Стабилизированный источник питания

(56) Карло компенсаци жения и то с.92, рис Авторск В 1206761водниковы аторы нап гия, 1967 во СССР 569, 1986 СТОЧНИК свидетельскл, 605 Р 1 ЗИРОВАННЫИ к электроэовано при ропи- оэлек к радго азна ение пов щиты ения и пония или то ыва нагрузки, по я выходного напр об выш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относитсятехнике и может быть исполпроектировании источниковтания электротехнической итронной аппаратуры различичения, Цель изобретениянадежности путем обеспечен ка нагрузки, В случае обрыва нагрузки, понижения и повышения выходногонапряжения сигнал рассогласования навыходе узла 3 сравнения и усилителя4 постоянного тока резко уменьшаетсяРегулирующий транзистор 5 закрывается, компаратор 15 переходит во второе устойчивое состояние и на еговыходе появляется положительное напряжение, Конденсатор 14 начинаетзаряжаться через развязывающий диод19 и резистор 13, При достижении напряжением на конденсаторе 14 значения, при котором напряжение на переходе база-эмиттер согласующего транзистора 11 соответствует его открытому состоянию, он открывается, атранзистор 7 закрывается и обесточивает обмотку электромагнитного реле8, которое размыкает свои контакты9 и отключает источник питания отсети, 2 з,п. А-лы, 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и ра 5 диоэлектронной аппаратурь 1 различногоназначения.Целью изобретения является повышение надежности стабилизированного источника питания путем обеспечения за щиты от обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения токанагрузки,На чертеже представлена схема стабилизированного источника питания, 15Стабилизированный источник питания содержит включенный в силовуюцепь дроссель 1 иасьпцения с обмоткой2 управления, узел 3 сравнения, подключенный входом к выходному выводу, 20а выходом - к входу усилителя 4 постоянного тока, выходом соединенногос базой регулирующего транзистора 5,в коллекторную цепь которого включена обмотка 2 управления дросселя 1 25насыщения, узел 6 коммутации на транзисторе 7, в коллекторную цепь которого включен исполнительный элемент8, например электромагнитное реле сзамыкающими контактами 9, которые 30включены последовательно с дросселем1 насыщения, узел 10 защиты, состоящий из согласующего транзистора 11,коллектор которого соединен с базойтранзистора 7 узла 6 коммутации,база согласующего транзистора 11 подключена к одному из выводов цепочкииэ последовательно соединенных первого 12 и второго 13 резисторов, между точкой соединения которых и общей 40шиной включен конденсатор 14 временной задержки, к общей шине подключены также эмиттеры транзистора 7 узла6 коммутации и согласующего транзистора 11 два компаратора 15 и 16,два 45источника 17 и 18 опорного напряжения, два развязывающих диода 19 и20, а также вывод 21 для подключениявспомогательного источника питанияи балластный резистор 22, включенныймежду указанным выводом 21 и обмот 50кой 2 управления дросселя 1 насыщения, причем между инвертирующим входом первого компаратора 15 и общейшиной включен первый источник 17 опорного напряжения, неинвертирующий вход55первого компаратора 15 подключен кточке соединения балластного резисто, ра 22 и обмотки 2 управления дросселя 1 насыщения инвертирующий вход второго компаратора 6 подключен к коллектору регулирующего транзистора 5, а между неинвертирующим входом второго компаратора 16 и общей шиной включен второй источник 18 опорного напряжения, причем выходы первого 15 и второго 16 компараторов через соответствующий первый 19 и второй 20 развяэывающие диоды подключены к второму выводу цепочки из последовательно соединенных первого 12 и второго 13 резисторов,Первый компаратор 15 может быть выполнен на транзисторе 23 противоположного типа проводимости с согласующим транзистором 11, при этом база и эмиттер транзистора 23 являются соответственно инвертирующим и неинвертирующим входами первого компаратора 15, а коллектор транзистора 23 его выходом.Первый 17 и второй 18 источникиопорного напряжения могут быть выполнены соответственно на стабилитроне и диоде.Первый и второй источники опорного напряжения могут быть выполненытакже в виде нижнего плеча резисторных делителей напряжения, образованных соответственно из резисторов 24,25 и 26, 27, причем к средней точкеделителя напряжения на резисторах24 и 25 подключен инвертирующий входпервого компаратора 15, а к среднейточке делителя напряжения на резисторах 26 и 27 - неинвертирующий входвторого компаратора 16.