Вторичный источник питания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 130 А 51)5 6 05 Г 1/569 Е ИЗОБРЕТ ПИ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ юро Лиазавода .Г.Копыукторское ханическо К,Лесин и ельство СССР 1/569, 1985, вопросу построенияв питания на основеуправляемого токомсборн, "Электронная", под ред, Ю.И,Коне 79, вып. 5. 4) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ 7) Использование: в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств автоматии и вычислительной техники с повышенной надежностью работы защиты, Сущность ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССР(71) Отдельное констнозовского электроме(56) Авторское свидетВ 1357935, кл. 6 05 ЕС,Е,Солдатов, Квторичных источникаферрорезонансноготрансформатора. - Втехника в автоматикева, М., Сов. радио, 19 Ъизобретения: устройство содержит употранс 1, сетевой конденсатор 2, выпрямитель 3, первый и второй конденсаторы 4, 5 фильтра, дроссель 6, транзисторы 7, 8, 9, 10.стабилитрон 11, первый и второй конденсаторы 12, 13, резисторы 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, первый переменный резистор 21, первый диод 22, первичную и вторичную обмотки 23, 24 употранса, обмотку 25 управления употранса. В устройство введены компаратор 26, два транзистора 27, 28, тиристорный оптрон 29, второй диод 42, исполнительный элемент 30, два конденсатора 31, 32, резисторы 33,34, 35, 36, 37,38,39, 40, 41, второй переменный резистор 43. При повышении уровня выходного напряжения срабатывает компаратор 26. При этом за счет дополни тельного тока нагрузки, обеспечиваемого коллекторной цепью введенного транзистора 27, напряжение на вторичной обмотке употранса снижается за счет свойств самого употранса. 1 ил,Изобретение относится к области элек, тротехники и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств автоматики и вычислительной 5 техники,Наиболее близким техническим решением по количеству признаков и технической сущности является источник 10 вторичного электропитания, описанный в статье УДК 621.396.69 С.Е.Солдатова "К вопросу построения вторичных источников, питания на основе феррорезонансного управляемого потоком трансформатора", 15 Электронная техника серия 5 выпуск 5 1979 гкоторый принимаем в качестве прототипа, содержащий употранс, последовательно с первичной обмоткой которого включен конденсатор, выпрямитель, подключенный 20 к вторичной обмотке употранса, выходной С-.-С фильтр, источник опорного напряжения и усилитель постоянного тока, регулирующий ток в обмотке управления употранса, Недостатком этого источника электропитэ ния является пониженная надежность работы защиты, так как защита от повышения напряжения на выходе источника обеспечивается за счет падающей нагрузочной характеристики регулирующего органа только 30 при токах нагрузки., близких к максимальному, При работе же с током нагрузки менее номинального, в случае нарушения функционирования усилителя постоянного тока, выходное напряжение источника может до стигать недопустимо высоких значений.Цель изобретения - повышение надежности работы защиты,На чертеже приведена электрическая 40 принципиальная схема вторичного источника питания.На чертеже приняты следующие обозначения:1 - употранс 452 - сетевой конденсатор3 - выпрямитель4 - сглаживающий фильтр5 - усилитель обратной связи6 - источник опорного напряжения 507 - первый делитель выходного напряжения8- транзисторный усилитель9 - первый диод10 - последовательная КС-цепь 5511, 12 - первичная и вторичная обмотки употранса13 - обмотка управления употранса14 - триггер Шмидта15, 16 - первый и второй транзисторы 17, 18, 19, 20, 21, 22 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой резисторы23, 24 - первый и второй конденсаторы 25 - второй диод26 - второй делитель выходного напряжения27 - тиристорный оптрон28 - исполнительный элемент29 - выводы дополнительного источника питанияВыпрямитель 3 содержит30, 31, 32, 33 - третий, четвертый, пятый и шестой диодыСглаживающий фильтр 4 содержит 34, 35 - третий, четвертый конденсато 36 - дроссельУсилитель обратной связи 5 содержит 37, 38, 39 - третий, четвертый, пятый транзисторы40, 41 - седьмой, восьмой резисторы Источник опорного напряжения 6 содержит42 - девятый резистор43 - стабилитронПервый делитель выходного напряжения 7 содержит44 - десятый резистор45 - первый переменный резистор 46 - одиннадцатый резисторТранзисторный усилитель 8 содержит 47 - шестой транзистор48 - пятый конденсатор49, 50 - двенадцатый, тринадцатый резисторыПоследовательная ВС-цепь 