Источник питания с защитой от перегрузок

(21),АНИ 2 д Й)1" б.) ,;);.;,:мв Г БР И ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ К АВТОРСКОМУ С(56) 1. Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., "Энергия", 1972,с.426, рис. 11-3.2. Авторское свидетельство СССпо заявке3379840/24-07,кл. Н 02 Н 7/12, 07.01.82.(54)(57) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащий усилительмощности, выходом подключенный кпоследовательно соединенным первичным обмоткам трансформатора тока ивыходного трансформатора, вторичнаяобмотка которого через выпрямительи фильтр подключена к выходным выводам источника, блок управления, выходом подключенный к управляющемувходу усилителя мощности, цепь обратной связи, входом подключеннуюк выходным выводам источника, а выходом к первому входу блока управления, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, первый транзистор, база которого подключена к интегрирующемуконденсатору и через первый резисторк выходным выводам источника, змиттер через второй резистор-подключен 2 Н 7/ 1 2 2 Н 0 2 М 3/ 3 3 к общей шине, а коллектор через тре тий резистор подсоединен к входному выводу источника питания и через диод - к перному входу блока управления, а вторичная обмотка трансформатора тока с параллельно включенным нагрузочным резистором подсоединена к входу вспомогательного выпрямителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения влияния питающего напряжения на порог срабатывания схемы эащиты, в него нведены инвертор, первая и вторая дифференцирующие цепочки, первый и второй конденсаторы, первый и второй суммирующие резис- . торы, второй и третий транзисторы, 9 причем вход инвертора подключен к выходу блока управления, входы второго и третьего транзисторов подключены к выходу вспомогательного выпрямителя, выходы второго и третьегоФщ транэисторон соответственно через первый и второй конденсаторы подклю. чены к общей шине и ч.рез первый и второй суммирующие резисторы - к базе первого транзистора, управляющий. вход второго транзистора через первую; дифференцирующую цепочку йодключен к выходу иннертора, а управляющий вход третьего транзистора через вто рую дифференцирующую цепочку - к ныходу блока управления.Изобретение относится к электро 1 радиотехнике, в частности, к источникам питания, и может быть испольэовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной технйки.Известен источник питания со схемой зашиты преобразователя от пере-.гуузо, содержащий блок управления,выход которого через усилитель мощности, входной трансФорматор тока,выпрямитель и Фильтр соединен с выходными клеммами и через резистор -с входом усилителя сигнала рассогласования, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, вторичная обмотка трансформатора тока через нагрузочный резисторвыпрямитель.и транзистор подсоединена непосредственно к первому входуусилителя сигнала рассогласования ,11,Недостатком указанного устройстваявляется возрастание тока по вторичной обмотке выходного трансформатора в режиме, близком к короткомузамыканию, до величины в 1,5-2 разапревьпдающей его номинальное значение. Объясняетсл это тем, что каналограничения выходного тока работаетв следящем режиме и не обеспечиваетполного ограничения выходного токавследствие конечного коэфФициентаусиления системь. стабилизации.С целью исключения перегрева выходного трансформатора в такомрежиме приходится увеличивать егогабаритную мощность, что увеличивает габариты и вес иСточника питания,Недостатком устройства являетсятакже трудность диагностики наличияперегрузки на выходе источника пи-.ания, так как снижение величины выходного напряжения наблюдающееся втаком режиме, может происходить ипри некоторых, неисправностях блокауправления. 510 Наиболее близким техническим решением к изобретению является источник питания с зашитой от перегрузок, содержащий блок управления, выход которого через усилитель мощности подключен к первичннм обмоткам транс. Форматора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и Фильтр подключе на к выходным клеммам и через цепь обратной связи к управляющему входу блока управления, второй вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, причем эмиттер 60 транзистора через эмиттерное сопротивление подключец к общему проводу, база через резистор и выпрямитель к вторичной обмотке трансформатора тока, параллельно которой включен нагрузочный резистор, а коллектор через коллекторный резистор - к источнику питающего напряжения и через диод - к первому входу блока управления, а между базой транэисто ра и выходными клеммами источника питания включен резистор 21.