Стабилизированный источник питания

134Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухполярного стабилизированного источника постоянного напряжения в различной радиотехнической аппаратуре.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности. 1На чертеже представлена электрическая схема стабилизированного источника питания.Стабилизированный источник питания содержит силовой трансформатор 1, вы - ходная обмотка которого имеет среднюю точку, а выходы обмотки соединены с входами выпрямительного моста 2, выполненного на четырех диодах, между положительным и отрицательным выходами которого и средней точкой выходной обмотки силового трансформатора включены конденсаторы 3 и 4 причем положительный выход выпрямителя соединен с коллектором составного транзистора 5 п-ргп-типа проводимости, эмиттер которого соединен через датчик 6 тока с источником 7 опорного напряжения, с делителем 8 напряжения, с конденсатором 9 фильтра выходного напряжения, с одним из входов резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений 10 и с клеммой 11 выходного напряжения положительной полярности.Выход источника 7 опорного напряжения .соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 12, инвертирующий вход которого соединен с выходом делителя 8 напряжения, а выход операционного усилителя 12 через резистор 13 соединен с базой составного транзистора 5, а через стабилизатор 14 тока - с положительным выходом выпрямйтельного моста 2, с конденсатором 15, отрицательный вход которого соединен со средней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1.Выход первого резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений соединен с инвертирующим повторителем 16 напряжения выход которого через резистор 17 соединен с базой составного транзистора 18 р-и-р-типа проводимости посредством стабилизатора 19 тока, с отрицательным выходом выпрямитель- ного моста 2 и с конденсатором 20, отрицательный вход которого соединен 34062со средней точкой выходной обмоткисилового трансформатора 1.Эмиттер составного транзистора 18 5через датчик 21 тока соединен с клеммой 22 выходного напряжения отрицательной полярности, с конденсатором23 фильтра выходного напряжения, второй вход которого соединен со сред- О ней точкой выходной обмотки силовоготрансформатора 1, и с другим входомпервого резистивного сумматора 10разнополярных напряжений.К эмиттеру составного транзисто ра 5 подключен один вход второго резистивного сумматора 24, другой входкоторого подключен к клемме 22 выхоцного напряжения отрицательной полярности, выход которого. подключен к не инвертирующему входу первого компаратора 25, выход которого через резистор 26 соединен с первым входом элемента ЗИЛИ 27, выход которого соединен с базой транзистора 28 и-р-и-типа 25 проводимости, коллектор которого соединен с базой составного транзистора5, а эмиттер через резистор 29 - сосредней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1.30 Третий резистивный сумматор 30разнополярных напряжений подключенодним входом к эмиттеру составноготранзистора 18, вторым входом - кклемме 11 выходного напряжения положительной полярности, а выходом - кинвертирующему входу второго компаратора 31, выход которого через резистор 32 соединен с вторым входомэлемента ЗИЛИ 27, третий вход кото рого соединен с управляющей клеммой33 и является . управляющим входом.На выходе выпрямительного моста 2включен источник 34 стабилизированного двухполярного напряжения.Стабилизаторы 14 и 19 тока выполнены на полевых транзисторах с п ир-каналами. Стабилизаторы тока наполевых транзйсторах выполнены посхеме без вспомогательного напряжения, Входом стабилизаторов тока является исток транзисторов, а выходом - затвор данных транзисторов, который соединен с истоком через резистор Характеристика стабилизаторовтока приближается к идеальной, т.е.сопротивление стабилизатора тока бесконечно, а выходной исток - величинапостоянная при беспредельном увеличении сопротивления резистора, вклю 1343406ченного между истоком и затвором полевого транзистора. Применение полевых транзисторов с п и р-каналами обусловлено разными знаками постоянного напряжения в соответствующих местах применения.Резистивные датчики 6 и 21 тока представляют собой резисторы с сопротивлением, близким к нулю. При прохождении тока через резистор на входе резистора напряжение больше чем на выходе. По разнице напряжений можно определить ток в нагрузке.Резистивные сумматоры 10, 24 и 30 разнополярных напряжений представляют собой делители напряжения, состоящие из последовательно соединенных двух резисторов, выходами оумматоров являются точки соединения резисторов, при этом напряжение точек равно У= (1+0) + (Б), (1)где У - напряжение на выходе суммайтора;(-Б ) - напряжения на первом и вто 2ром входах соответственноотносительно общей шины.