10 содержит 51 - четырнадцатый резистор52 - шестой конденсаторТриггер Шмидта 14 содержит53 - компаратор54, 55- пятнадцатый, шестнадцатый резисторыВторичный источник питания включает в себя употранс 1, сетевой конденсатор 2, выпрямитель 3, сглаживающий фильтр 4, усилитель обратной связи 5, источник опорного напряжения 6, первый. делитель выходного напряжения 7, транзисторный усилитель 8, первый Диод 9, последовательную ВС-цепь 10, триггер Шмидта 14, первый и второй транзисторы 15, 16 шесть резисторов 17, 18, 19, 20, 21, 22, два конденсатора 23, 24, второй диод 25, второй делитель выходного напряжения 26, тиристорный оптрон 27, исполнительный элемент 28, первый вывод первичной обмотки употранса 11 через сетевой конденсатор 2 соединен с первым входным выводом, вторичная обмотка употранса 12 через последовательно соеди 1777130ненные выпрямитель 3 и сглаживающий фильтр 4 подключена к выходным выводам, между которыми включены источник опорного напряжения 6, первый и второй делители выходного напряжения 7, 26, выход источника опорного напряжения 6 подключен к первому входу усилителя обратной связи 5, второй вход которого подключен к выходу первого делителя выходного напряжения 7, выход усилителя обратной связи 5 соединен со входом транзисторного усилителя 8, при этом питающие цепи усилителя обратной связи 5, транзисторного усилителя 8 и триггера Шмидта 14 подключены к выходным выводам, обмотка управления употранса 13 включена между выходом транзисторного усилителя 8 и одним из выходных выводов, параллельно обмотке управления употранса 13 включены первый диод 9 и последовательная ВС-цепь 10, эмиттер первого транзистора 15, первые выводы первого, шестого резисторов 17,22, первого конденсатора 23 соединены с одним из выходных выводов, коллектор первого и эмиттер второго транзисторов 15, 16, первые выводы второго конденсатора 24, второго резистора 18 соединены с другим выходным выводом, коллектор второго транзистора 16 через третий резистор 19 подключен к точке соединения базы первого транзистора 15 и вторых выводов второго конденсатора 24 и первого резистора 17, выход триггера Шмидта 14 через четвертый резистор 20 подключен к точке соединения базы второго транзистора 16 и второго вывода второго резистора 18, первый и второй входы триггера Шмидта 14 подключены соответственно к выходу источника опорного напряжения 6 и к выходу второго делителя выходного напряжения 26, первый вывод пятого резистора 21 подключен к коллектору второго транзистора 16, а второй вывод , - к точке соединения анода второго диода 25 и анода светодиода тиристорного оптрона 27, катод которого соединен с одним из выходных выводов, катод второго диода 25 подключен к точке соединения вторых выводов первого конденсатора 23 и шестого резистора 22, анод фототиристора оптрона 27 соединен с положительным выводом введенного дополнительного источника питания 29, а катод - с первым управляющим выводом исполнительного элемента 28, второй управляющий вывод которого соединен с отрицательным выводом дополнительного источника питания 29, второй вывод первичной обмотки употранса 11 через силовую цепь исполнительного элемента 28 соединен со вторым входным выводом, источника опорного напряжения 6, усилителя сигнала обратной связи 5. первого и второго делителей выходного напряжения 7, 26. С выхода источника опорного напряже ния 6 стабильное напряжение поступает на 20 25 30 40 45. второй вход триггера Шмидта 14. При превышении уровня этого напряжения над 5 10 50 55 Вторичный источник питания работаегследующим образом. При подаче переменного питающего напряжения на входные выводы источника, напряжение вторичной обмотки употранса 12, выпрямленное выпрямителем 3 и отфильтрованное сглаживающим фильтром 4, поступает на выходные выводи источника, на выводы питания триггера Шмидта 14,первые входы триггера Шмидта 14 и усилителя обратной связи 5, на второй вход которого поступает напряжение с выхода первого делителя выходного напряжения 7, Усиленный разностный сигнал с выхода усилителя обратной связи 5.