Недостатком известного устройства является некоторая зависимость среднего значения величины управляю щего напряжения, снимаемая с трансФорматора тока, от входного напряжения. Объясняется зто тем, что амплитуда токовых импульсов через обмотки трансформатора отделяется только .параметрами дросселя Фильтра и величиной нагрузки, в то ьремя как скважность импульсов в таком режиме пропорциональна величине входного напряжения. При этом происходит изменение порога срабатывания схемы защиты.целью изобретения является повышение надежности путем исключения зависимости порога срабатывания схемы защиты от входного напряжения.Поставленная цель дости: ается тем, что в источник питания с защитой от перегрузок, содержащий усилитель мощности, выходом подключенный к последовательно соединенным первичным обмоткам трансформатора тока и выходного трансформатора, вторичная обмотка которо=о через выпгями - тель :. Фильтр подключена к выходным выводам ичточника бло .Управлг сия выходом подключенный к управляющему входу усилителя мощности, цегь обратной связи, входом подключенную к выходным выводам источника, а выходом к первому входу блока управления, второй вход ксторого подсое" динен к источнику опорного,напряжения, первый транзистор, база которого подключена к интегрирующему конденсатору и через первый резистор к выходным выводам источника, эмиттер через второй резистор подключен к общей шике, а коллектор через третий резистор подсоединен к входному выводу источника питания и через диод - к первому входу блока управления, а вторичная обмотка трапсформатора тока с параллельно включенным нагруэочным резистором нодсоединена к входу вспомогательного выпрямителя, введены инвертор, первая и вторая диФФеренцирующие цепочки, первый и второй конденсаторы, первый и второй "уммирующие резисторы, второй и третий транзисторы, причем вход инвертора подключен к выходу блока управления, входы второго и третьего транзисторов подключены к выходу вспомогательного выпрямителя, выходы второго и третьего транзисторов соответственно черсэ первый квторой конденсаторы подключены к общей шине и через первый и второй суммирующие резисторы - к базе первого транзистора, управляющий вход второго транзистора через первую дифференцирующую цепочку подключен 5 к выходу инвертора, а управляющий вход третьего транзистора через вторую дифференцирующую цепочку - к выходу блока управления.Указанное включение позволяет 10 исключить влияние питающего напряжения на порог срабатывания схемы защиты путем выделения номинального значения тока нагрузки.На Фиг. 1 представлена функцио нальная схема источника питания; на ,Фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит усилитель 1мощности через выходной трансформа Отор 2, выпрямитель 3 и Фильтр 4 подсоединенный к выходным выводам 5,блок б управления, первым входом под.ключенный через цепь 7 обратной связи к выходным клеммам, вторым - к 25входу опорного элемента 8, а выходами - к входу усилителя мощности. Вторичная обмотка трансформатора 9 тока подключена через нагрузочный резистор 10 к выпрямителю 11. Первый 30транзистор 12 базой через первый резистор 13 подключен к выходным выводам,. а через интегрирующий конденсатор 14 - к общей шине, эмиттером через второй резистор 15 - к общей ши- З 5не, коллектором через третий резистор 16 - к выводам для подключенияисточника питания, между базой первого транзистора и выводом для подключения источника питания включенчетвертый резистор 17, а между базойи общей шиной - .пятый резистор 18.Коллектор первого транзистора черездиод 19 подключен к первому входублоха б управления. Второй транзистор 20 и третий транзистор 21 выходами через первый 22 и второй 23конденсаторы подключены к общей шине, а через первый 24 и второй 25суммирующие резисторы - к базе первого транзистора 12,управляющий входвторого транзистора 20 через первуюдифференцирующую цепочку 26 подключен к выходу инвертора 27, а управляющий вход третьего транзистора 21 через вторую дифференцирующую цепочку 28 подключен к выходу блока б управления. Устройство работает следующим образом. 6 ОПри отсутствии на выходе источника питания перегрузки или короткого замыкания блок 6 управления производит постоянный контроль величины выходного напряжения и сраВнение его с напряжением опорного элемента 8.