Стабилизированный источник питания

его истоку и к первому выводу датчика тока, диода, катод которого соединенсо вторым выводом датчика тока, а анод - через резистор .- с первым выводом параллельной ВС-цепочки, соединенных последовательно резистора и светодиода индикации перегрузки, причем резистор подключен к общей шине Г 33..Недостатком известного устройства является существенное увеличение напряжения противофаэного сигнала на входе дифференциального усилителя обратной связи (УОС), после отсечки выходного тока и сброса выходного напряжения вследствие перегрузки ,стабйлизатора или короткого замыкания нагрузки, что приводит, если не принять меры, к перегрузке УОС по току, так как исполнительный транэис" тор блока защиты открыт и насыщен, и к выходу из строя источника питания.Следует отметить также недостаточную яркость свечения индикаторного светодиода в блоке защиты при наличии перегрузки. Для обеспечения достаточной яркости свечения маломощный униполярный усилительный транзистор должен работать в режиме максимально допустимого тока стока, что не соответствует требованиям по на" дежности.Цель изобретения - исключение перегрузки усилителя обратной связи измерительно-усилительного узла, уменьшение при этом полного выходного сопротивления источника питания, а также повышение надежности индикации перегрузки.Указанная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике питания введены в блок защиты два транзистора, эмиттеры которых соединены с высокоомным токостабилизирую" щим двухполюсником источника опорного напряжения; база первого из них соединена со стоком униполярного усилительного транзистора, а база втоРого - с управляющей цепью регулирующего элемента, при этом коллектор первого транзистора соединен с катодом опорного стабилитрона, а коллектор второго - с другим выводом последовательной .цепочки из двух резисторов и с анодом светодиода индикации перегрузки, кроме того, параллельно цепи сток-исток .униполярного усилительного транзистора блока защиты подКлючен стабилитрон катсдом к истоку, а анодом к стоку.На чертеже првдставлена функциональная схема стабилизированного.источника питания.Источник питания содержит выпрямитель 1, датчик 2 тока, ФильтруюФдй конденсатор 3, регулирукщий элв" мент 4 с проходным транзистором 5, включенным последовательно с нагруэкой, измеритвльно-усилительный узел6, состоящий из усилителя 7 обратнойсвязи (УОС), выход которого соединенс управляющей цепью рвгулирукщегоэлемента, и источника 8 опорного напряжения, включающего в себя высоко,омный токостабилизируаций двухполюс.ник 9, опорнйй стабилитрон 10, подключенный анодом к общей шине источника питания, и прецизионный резистивный делитель 11 напряжения, атакже блок 12 защиты. В состав блока12 входят униполярный усилительныйтранзистор 13, в стоковую цепь которого включены соединенные параллельно Резистор 14 и конденсатор 15, 15 транзисторы 1 Б и 17, тип проводимости которых противоположен типупроводимости проходного транзисторарегулирующего элемента, причем соединенные вместе эмиттеры этих тран- Щ зисторов подкпючены к высокоомномутокостабилизирующему двухполюсникуисточника опорного напряжения,базысоответственно - к стоку униполярного усилительного транзистора 13, и чеРез РезистоР - к выходу УОС, коллектор первого - к аноду опорного стабилитрона,и соответствующему выводуделителя, а коллектор второго - каноду .светодиода 18, катод которогочерез резистор 19 соединен с общейшиной, и к резистору 20, соединенномудругим выводом с резистором 21, параллельно которому подсоединен переход база-эмиттер биполярного исполнительного транзистора 22, эмиттеркоторого подключен к эмиттеру проходного транзистора, а коллектор - квыходу УОС и к выходу управляющейцепи регулирукщего эмиттера 4.Во входную цепь униполярного усн лительного транзистора 13 включенапараллельная ВС-цепочка из резистора23 и конденсатора 24, первый выводкоторой подключен к затвору, а второй - к истоку и к первому выводудатчика тока. Диод 25 соединен катодом со вторым выводом датчика тока,а анодом - через Резистор 26 - с .затвором и первым выводом параллельнойВС-цепочки. Е истоку униполярноготранзистора 13 блока защиты подключен катод стабилитрона 27, а его анодсоединен со стоком этого транзистора.Устройство работает следующим образом.Так как датчик тока 2 соединенсвоим высокопотенциальным выводом свыводом выпрямителя 1., а низкопотен. циальным - с фильтрукщим конденсатором 3, то через него протекает пульсирующий ток.р) За исходное принято состоянйе,соответствующее величине. выходноготока, не превышакцей некоторого допустимого значения, При этом величина падения напряжения на датчике 2 5 таКова, что при выбранных сопротив851381 лениях резисторов 23 и 26 падение напряжения на первом иэ них не превыаает порогового напряжения униполярного усилительного транзистора 13 и последний заперт, Транзисторы 16 и 17, а также токостабилизирукщий двух" полюсник 9 источника 8 опорного иа.5 пряжения образуют переключатель тока. Полярность напряжения между базами транзисторов 16 и 17 такая,.