Если в выражении (1) напряжениеположительной полярности относительнообщей шины, образованной средней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1, конденсаторами 3 и 4,больше по величине напряжения отрицательной полярности, на выходе сумматора - напряжение положительное инаоборот.Инвертирующий повторитель 16 напряжения повторяет (по величине) напряжения на выходе операционного усилителя 12, собран на операционномусилителе, неинвертирующий вход которого через резистор соединен с общейточкой стабилизированного источниканапряжения, и по принципу работыпредставляет собой компаратор, который выполняет роль инвертирующегоповторителя.Компараторы 25 и 31 выполнены наоперационных усилителях, инвертирующий и неинвертирующий входы которыхчерез резисторы соединены с общейшиной.Элемент 3 ИЛИ 27 представляет собойсовокупность трех диодов, катоды которых объединены и являются выходомэлемента, а аноды являются его входами,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Стабилизированный источник напряжения работает следующим образом.При нормальном режиме работы с выходной обмотки силового трансформатора 1 переменное напряжение поступает на выпрямительный мост 2, на выходе которого постоянное напряжение положительной и отрицательной полярности сглаживается конденсаторами 3 и 4 со- ответственно, при этом конденсаторы 3 и 4 вместе со средней точкой вторичной обмотки трансформатора 1 образуют общую шину, относительно которой напряжение на выходе выпрямительного моста 2 будет двухполярным. Двухполярное напряжение подается на коллекторы составных транзисторов 5 и 18 соответственно, а также на входы стабилизаторов 14 и 19 тока и базы указанных составных транзисторов. Кроме того, .оно подается надвухполярньгй источник 34 стабилизированного напряжения, который состоит из резисторов и стабилитронов и с которого стабилизированным напряжением питаются операционные усилители.Операционный усилитель 12 является детектором ошибки, т.е. следит за изменением напряжения на клемме 11 относительно опорного напряжения, подающегося на неинвертирующий вход операционного усилителя 12 с источника 7 опорного напряжения. С выхода операционного усипителя 12 через токоограничивающий резистор 13 напряжение подается на базу составного транзистора 5, с эмиттера которого напряжение через резистивный датчик 6 тока подается на выходную клемму 11 и на один из входов резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений, на выходе которого в момент включения появляется положительное напряжение, которое подается на инвертирующий вход операционного усилителя инвертирующего повторителя 16, с выхода которого отрицательное напряжение через токоограничивающий резистор 7 подается в базу составного транзистора 18.В базу транзистора 18 .стабилизатор 19 тока подает постоянный (независящий от изменения входного напряжения) уровень тока, в результате чего отрицательное напряжение через резистивный датчик 21 тока подается на клемму 22. При этом уровень напряже ния, по ступающии н а входы комп ар а 1343406торов 25 и 31 с выходов резистивныхсумматоров, ниже уровня срабатываниякомпараторов, поэтому система защитыв данном случае не оказывает влияниена работу,При перегрузке или коротком замыкании на выходах резистивных сумматоров 24 и 30 появляется напряжение,в результате чего срабатывает первыйкомпаратор 25 либо второй компаратор31, с выходов которых положительноенапряжение через резистор 26 или 32подается на первый или второй входэлемента ЗИЛИ 27, с выхода которогонапряжение подается на базу транзистора 28, вследствие чего уменьшаетсяпотенциал базы составного транзистора 5, Напряжение на эмиттере составного транзистора 5 равно=Об-Ппгде Б - напряжение на эмиттере;Б 5 - напряжение на базе;У - падение напряжения на сосптавном транзисторе.Из выражения (2) видно, что еслинапряжение базы составного транзистора 5 уменьшается и стремится к нулю, напряжение на клемме 11 такжестремится к нулю, в результате чегонапряжение на выходе реэистивногосумматора 10 отрицательно, т.е, навыходе инвертирующего повторителя положительное напряжение, составнойтранзистор 18 закрывается до уровня,при котором напряжение на клемме 11равно напряжению на клемме 22. Напряжения на выходах резистивных суммато-ров 24 и 30 равны024 ( 7 ) ( 22)(3)ПЬо ( П 11) ( 22)где Пи Б - напряжения на выходахсумматоров 24 и 30 соответственно; (+П)и(+У, ) - напряжения на входе ивыходе соответственнорезистивного датчика6 тока;(-022) и ( - П 2) - напряжения на входе ивыходе соответственнорезистивного датчика21 тока,Поскольку резистивные датчики тока имеют сопротивление, отличное от нуля, напряжения на входах датчиков больше напряжения на выходах датчиков(+Бц ) = (+ц, ) + 1 , ,(5)где 1 - ток, протекающий по резистив ному датчику 6 тока;К - сопротивление резистивногодатчика 6 тока.