Токовый источник питания

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 19,07.76 (2 ) 2388451/24-07 Н 02 М 7/12 с присоединением заявки РЙ Вэоудерстееиный комитет СССР ао делам иэобретеиий и открытий(53) УДК 621.316. ,722.1 (088.8) Дата опубликования описания 18.04.80(71) заявитель,(54) ТОКОВЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯИзобретение относится к электротехнике. Токовый источник предназначендля питания устройств релейной защитыи противоаварийной автоматики,Известны токовые источники питания,применяющиеся в защитах энергосистемпеременного тока, обеспечивающие поддержание стабильного выходного напряжения в широком диапазоне изменения первичного тока Ц.Наиболее близким по технической сущности к,изобретению является токовыйисточник питания, содержащий последовательно соединенные по крайней мере одинтрансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены параллельносоединенные ограничитель напряжения,накопительный элемент, параметрическийстабилизатор напряжения и вывод дляподключения нагрузки, а также выводдля подключения цепей питания и смеще.ния схем управления нагрузкой 12.Известные источники питания имеютзначительное время установления напра 2жения на выходном выводе для подключения цепей питания и смешения схем упаравления нагрузкой, а также значительные,габаритные размеры из-ва большой емкости накопительных элементов и их зна чительного количества, а также ввидуболыпой утечки зарядного тока наличиезначительного количества линейных резисторов в рабочих цепях накопительногоэлемента снижает его КПД.Делыо изобретения является повышение быстродействия, надежности, КПДи уменьшение габаритных размеров источника.Это достигается тем, что токовый 15источник питания, содержащий псследьвательно соединенные по крайней мереодин трансформатор тока и вьптрямитель,к выходу которого подключены параллельно соединенные ограничитель напряжения,накопительный элемент, параметрическийстабилизатор напряжения и вывод дляподключения нагрузки, а также выводдля подключения цепей питания и смещчерез туннельный диод 8 уменьшается.При некотором напряжении на накопительном элементе ток, протекающий через 55 туннельный диод становится равным токувпадины на характеристике этого циоца, Фа затем рабочая точка вольт-амперной 3 728 ния схем утгравления нагрузкой, снабжен управляемым нелинейным элементом с узлом управления, включенным между выводом для подключены цепей питания и смещения схем управления нагрузкой и5 выходом параметрического стабилизатора напряжены, При этом параметрический стабилизатор напряжения выполнен на стабилитроне и двух последовательно соединеннЫх между собой резисторов, в 10 " качестве накопительного элемента для обоих выходных выводов источника использован один конденсатор, а в качест ве управляемого нелинейного элемента использован транзистор 11-р- и -типа про-. 15 водимости, Узел управления выполнен на двух транзисторах разного типа проводт- мости и туннельном диоде, включенном между стабилитроном и одним из резисторов параметрического стабилизатора 20 напряжения, и через введенный линейный резистор соединен с базой транзистора И-р-типа проводимости, коллектор коеторого подключен к базе второго транзистора, коллектором соециненного с25 входом управляемого нелинейного элемента, В целях понижения напряжения на закрытом коллекторном переходе второготранзистора узла управления в последнийвведен дополнительный ограничивающий резистор, включенный между эмиттеромвторого транзистора и общей точкой резисторов параметрического стабилизатора напряжения,Принципиальная электрическая схема 35токовогоисточника питания представленана чертеже.Источник питания содержит трансформатор 1 тока, вьптрямитель 2, ограничительнапряжения 3, накопительный элемент 4, параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне 5 и ограничительных резисторах 6 и 7, последовательно с которыми включен "туннельный диод 8, сигнал управления с которогоподается в базу транзистора 9 через линейный резистор 10, Транзистор 11 сограничивающим резистором 12, принимая этот сигнал с выхода транзистора9, передает его на входтранзистора 13При включении источника питания вто ричный ток трансформатора 1 вьптрямляется выпрямителем 2 и заряжает накопительный элемент 4, По мере нарастания напряжения на накопительном элемен те увеличивается ток параметрического стабилизатора, который, протекая через туннельный диод 8, создает на этом дио 202де падение напряжения недостаточное дляоткрытии базо-эмиттерного перехода транзистора 9. Транзистор 9 закрыт, закрыты транзисторы 11 и 13. Напряжение навыходном выводе для подключения цепейпитания и смешения схем управления нагрузкой равно нулю,При некотором напряжении накопительного элемента 4 протекающий через туннельный циоц ток становится равным пиковому току этого циоца, а затем рабочая точка туннельного диода переходит с.одной части вольт-амперной характеристики на другую. Этот переход осуществляется через участок с отрицательнымсопротивлением укаэанной характеристики и происходит мгновенно, В результате напряжение на туннельном циоце 8увеличивается и будет достаточным цляоткрывания базо-эмиттерного переходатранзистора 9. Транзистор 9 открывается. Ток, протекающий через линейныйрезистор 12, базо-эмиттерный переход .