что транзистор 16 открыт, и ток, определяемый токостабилизирующим двухполюсником 9, проходит через опорный ста" билитрон 10 и резисторы делителя 11, обеспечивая требуемую величину опорного напряжения на неинвертирующем входе УОС 7, Транзистор 17 заперт, поэтому ток через резисторы 20 и 21 не проходят, а биполярный транзистор 22 и светодиод 18 также заперты. Та" ким образом, источник питания обеспечивает на нагрузке стабилизирован ное напряжение. Через резистор 14 при этом протекает базовый ток открытого транзистора 16. Величина сопротивления резистора 14 выбирается иэ условия 25 чэ - 0,7-0, 814 ( 1 - ф,ь) 9. "ф Чо + 1 Чбьв44 й где Ч - напряжение стабилиза 10ции стабнлитрона 10;Ч о + 1 - напряжение между соединенными эмиттерамитранзисторов переключателя тока и общейШИН Ой.3В то же время, так как ток, протекающий через резистор 14, есть ток .базы открытого транзистора 16, справедливо выражение 30 40(2) Р ( 46) 9 ф где б - коэффициент передачи эмиттер.ного тока транзистора 16;9 - выхОдной ток ВЫСОКООмнОГО 45токостабилизирукщего двух"полюсника 9. где Приравнивая правьи части (1) и (2),получаем 50 Ч О.ОН(8)йуБлагодаря включению параллельно 55 резистору 14 конденсатора 15 транзистор 16 заперт, а 17 открыт в любой Фазе переменной составлякщейпульсирующего напряжения выпрямителя 1 до тех пор, пока открыт транр) зистор 13, то есть пока существуетперегрузка по току источника питания.В результате переключения транзисторов 16 и 17, вследствие возникновения пеРегРузки по току выключается м ЧО + 1 ч цвакй ( -О 6) 9(3) Другим ограничением на величину сопротивления резистора 14 является .необходимость отсутствия переключения транзисторов 16 и 17 при отсутствии перегрузки источника питания. Это обеспечивается, если падение напряжения, создаваемое базовым током открытого транзистора 16 не изменяет полярность действукщего между базами транзисторов 16 и 17 напряжения и .не уменьщает величину этого напряжения ниже 0,7-0,8 В, то есть если выполняется условие Чэ л Ч,Л Ъ 0 7 0,8 В (4)5 Лгде Ч- напряжение между эмитте 5 Лром проходного транзистора 5 и выводом управляющей цепи регулирукв 1 его элемента 41Ь 74 - падение напряжения на резисторе 14.Ь Л - (- Ф,б ) 9 а, ( 5 ) Из (5) с учетом (4) определяетсямаксимальное значение сопротивлениярезистора 14 Если ток нагрузки по какой-либо причине превышает некоторое допустимое значение, то величина падения напряжения на датчике 2 возрастает настолько, что напряжение на резисторе 23 превышает пороговое значение напряжения для транзистора 13. Последний отпирается и ток стока обеспечивает увеличение падения напряжения на резисторе 14 настолько, что изменяется полярность напряжения между базами транзисторов 16 и 17, а величина этого напряжения обеспечивает надежное переключение упомянутых транзисторов, то есть транзистор 17 отпирается, а транзистор 16 запирается. Минимальная величина то" ка стока транзистора 13, обеспечивающая надежное переключение транзисторов 16 и 17 при возникновении перегрузки и удержание транзистора 16 запертым, пока открыт транзистор 13, определяется из условия Ч - АЧЛ С,7 - (-0,8 В)Р (7) ээ-эЛ М,рм са;1 з - ток стока транзистора 13.Из (6) следует, что минимальнаявеличина тока стокаопорный стабилитрон 10 и происходит сброс напряжения на инвертирукщем входе УОС 7, а следовательно, иа выходе источника питания. Тем самым исключается перегрузка УОС 7 по току, Ток высокоомного двухполюсника 9 при этом протекает через открытый транзистор 17 и в коллекторной цепи последнего разветвляется, часть тока протекает через светодиод 18 индикации перегрузки и резистор 19, обеспечивая тем самым индикацию перегруз" ки, а другая часть тока - через резисторы 20, 21 и нагрузку источника питания, Падение напряжения на резисторе 21 обеспечивает отпирание вплоть до насыцеиия исполнительного транэис тора 22, выключение тем самым транзисторов регулирующего элемента 4 и отсечку выходного тока источника питанияВследствие отсечки выходного тока падение напряжения на датчике 2 20 уменьшается; транзистор 13 запирается, обеспечивая переключение транзисторов 16 и 17 в исходное состояние. При этом выключается транзистор 22 и светодиод 18, отпираются транзисторы регулирукщего элемента 4, включается стабилитрон 10, обеспечивая опорное напряжение на неинвертирукщем входе УОС 7. Если действие перегрузки по току не прекращается, то блок защиты 12 снова обеспечивает отсечку выходного тока источника питания и так далее, пока не прекратится действие перегрузки по току.Так как при возникновении перегруз.ки источника питания по току происходит сброс опорного напряжения на неинвертирующем входе УОС 7, исключающий перегрузку последнего по току, то отсутствует необходимость во включении ограничительных резисторов 40 в выходную цепь УОС, имекщего место при использовании известных техничес- киХ решений. Тем самым обеспечивается уменьшение полного выходного сопротивления заявляемого источника 45 питания по сравнению с выходным сопротивлением известных источниковНадежность индикации обеспечивается включением светодиода 18 индикации в коллекторную цепь транзистора 17 5 О переключателя тока. При этом максимальный ток коллектора транзистора (например КТ 203, КТ Зб 1) превышает примерно в 2 раза минимальный рабо" чий ток светодиода индикации. Благодаря включению стабилитрона 27 параллельно цепи сток-исток транзистора 13 обеспечивается надежное ФункЦионирование блока защиты 12 при значениях напряжения на выходе выпрямителя Ъ, превыаающих допустимое ВО значение напряжения сток-исток (Ч ) транзистора 13, а также при регули- ровании (ступенчатом или плавном) напряжении на выходе источника питания. Стабилитрон 27 выбирается с 65 напряжением стабилизации более низким, чем Утранзистора 13. При этом в случае возникновения короткого замыкания на выходе источника питания, либо после сброса выходного напряжения в случае перегрузки по току включается стабнлитрон 27 н тем саьым ограничивается напряжение Ч транзистора 13 на уровне значения ниже допустимого.Сущность предлагаемого устройства не изменится, если резистивный делитель 11 напряжения источника 8 опор. ного напряжения выполнить с регулируемым коэффициентом деления,ЭФфективность предлагаемого изобретения обусловлена улучшением динамических характеристик переходного процесса при скачкообразном изменении тока нагрузки, например при питании быстродействующей радиоэлектронной аппаратуры диск ретного действия, вследствие уменьшения полного выходного со. противления стабилизированного источника питания, а также повышением надежности последнего благодаря исключению перегрузок по току усилителя обратной связи и увеличению надежности индикации перегрузки.Формула изобретения1. Стабилизированный источник питания, содержащий датчик тока, включенный в силовую шину последовательно с проходным транзистором регулирукщего элемента, управляющей цепью подсоединенного к выходу иэмерительно-усилительного узла, состоящего из усилителя обратной связи и источника опорного напряжения, включающего в себя высокоомный токостабилизирующий двухполюсннк, а также соединенный параллельно опорный стабилитрон, подключенный анодом к общей шине, н прецизионный резистивный делитель напряжения, выпрямитель, выход которого подсоединен к первому выводу датчика тока, ко второму выводу которого подключены коллектор проходного транзистора регулирующего элемента и Фильтрующий конденсатор, блок защиты от перегрузок по току и короткого эажкания, состоящий иэ униполярного усилительного и биполярного исполнительного транзисторов, параллельно соединенных резистора и конденсатора, включенных между стоком униполярного усилительного н эмиттером проходного транзисторов, последовательной цепочки из двух резисторов, одын иэ которых зашунтирован баэа-эмиттерным переходом биполярного исполнительного транзистора и один иэ выводов укаэанной цепочки со" едмнен с эмиттером проходного транзистора регулирукщего элемента, параллельной КС-цепочки, первый вывод10 851381 Заказ 6356/68Тира ВНИ Подписное оектная, 4 филиал ППП "Патент", г ужгород,которой подключен к затвору униполярного усилительного транзистора, а второй к его истоку и к первому выводудатчика тока, диода, катод которогосоединен со вторым выводом датчикатока, а анод - через резисторспервым выводом параллельной КС-цепочки, соединенных последовательно резистора и светодиода индикации перегрузки, причем резистор подключен к общей шине, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью исключения перегруз.ки уСилителя обратной связи иэмерительно-усилительного узла, уменьшения полного выходного сопротивленияисточника питания при одновременномповышении н:дежности индикации, в 15блок защиты введены два транзистора,эмиттеры которых соединены с высокоомным токостабилизирующим двухполюсником источника опорного напряжения,база первого из них соединена со сто Оком униполярного усилительного транзистора, а база второго - с управляющей цепью регулирующего элемента,при этом коллектор первого транзистора соединен с катодом опорного стабилитрона, а коллектор второго - сдругим выводом последовательной цепочки из двух резисторов и с анодомсветодиода индикации перегрузки.2. Источник питания по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что параллельно цепи сток-исток униполярногоусилительного транзистора подключенстабилитрон катодом к истоку, а анодом к стоку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3514691,кл. 6 05 Г 1/58, опублик, 1970,2. Патент США В 3527997,кл. 6 05 Р 1/58, опублик. 1971,3. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2711507/07,кл. 6 05 Г 1/58, 1979.