В состав силовой части источникапитания, кроме дросселя 1 насыщения,входит также преобразователь переменного напряжения в постоянное, сос"тоящий из последовательно соединенных трансформатора 28, выпрямителя29 и фильтра 30, хотя в общем случаелюбые из этих элементов могут отсутствовать, а рабочие обмотки дросселя1 насыщения могут быть включены вдиагонали трехфазного вентильногомоста выпрямителя 29,В коллекторные цепи транзисторов11 и 23 включены коллекторные резисторы 3 1 и 32, а в базовую цепь транзистора 7 может быть включен пороговый элемент, например диод 33, который служит для обеспечения полногои надежного запирания этого транзистора.5 149Для защиты перехода база-эмиттер транзистора 23 от обратного напряжения большой величины при нормальном режиме работы источника питания параллельно этому переходу может быть включен ограничительный диод 34, а для ограничения базового тока транзистора 23 может быть включен резистор 35.Стабилизированный источник питания может быть использован как для стабилизации выходного напряжения, так и для стабилизации тока нагрузкиЕсли источник питания предназначен для стабилизации напряжения, узел 3 сравнения состоит из делителя выходного напряжения и источника опорного напряжения, а если для стабилизации тока нагрузки, узел 3 сравнения содержит в своем составе датчик тока нагрузки.Регулирующий транзистор 5 может быть выполнен также составным,Питание узла управления, в том числе цепочки, состоящей иэ регулирующего транзистора 5 и обмотки 2 управления дросселя 1 насьпцения, производится выходным напряжением источника питания или от вспомогательноговыпрямителя, подключенного к питающей сети после контактов 9 электромагнитного реле 8. Питание указаннойцепочки может производиться такженапряжением команды включения,Стабилизированный источник питания работает следующим образом.Команда включения источника питания через резистор 31 подается набазу транзистора 7 узла 6 коммутации,Транзистор 7 открывается, исполнительный элемент 8 - электромагнитноереле - срабатывает и напряжение питающей сети через замыкающие контакты 9 подается на дроссель 1 насыщения и далее через трансформатор28 - на выпрямитель 29 и фильтр 30.С выхода источника питания напряжение или ток нагрузки поступает навход узла 3 сравнения. С выхода узла3 сравнения сигнал рассогласованиячерез усилитель 4 постоянного токаподается на базу регулирующего транзистора 5, при помощи которого устанавливается ток в обмотке 2 управления, необходимый для обеспечения стабилизации выходного напряжения илитока нагрузки источника питания. Принормальной работе источника питания 234 7регулирующий транзистор 5 находитсяв линейном режиме и напряжение на неинвертирующем входе компаратора 15,поступающее с балластного резистора522, ниже чем напряжение, подаваемоена его инвертируюций вход с выхода первого источника 17 опорного напряжения.Напряжение на инвертирующем входекомпаратора 16, снимаемое с коллектора регулирующего транзистора 5, выше,чем напряжение, подаваемое с выходавторого источника 18 опорного напряжения, Вследствие этого при нормальной работе источника питания первый15 и второй 16 компараторы находятсяв первом устойчивом состоянии, прикотором напряжение на их выходе близко к нулю, поэтому согласующий транзистор 11 заперт, конденсатор 14 разряжен, транзистор 7 узла 6 коммутацииоткрыт и источник питания включен,При обрыве (увеличении сопротивления) нагрузки или при повышении на 25 пряжения питающей сети за установленные пределы и повышении вследствиеэтого выходного напряжения стабилизатора напряжения, а также при коротком замыкании (уменьшении сопроЗ 0 тивления) нагрузки или при повьппениинапряжения питающей сети за установленные пределы и повышении вследствиеэтого тока нагрузки стабилизатора тока напряжение на дросселе 1 насьпцения увеличивается до максимума и ста 35билиэатор выходит из режима стабили-зации, При этом сигнал рассогласования на выходе узла 3 сравнения и усилителя 4 постоянного тока резко40уменьшается, регулирующий транзистор5 закрывается, компаратор 15 переходит во второе устойчивое состояниеи на его выходе появляется положительное напряжение, конденсатор 14начинает заряжаться через первый раз 45вязывающий диод 19 и второй резистор13, При достижении напряжением наконденсаторе 14 значения, при которомнапряжение на переходе база-эмиттерсогласующего транзистора 11 соответствует его открытому состоянию, оноткрывается, а транзистор 7 закрывается и обесточивает обмотку электромагнитного реле 8, которое размыкаетсвои контакты 9 и отключает источник55 питания от сети,При коротком замыкании (уменьшениисопротивления) нагрузки или понижениинапряжения питающей сети за установ 1492347ленные пределы и понижение вследствиеэтого вьходного напряжеия стабилизатора напряжения, а также при обрыве(увеличении сопротивления) нагрузкиили при понижении напряжения питающей сети за установленные пределы ипонижении вследствие этого тока нагрузки стабилизатора тока напряженияна дросселе 1 насьпцения уменьшаетсядо минимума и стабилизатор выходитиэ режима стабилизацииПри этомсигнал рассогласования на выходе узла 3 сравнения и усилителя 4 постоянного тока резко увеличивается, регулирующий транзистор 5 полностьюоткрывается, компаратор 16 переходитво второе устойчивое состояние и наего выходе появляется положительноенапряжение, вследствие чего конденсатор 14 начинает заряжаться черезвторой развязывающий диод 20 и второйрезистор 13. При достижении напряжением на конденсаторе 14 значения, прикотором йапряжение на переходе базаэмиттер согласующего транзистора 11соответствует его открытому состоянию, он открывается, а транзистор 7закрывается и обесточивает обмоткуэлектромагнитного реле 8, котороеразмыкает свои контакты 9 и отключает источник питания от сети,После срабатывания узла 10 защитыпри возникновении любой неисправностина выходе компаратора 16 присутствуетположительное напряжение и согласующий транзистор 11 открыт током, протекающим с выхода компаратора 16 через второй развяэывающий диод 20,второй 13 и первый 12 резисторы, атранзистор 7 узла 6 коммутации закрыт,Конденсатор 14 служит для временной задержки срабатывания узла 10 защиты, В частности для предотвращения45его срабатывания при включении источника питания, при кратковременных перегрузках по току или обрывах нагрузки. Укаэанная задержка в срабатывании узла защиты является не опаснойдля источника питания с дроссельнымстабилизатором, так как все элементыв его силовой цепи выдерживают кратковременные перегрузки по току сбольшей кратностью, а также кратко. временную работу при обрыве нагрузки(на холостом Моду).При использовании в качестве пер.вого компаратора 15 транзистора 23 схема работает аналогично, причемпервое устойчивое состояние компаратора 15, при котором напряжение наего выходе равно нулю, =оответствуетзапертому состоянию транзистора 23,а второе устойчивое состояние, прикотором на выходе компаратора 15 присутствует положительное напряжение,соответствует открытому состояниютранзистора 23,Основной особенностью стабилизированного источника питания являетсято, что в нем в качестве управляющего сигнала, подаваемого на входы компараторов 15 и 16, используется коллекторное напряжение регулирующего транзистора 5 узла управления стабилизатором, который из линейного режима переходит в режим отсечки или в режим насьпцения при обрыве или коротком замыкании нагрузки, при понижении или повышении выходного напряжения и тока нагрузки, Это позволяет обеспечить комплексную защиту стабилизатора тока и стабилизатора напряжения, а также потребителя, от любых неисправностей - короткого замыкания и обрыва нагрузки, понижения и повышения выходного напряжения или тока нагрузки,Формула изобретения1, Стабилизированный источник питания, содержащий включенный в силовую цепь дроссель насьпцения с обмот кой управления и узел сравнения, подключенный входом к выходному выводу, а выходом - к входу усилителя постоянного тока, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора, в коллекторную цепь которого включена обмотка управления дросселя насьпцения, узел коммутации на транзисторе, в коллекторную цепь которого включен исполнительный элемент, силовая часть которого включена последовательно с дросселем насьпцения, и узел защиты, состоящий из согласующего транзистора, коллектор которого соединен с базой транзистора узла коммутации, база согласующего транзистора подключена к одному из выводов цепочки из последовательно соединенных первого и второго резисторов, между точкой соединения которых и общей шиной включен конденсатор временной задержки, к общей шине подключены также эмиттеры транзистора узла коммутации и согла1492347 1 О Составитель С.ГорбачеваРедактор Г.Волкова Техред И,Дидык Корректор М,Самборская Заказ 3878/50 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 сующего транэистора, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от обрыва нагрузки, пониженияи повышения выходного напряжения илитока нагрузки, в него введены двакомпаратора, два источника опорногонапряжения, два развязывающих диода,вывод для подключения вспомогательного источника питания и балластныйрезистор, включенный между указаннымвыводом и обмоткой управления дросселя насыщения, причем между инвертирующим входом первого компаратора и общей шиной включен первый источникопорного напряжения, неинвертирующий вход подключен к точке соединения балластного резистора и обмоткиуправления дросселя насыщения, инвертирующий вход второго компаратораподключен к коллектору регуЛирующеготранзистора, а между неинвертирующим входом и общей шиной включен второй источник опорного напряжения, причем выходы первого и второго компараторов через соответствующие первый и второй раэвяэывающие диоды подключены к второму выводу цепочки из последовательно соединенных первого и второго резисторов,2. Источник питания по и, 1,. о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что первый компаратор выполнен на транзисторе противоположного типа проводимости с согласующим транзистором, база и эмиттер которого являются соответственно инвертирующим и неинвертирующим входами компаратора, а коллектор транзистора - его выходом:3. Источник питания по п.1,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что первый и второй источники опорного напряжения выполнены соответственно на стабилитроне и диоде.