транзистора 11 и коллекторную цепьтранзистора 9, открывает транзистор 11,Транзистор 13 открывается током, протекающим через резистор 12, коллекторную цепь транзистора 11, базо-эмиттерный переход транзистора 13 и нагрузку,и вхоцит в насыщение. При этом напряжение на выходном выводе цепей питанияи смещения схем управления нагрузкойпрактически равно напряжению выходапараметрического стабилизатора при номинальном токе через нагрузку.В процессе заряда напряжение на накопительном элементе 4 увеличивается идостигает напряжения уставки ограничителя 3, который срабатывает. В резуль тате выпрямленный вторичный ток протекает через ограничитель и заряд накопи тельного элемента прекращается. При по.нижении напряжения на накопительномэлементе в результате его разряда ограничитель 3 отключается и процесс подзаряда накопительного элемента повторяется, При срабатывании защиты накопительный элемент разряжается на катушкуотключающего электромагнита. Накопительный элемент 4 разряжается, а ток характеристики этого диода переходит с ,одного участка на другой, Этот переход57282осуществляется через участок с отрицательным сопротивлением на указанной характеристике туннельного диода и потомупроисходит мгновенно, В результате укачэанного процесса напряжение на туннель.ном диоде становится меньше напряжения,необходимого для поддержания базо-эмиттерного перехода транзистора 9 в открытом состоянии, Транзистор 9 закрывается,ток в базу транзистора 11 не протекает. 30Поэтому закрывается и транзистор 11.После закрытия траюистора 11 ток черезрезистор 12 и траюистор 11 в базу транзистора 13 не протекает, что ведет кзакрытию транзистора 13, напряжение на 1выходном выводе для подключения цепейпитания и смещения схем управления нагрузкой становится равным нулю,Таким образом, при указанном исполнении источника питания обеспечивается 20ступенчатое изменение напряжения на подключаемых к выходному выводу источнйка схемах управления нагрузкой, что повышает не только быстродействие и надежность источника, но и всей системы,в которой источник является составнойчастью. Повышение КПД источника питания обеспечивается отсутствием резисто-.ров в цепях заряда накопительного элемента и цепей утечки тока, Габаритныеразмеры источника питания уменьшаютсяза счет использования трансформаторовтока меньшей мощности и отсутствии сглаживающих конденсаторов,40 45 50 Формула изобретения 1. Токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные по крайней мере один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены параллельно соединенные ограничитель напряжения, накопительный элемент, параметрический стабилизатор на/ пряжения и вывод для подключения нагрузки, а также вывод для подключены цепей питания и смешения схем управления нагрузкой, о т л и ч а ю щ и й с я, тем; что, с целью повышения быстродей-. ствия, надежнссти КПД и уменьшены габаритных размеров источника, в него вве-. ден управляемый нелинейный элемент С узлом управления, включенный между вы 02водом для подключения цепей питания исмещения схем управления нагрузкой ивыходом параметрического стабилизаторанапряжения,2, Токовый источник по п, 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что параметрический стабилизатор напряжения выпол,1нен на стабилитроне и двух последовательно соединенных между собой резисторов, а в качестве накопительного элемента для обоих выходных выводов источни-ка использован один конденсатор.3, Токовый источник по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в качест-.ве управляемого нелинейного элементаиспользован транзисторЙ-р-И-типа проводимости,4, Токовый источник по п. 1, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что узел управления выполнен на двух транзисторахразного типа проводимостй и туннельномдиоде, включенном между стабилитрономи одним из резисторов параметрическогостабилизатора напряжения, и через ввь.денный линейный резистор соединен с базой транзистора И-р--типа проводимости, коллектор которого подключен к базе второго транзистора, коллектором соединенного с входом управляемого нели;нейного элемента,5, Токовый источник по пп, 1 и 4,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью понижения напряжения на закрытомколлекторном переходе второго транзистора узла управления, в узел управлениявведен дополнительный ограничивающийрезистор, включенный между эмиттеромвторого транзистора и обшей точкой резисторов параметрического стабилизатора, напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Могилевский Г. В, и др. Бесконтактный расцепитель максимального токадля селективных автоматических выключателей переменного тока. Труды ВНИИэлектроаппарат, М., фЭнергияф, 1970,с, 17-22, рис, 1.2. Комплектное устройство максимальной токовой защиты типов КМТЗиКМТЗ. Техническое описание и инсчрукция по эксплуатации, 1973,ОЛХ 140,020, лист 12, рис. 1 и 2,728202 Составитель С, Ситкочикова Техред И. Асталощ Корректор Е. Папп Редактор Филиал ППП фПатентф, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 каз 1149/81 . Тираж ЦНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра