректор С. Щомак