При перенапряжении одного из плеч(в результате наводок, одиночных им пульсов и т.д.) иэ выражения (3)видно, что сработает компаратор 25или 31 и уменьшит напряжение на выходе стабилизированного источника напряжения.15 При пропадании одного из напряжений (+) или (-) на выходе устройствазащита сработает аналогично описанному.Стабилизированный источник напря жения возвращается в нормальный режимработы автоматически при снятии перегрузки, короткого замыкания. Резистор 29 определяет необходимый режимработы защиты, в зависимости от егосопротивления изменяется характеристика защиты и график зависимости гока в нагрузке при коротком замыкании.При отсутствии резистора 29 ток и напряжение в нагрузке при коротком за- ЗО мыкании стремятся к нулю.В режиме дистанционного управленияпри подаче положительного напряженияна управляющий вход 33 напряжение навыходных клеммах 11 и 22 устройства З 5 Равно нулю.Предлагаемое устройство обеспечивает защиту от перегрузки, перенапряжения, пропадания одного из напряжений на выходе, что нельзя допустить 40 при питании нагрузки двухполярнымнапряжением, позволяет повысить надежность. Возможность дистанционногоуправления расширяет функциональныевозможности стабилизированного источ ника напряжения.Ф о р м у л а и з,о б р е т е н и яСтабилизированный источник пита О ния, содержащий силовой трансформатор, выходная обмотка которого имеет среднюю точку, а ее крайние выводы соединены с входами выпрямительного моста, конденсаторы, включенные мекду средней точкой указанной обмотки и положительным и отрицательным выходами выпрямительного моста, включенный в положительную силовую шину первый составной транзистор и-р-и1343 Составитель С. ГорбачеваРедактор П.Гереши Техред Л.Сердюкова Корректор М.Матьковская Тираж 863 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5. типа проводимости, коллектор которого соединен с положительным выходом моста, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с вы 9 ходом делителя напряжения, входами включенного между выходной положительной клеммой и средней точкой выходной обмотки силового трансформатора, источник опорного напряжения, 1 О включенный между этой средней точкой и неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого через первый резистор соединен с базой первого составного транзистора, первый 15 стабилизатор тока, включенный между базой первого составного, транзистора и положительным выходом выпрямитель- ного моста, первый конденсатор выходного фильтра, подключенный параллельно делителю напряжения, первый резистивный сумматор разнополярных напряжений, включенный между положительной и отрицательной выходными клеммами, выходом соединен с инверти рующим входом повторителя напряжения, неинвертирующий вход которого подключен к средней точке выходной обмотки силового трансформатора, а выход через второй резистор - к базе второго составного транзистора р-п-ртипа проводимости, включенного в от. - рицательную силовую шину, второй стабилизатор тока, включенный между базой второго составного транзистора и отрицательным выходом выпрямитель- ного моста, второй конденсатор выходного фильтра, включенный между отрицательной . выходной клеммой и средней точкОЙ ВторичнОЙ обмотки, 0 т - 40 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него 4068введены два резистивных датчика тока, второй и третий резистивные сумматоры разнополярных напряжений, клемма для подключения источника управляющего сигнала, два компаратора, элемент ЗИЛИ, три резистора и транзистор и-р-п-типа проводимости, причем первый датчик тока включен между эмиттером :первого составного транзистора и-р-и-типа проводимости и источником опорного напряжения, а второй датчик тока - между эмиттером второго составного транзистора р-и-ртипа проводимости и отрицательной выходной клеммой, второй резистивный 1сумматор раэнополярных напряжений одним входом подключен к эмиттеру составного транзистора п-р-п-типа проводимости и другим входом - к отрицательной выходной клемме, а вы" ходом - к неинвертирующему входу первого компаратора, выход которого через третий резистор соединен с первым входом элемента ЗИЛИ, выхор, которого соединен с базой транзистора и-р-и- типа проводимости, коллектор которого соединен с базой первого составного транзистора, а эмиттер через четвертый резистор - со средней точкой вы-.ходной обмотки силового трансформатора, третий резистивный сумматор разнополярных напряжений подключен одним входом к эмиттеру второго составного транзистора, вторым входом - к положительной выходной клемме, а выходом - к инвертнрующему входу второго компаратора, выход которого через пятый резистор соединен с вторым входом элемента ЗИЛИ, третий вход которого подключен к клемме для подключения источника управляющего сигнала.