Усиленная разность этих напряже"ний осуществляет выработку импульсов напряжения с переменной скважностью (диаграмл 1 аО имеющихсяпо закону ШИМ или любому другомус целью постоянного поддерживаниявыходного напряжения в допустимыхпределах. Импульсы с переменнойскважностью через усилитель 1 мощности и выходной трансформатор 2поступают на выпрямитель 3 и фильтр4, где происходит выделение постоянной составляющей напряжения, котораяподается на выходные выводы 5.Учитывая, что величина дросселяФильтра является величиной конечной,Форма импульсов на выходе трансформатора 9 тока после выпрямления имеет вид трапе ".идального напряжениядиаграмма 2), При этом минимальноеи максимальное значения трапецеидаль.ного напряжения,. а также длительностьимпульса. зависят от величины питающего напряжения, в то время как полусумма переднего и заднего фронтовтрапецеидального напряжения равнавеличине тока нагрузки,С целью исключения указанной зависимости по переднему и заднему Фрон.ту управляющего импульса дифференцирующими цепочк.,ми 26 и 27 формируютсл импульсы (Диагралмы б в) которые на короткое время открываюттранзисторы 20 и 21. Конденсаторы 22,23 заряжаются до ссответствующей величины мгновенного значения импульсногО напряжения и В дальнейшем разря"жаются го экспоненциальному законудиаграммы д, е). Учитывая, что площаць экспоненц .-льного импульса вобщей случае равна В = ч где Ьпостоянная времени цепи, а ч - напряжение на заряженном конденсаторе вначальный момент времени, то площадиимпульсов на конденсаторах 22, 23будут Вч = , и ".2 - " ; . Так какпериод следования импульсов постоянен и равен Т, после суммированияэкспоненциональных импул сов и ихинтегрирования конденсатором 14,лолучаем,г 2- (;2) или равно величине тока2черезнагрузку источника питания;- ъ(Т 1 и не зависит от измерения питающего напряжения ( диаграмма ж).Увеличение тока нагрузки вьюедопустимой величины, задаваемой параметрами схемы, приводит к увеличению напряженич на выходе выпрямителя11, которое своим минусом через резисторы 24, 25 запирает транзисторне падение напряжения на диоде 19;падение напряжения на выпрямителе 11 12, Повышение коллекторного напряжения приводит к открытию диода 19 и повьиаению напряжения на первом выходе блока б управления. Выходное напряжение источника питания снижается, чем обеспечивается ограничение тока через нагрузку. Формирование требуемой нагруэочной характеристики обеспечивает путем введения положи,тельной обратной связи с выхода источника питания на базу транзисто- О ра через резистор 13. Путем подбора параметров элементов. схемы входную характеристику токовой защиты удается получить желаемой Формы вплоть до снижения тока нагрузки до нуля 35 в режиме короткого замыкания.Резистор 17 предназначен для надежного нааыщения транзистора 12 в момент включения источника питания с целью обеспечения его запус- щ ка, резистор 18 служит для улучшения температурной стабильности нагрузочной характеристики.Исходя из баланса токов в базовой цеи и учитывая, что суммарная вели чина коэффициента усиления схемы :,правления в общемслучае 1, найдем зависимость тока, срабатывания защиты от параметров схемыЗО- :А./фл ьдЯ Вюдбзз р,:низЖк падение напряжения на базо-эмиттерном переходетранзистора 12;сопротивление резистора 17;сопротивление резистора 15;сопротивление резистора 1 б;сопротивление резисторов24 и 25;сопротивление резистора 10;суммарное сопротивлениевсех параллельно включенных базовых резисторов;суммарный коэФФициенттрансформации силовоготрансформатора и трансформатора тока,ч3 случае равенства Е-: ЬЯк л 1 з или 1 у = - величина питаюкМщего напряжения Е исключается из выражения и не оказывает влияния на стабильность параметров вихолной характеристики токовой защити.Использование предлагаемого источника. питания позволяет уменьшить габариты выходного трансформатора, что снижает габариты и нес самого источника питания, контролировать возникновение режима перегрузки или корсткого замыкания путем контроля коллекторного напряжения транзистора 12, а также исключить влияние питающего напряжения на порог срабатывания схемы токовой защиты.1069059 О Мещеряковаеэв, корректор А.феуеыц оставител ехред С,Л дактор Т,Кугрью илиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 каз 11483/51 Тирам 61ПодписноеВНИИХИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5