поступает на вход . транзисторного усилителя 8, выполняющего роль усилителя мощности, нагрузкой которого служит обмотка управления употранса 13, Ток, протекающий через эту обмотку, определяет величину напряжения на вторичной обмотке употранса 12. При повышении выходного напряжения источника относительно его номинального значения, за счет большего отпирания транзисторного усилителя 8 ток в обмотке управления употранса 13 возрастает, при уменьшении - уменьшается, обеспечивая соответствующее изменение напряжения вторичной обмотки употранса 12 и стабилиэацию выходного напряжения источника с высокой точностью. Первый диод 9 и последовательная ЙС-цепь 10, включенные параллельно обмотке управления употранса 13, предотвращают возникновение колебаний напряжения на коллекторном переходетранзисторного усилителя 8. С выхода второго делителя выходногонапряжения 26 напряжение поступает на уровнем опорного напряжения триггер опрокидывается, открывая второй и первый транзисторы 16, 15, При этом за счет дополнительного тока нагрузки, обеспечиваемого коллекторной цепью первого транзистора 15 и доводящего суммарный ток, потребляемый от вторичной обмотки употранса 12 до значения, при котором, эа счет свойств самого употранса 1, напряжение на его вторичной обмотке 12 снижается, происходит четкое на заданном уровне ограничение нарастающего выходного напряжения источника и затем последующее его снижение. При некотором пониженном значении конт 177113010 15 20 30 40 45 50 ролируемого напряжения, зависящим от гистереэиса триггера Шмидта 14, происходит возвращение триггера в исходное состояние и соответственно эапирание второго и первого транзисторов 16, 15, Если причина, вызвавшая аварийное повышение выходного напряжения источника не исчезла, происходят повторные включения второго и первого транзисторов 16, 15 до тех пор, пока напряжение на первом конденсаторе 23 и соответственно на аноде второго диода 25 не достигнет значения, при котором ток в цепи светодиода оптрона 27 окажется достаточным для отпирания фототиристора. Второй диод 25 предотвращает быстрое стекание заряда первого конденсатора 23 через пятый, третий и первый резисторы 21, 19, 17 после запирания второго транзистора 16, а шестой резистор 22 обеспечивает медленное снижение напряжения на конденсаторе до нуля после восстановления номинального значения выходного напряжения источника или снятия напряжения питающей сети, Первый и второй резисторы 17, 18 сохраняют закрытое состояние первого и второго транзисторов 15, 16 при номинальном значении выходного напряжения источника, а третий и четвертый резисторы 19, 20 задают соответственно токи баз этих транзисторов при опрокидывании триггера Шмидта 14. Второй конденсатор 24 ограничивает скорость отпирания и запирания первого транзистора 15, а гистерезис триггера Шмидта 14 определяет частоту повторных включений первого и второго транзисторов 15, 16 при устойчивом повышении выходного напряжения источника до аварийного значения, На частоту повторных включений большое влияние оказывают величина тока нагрузки, предшествующая аварийному повышению выходного напряжения, а также параметры сглаживающего фильтра, так как они определяют скорость изменения напряжения на выходе источника, Сопротивление пятого резистора 21 и емкость первого конденсатора 23 определяют число повторных включений первого и второго транзисторов 15, 16 до того момента, когда включится фототиристор оптрона 27 и исполнительный элемент 28 разомкнет цепь питания первичной обмотки употрансз 11, Последующее включение источника з работу возможно после устранения причины, вызвавшей аварийное увеличение выходного напряжения, и восстановления эапорных свойств фототиристора оптрона 27 кратковременным снятием напряжения дополнительного источника 29,Выпоямитель 3 собран по мостовой схеме на третьем, четвертом, пятом, шестом диодах 30, 31, 32, 34. Сглаживающий фильтр 4 представляетсобой П-образный фильтр на третьем, четвертом конденсаторах 34, 35 и дросселе 36.Первый делитель выходного напряжения 7, выполнен в виде омического делителя напряжения на десятом, первом переменном и одиннадцатом резисторах 44, 45, 46. Роль второго делителя выходного напряжения 26 выполняет второй переменный резистор,Источник опорного напряжения 6 представляет собой параметрический стабилизатор на девятом резисторе 42 и стабилитроне 43,Усилитель обратной связи 5 выполнен по схеме дифференциального усилителя на третьем, четвертом транзисторах 37, 38 и седьмом, восьмом резисторах 40, 41. Коллекторный ток четвертого транзистора 38, усиленный пятым транзистором 39, через тринадцатый резистор 50 транзисторного усилителя 8 поступает в базу шестого транэистора 47, задавая его коллекторный ток Пятый конденсатор 48 устраняет самовоэбуждение усилителя на высокой частоте.Триггер Шмидта 14 включает в себя компаратор 53 и пятнадцатый, шестнадцатый резисторы 54, 55, определяющие гистерезис триггера.Триггер Шмидта 14, первый и второй транзисторы 15, 16, второй диод 25, первый,второй, третий, четвертый, пятый, шестой резисторы 17, 18, 19, 20, 21, 22, второй делитель выходного напряжения 26, первый и второй конденсаторы 23, 24, оптрон 27 и исполнительный элемент 28 совместно с употрансом 1 образуют схему защиты от перенапряжений, обеспечивающей мгновенное ограничение возрастающего выходного напряжения источника на данном уровне при любом токе нагрузки в пределах от холостого хода до максимально допустимого его значения, осуществляющей ряд повторных включений источника в работу и а случае устойчивого перенапряжения выполняющей полное отключение источника от питающей сети, Таким образом в источнике осуществляется защита потребителей от недопустимого повышения выходного напряжения, .Защита источника питания и его потребителей от токовой перегрузки и короткого замыкания обеспечиваетая эа счет того, что употранс 1, начиная с некоторого значения тока нагрузки, имеет круто падающую нзгрузочную характеристику. Обычно ток начала ограничения составляет (1,2-1,3)ном.10 1777130 Составитель В,КопыловТехред М.Моргентал Корректор Н.Бучок Редактор Т.Иванова Заказ 4122 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Причем при достижении током нагрузки порога ограничения, ток, потребляемый от питающей сети, не увеличивается, что позволяет не производить контакное отключение питания источника при таком виде аварии,В предполагаемом источнике питания использованы транзисторы 2 Т 208 А, 2 Т 827 А, микросхемы 159 НТ 1 В, 521 САЗ, диоды 2 Д 2998 Б, 2 Д 510 А, оптрон ЗОУ 10 ЗВ. В качестве исполнительного элемента использовано реле РЭН 34,Формула изобретения Вторичный источник питания, содержащий употранс, сетевой конденсатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, первый делитель выходного напряжения, транзисторный усилитель, первый диод и последовательную РС-цепь, причем первый вывод первичной обмотки употранса через сетевой конденсатор соединен с первым. входным выводом, вторичная обмотка употранса через последовательно соединенные выпрямитель и сглаживающий фильтр подключена к выходным выводам, между которыми включены источник опорного напряжения и первый делитель выходного напряжения, выход источника опорного напряжения подключен к первому входу усилителя обратной связи, второй вход которого подключен к выходу первого делителя выходного напряжения, выход усилителя обратной связи соединен с входом транзисторного усилителя, при этом питающие цепи усилителя обратной связи и транзисторного усилителя подключены к выходным выводам, обмотка управления употранса включена между выходом транзисторного усилителя и одним из выходных выводов, параллельно обмотке управления употранса включены первый диод и последовательная РС-цепь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены триггер Шмидта, первый и второй транзисторы, шесть резисторов, два конденсатора, второй диод. второй делитель выходного напряжения, тиристорный оптрон и исполнительный элемент, при 5 этом эмиттер первого транзистора, первыевыводы первого, шестого резисторов, первого конденсатора и первый вывод питания триггера Шмидта соединены с одним иэ выходных выводов, коллектор первого и эмит тер второго транзисторов. первые выводывторого конденсатора, второго резистора и второй вывод питания триггера Шмидта соединены с другим выходным выводом, коллектор второго транзистора через третий 15 резистор подключен к точке соединения базы первого транзистора и вторых выводов второго конденсатора и первого резистора, выход триггера Шмидта через четвертый резистор подключен к точке соединения базы 20 второго транзистора и второго вывода второго резистора, первый и второй входы триггера Шмидта подключены соответственно к выходу источника опорного напряжения и к .выходу второго делителя 25 выходного напряжения, включенного междувыходными выводами, первый вывод пятого резистора подключен к коллектору второго транзистора, а второй вывод - к точке соединения анода второго диода и анода свето диода тиристорного оптрона, катод.которого соединен с одним из выходных выводов, катод второго диода подключен к Точке соединения вторых выводов первого конденсатора и шестого резистора, анод 35, фототиристора оптрона соединен с положительным выводом введенного дополнительного источника питания, а катод - с первым управляющим выводом исполнительного элемента, второй управляющий вывод кото рого соединен с отрицательным выводомдополнительного источника питания, второй вывод первичной обмотки употранса че.рез силовую цепь исполнительного элемента соединен с вторым входным выво дом,