Стабилизированный источник питания

Стабилизированный источник питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.01.81 (21) 3238112/24-07 (ф ) М.Кд.з с присоединением заявки ¹

G 05 г 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Э

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень М 4

f S3) УДК 621. 31б. .722 ° 1 (088.8) Дата опубликования описания 30.01.83

В.A. НикоЛаев, И.И. Шевелев, Г.С. Ливит и Ю.Г. ДЫчко (f; ( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известен стабилизированный источник питания, содержащий предварительный каскад с конденсатором фильтра и выходной преобразователь с силовыми шинами питания, задающий генератор и усилитель обратной связи с источником эталонного напряжения, триггер и узлы сравнения напряжений, подключенные к двухполярным шинам вспомогательного питания, резистивные делители, резисторы, конденсаторы и диоды (1).

Однако укаэанное устройство обладает низкой надежностью из-за наличия в выходном преобразователе сквозных токов, низкими весо-габаритными и энергетическими характеристиками.изза увеличенных трансформаторов и громоздких дросселей, кроме того в нем отсутствуют защиты от перегрузки по току и перенапряжению на выходе преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный источник питания, содержащий предварительный регулирующий каскад с конденсатором фильтра и выходной преобразователь напряжения, подключенные к силовым шинам питания, задающий генератор и усилитель обратной связи с источником эталонного напряжения, триггер и узел сравнения напряжения, подсоединенные к двухполярным шинам вспомогательного питания, резистивный делитель, потенциометр, резисторы, конденсаторы и диоды (2J.

Однако источник характеризуется низкой надежностью и наличием в выходном преобразователе сквозных токов иэ-эа инерционности транзисторов выходного преобразователя, поскольку проводящий транзистор не успевает закрыться к тому моменту, когда включается в работу закрытый перед этим.

Появляются значительные сквозные токи, которые приводят к перегрузкам транзисторов, снижают КПД. Кроме того, в устройстве отсутствует защита от перегрузки по току и перенапряжению на выходе преобразователя.

Цель изобретения — защита от перегрузки, повышение надежности и защиты транзисторов выходного преобра30 зователя от сквозных токов.

993228

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания введены датчик перегрузки, токовый усилитель, компаратор и транзистор, при этом датчик перегрузки включен в цепь силовой шины отрицательной полярности первым выводом к конденсатору фильтра и через первый резистор к неинвертирующему входу токового усилителя, а вторым — к выкодному преобразователю напряжения и через второй резистор — к неинвертирующему входу токового усилителя, между входами токового усилителя подключен реэистивный делитель, средняя точка которого соединена с источником эталонного напряжения, второй вывод датчика перегрузки через последовательно включенные первый конденсатор, третий резистор, первый диод и четвертый резистор подсоединен к неинвертирующему входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные пятый резистор, второй диод и базо-эмиттерный переход транзистора подключен к нулевой шине вспомогательного питания, причем инвер- 25 тирующий вход компаратора через шестой резистор соединен с одноименным входом задающего генератора, выход которого через последовательно подсоединенные. седьмой резистор, второй 30 конденсатор, базо-коллекторный переход транзистора и восьмой резистор подключен к положительной шине вспомогательного питания, кроме того, общая точка второго конденсатора и 35 седьмого резистора через третий диод катодом, а база транзистора через девятый резистор соединены с нулевой шиной вспомогательного питания, причем коллектор транзистора соединен с логическим входом узла сравнения напряжения.

Кроме того в источник питания ввеI ден усилитель напряжения, включенный неинвертирующим входом к средней точке упомянутого реэистивного делителя, подключенного между положительной и отрицательной шинами вспомогательного питания, а инвертирующим входом — к подвижному выводу введенного переменного резистора, включенного параллельно источнику эталонного напряжения, причем выход усилителя через четвертый диод подключен к общей точке первого диода и четвертого резистора. 55

На чертеже представлена схема стабилизированного источника питания.

Устройство содержит предварительный регулирующий каскад 1, выполненный по принципу вольтодобавки, с кон-Я) денсатором фильтра 2, выходной преобразователь 3 с силовыми шинами отрицательной 4 и положительной 5 по лярностей, задающий генератор б на операционном усилителе, усилитель 7 $5 обратной связи с источником 8 эталонного напряжения, триггер 9 со счетным входом 10, узел 11 сравнения напряжения с логическим входом 12, двухполярные шины 13 и 14 вспомогательного питания с шиной 15 нулевого потенциала. В шину 13 положительного потенциала включен последовательный балластный каскад 16. Между шинами

13 и 15 включены через резистор 17 силовым переходом транзистор 18, через резистор 19 - транзистор 20, база транзистора 18 через конденсатор

21 и резистор 22, а база транзистора 20 через резистор 23 подключены

t к выходу задающего генератора 6, причем коллектор транзистора 18 подключен к входу 12 .узла 11 сравнения напряжений а коллектор транзистора 20 ко входу 10 триггера 9.

Между эмиттером и базой транзистора 18 включен резистор 24. Общая точка резистора 22 и конденсатора 21 через диод 25 катодом подключена к шине 15. В силовую шину 4 леждей конденсатором 2 и выходным преобразователем 3 включен датчик 26 перегрузки .

Общая точка его с конденсатором 2 через резистор 27 подключена к инвертирующему входу 28 усилителя 29. Другой конец датчика 26 подключен через резистор 30 к неинвертирующему входу

31 усилител9 29. Входы 28 и 31 соединены один с другим через резистивный делитель 32 и через среднюю точку 33 — с источником эталонного напряжения 8 ° Выход усилителя 29 через резистор 34 и конденсатор 35 подключен к резистору 30, а через диод 36 и резистор 37 — к неинвертирующему входу 38 компаратора 39. Выход компаратора 39 через резистор 40 и диод 41 соединен с базой транзистора 18.

Между шинами 13 и 14 вспомогательного питания подключен питающими входами усилитель 42, выполненный на операционном усилителе. К неинвертирующему входу 43 подключен средней точкой реэистивный делитель 44, включенный крайними точками к шинам 13 и 14. Выход усилителя 42 через диод

45 соединен с общей точкой резистора

37 и диода 36. Параллельно источнику эталонного напряжения 8 подсоединен переменный резистор 46, соединенный своим подвижным выводом с инвертирующим входом 47 усилителя 42.

Выходы узла сравнения напряжений подключены к вспомогательному преобразователю 48 с вспомогательным трансформатором 49 для управления выходным преобразователем 3. На выходе источника питания установлен узел 50 запуска, выход которого через раэвязывающий диод 51 подключен к шине 13.

Вспомогательный источник 52 с транс993228 форматором 53 запитывается от выходного преобразователя 3. Управление регулирующим каскадом 1 осуществляется от токового переключателя 54, получающего сигналы от второго узла

55 сравнения, на один вход которого поступает с входа задающего генератора 6 сигнал пилообразной формы, на другой — сигнал с выхода усилителя 7 обратной связи. Трансформатор 49 управляет работой транзистора 56. 10

Устройство работает следующим образом.

При подаче входного напряжения вклю ется узел запуска 50, на шинах

13-15 появляются раэнопоз ярные напря- f5 жения. Запускается задающий генератор б,триггер 9,первый узел 11 сравнения, вспомогательный преобразователь 48 с трансформатором 49, который управляет работой преобразователя 3, а 20 следовательно, и трансформатором 53.

Трансформатором 53 вспомогательного источника 52 создается и обеспечивается напряжение на шинах 13-15, после чего узел 50 запуска выкгюча- 25 ется. За выходным стабилизированным напряжением следит усилитель 7 обратной связи. его выходной сигнал и сигнал пилообразной формы генератора 5 формируют в узле 55 сравнения шимми- З0 рованный сигнал, который управляет токовым переключателем и регулирующим каскадом 1, выполненный по схеме вольтодобавки.

С выхода задающего генератора 6 прямоугольное напряжение через резистор 22 поступает на дифференцирующий конденсатор 21, резистор 24, транзистор 18. Постоянное напряжение с импульсами просечки подается на логический вход 12 узла 11 сравнения на .другие входы узла 11 сравнения поступают сигналы с триггера 9, в который через транзисторы 20 на счетный вход 10 подаются коммутирующие импульсы генератора 6. 45

В результате логического сложения сигналов в узле 11 образуются импульсы, поступающие на управление вспомогательного преобразователя 48. Под действием импульсов в напряжении 50 трансформатора 49 возникает пауза на включение транзистора 56 преобраэ ователя 3, длительность которой обеспечивает выключение проводящих перед этим транзисторов преЬбраэо- 55 вателя 3. В результате чего исчезают в преобразователе 3 сквозные токи, повышается надежность, улучшаются весо-габаритные и энергетические характеристики. 60

При перегрузке по току на выходе преобразователя 3 увеличивается ток в датчике 26 и растет падение напряжения, под действием которого на выходе усилителя 29 и неинвертирующем 65 входе компаратора 39 повышается положительный урс.вень напряжения. На другой вход компаратора поступает пи,лообразное напряжение и на его выходе формируются положительные им пульсы, скважность которых снижается с увеличением тока перегрузки.

Время открытого состояния транзистора 18 увеличивается, и приводит .к закрыванию транзисторов преобразова теля 3. Тем самым ограничивается входной ток °

При перенапряжении ьа выходе преобразователя 3, вызванном неисправностью в усилителе 7 обратной связи или токовом переключателе 54, повышается напряжение на шинах 13 и 14, а следовательно, H на неинвертирующем входе усилителя 42, что вызывает рост напряжения на его выходе и входе компаратора 39. Сигнал с компара" тора 39 увеличивает паузу на логическом входе 12 узла 11 сравнения и тем самым уменьшается открытое со,стояние транзисторов преобразователя 3 за период рабочего цикла . Напряжение на выходе уменьшается.

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышается надежность, защищаются транзисторы 56 выходного преобразователя 3 от сквозных токов, улучшаются весо-габаритные и энергетические характеристики, обеспечиваются защиты от перегрузки по току и перенапряжению на выходе преобразователя.

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник питания, содержащий предварительный ре-. гулирующий каскад с конденсатором фильтра и выходНой преобразователь напряжения, подключенные к силовым шинам питания, задающий генератор и усилитель обратной связи с источником эталонного напряжения, триггер и узел сравнения напряжения, подсоединенные к двухполярным шинам вспомогательного питания, резистивный делитель, потенциометр, резисторы, конденсаторы и диоды, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью защиты от перегрузки, устранения сквозных токов в транзисторах выходного преобразователя напряжения и повышения надежности, в него введены датчик t перегрузки, токовый усилитель, компаратор и транзистор, при этом датчик перегрузки включен в цепь силовой шины отрицательной полярности первым выводом к конденсатору фильтра и через первый резистор к неинвертирующему входу токового усилителя, а вторым — к выходному преобразователю напряжения и через второй резистор — к

993228

БНИИПИ Заказ 478/б4 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 неинвертирующему входу токового усилителя, между входами токового усилителя подключен реэистивный делитель, средняя точка которого соединена с источником эталонного напряжения, второй вывод датчика перегрузки через последовательно включенные первый конденсатор, третий резистор, первый диод и четвертый резистор подсоединен к неинвертирующему входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные пятый резистор, второй диод и баэо-эмиттерный переход транзисторов подключен к нулевой шине вспомогательного питания, причем инвертирующий вход компаратора через шестой резистор соединен с одноименным входом задающего генератора, выход которого через последовательно подсоединенные седьмой резистор, второй конденсатор, базо-коллекторный переход транзистора и восьмой резистор подключен к положительной шине вспомогательного питания, кроме того, общая точка второго конденсатора и седьмого резистора через третий диод катодом, а база транзистора через девятый реэистор соединены с нулевой шиной вспомогательного питания, причем коллектор транзистора соединен с логическим входом узла сравнения напряжения.

2. Источник питания по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью защиты от перенапряжения, в него введен усилитель напряжения, включенный неинвертирующим входом к средней точке упомянутого реэистивного делителя, подключенного между положительной и отрицательной шинами вспомогательного питания, а инвертирующим входом — к подвижному выводу введенного переменного резистора, включен15 ного параллельно источнику эталонного напряжения, причем выход усилителя через четвертый диод подключен к общей точке первого диода и четвертого резистора, 20

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельствоОСССР к 758425, кл. Н 02 И 3/335, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 525208, кл. G 05 F 1/5б, 1974.