Вторичный источник питания

,ЯО 15692 А 1)5 0 05 Г 1/569 МИТЕТТНРЫТИЯ 1 ГОСУД АРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГННТ СССР ДЕТЕЛЬСТ ВТОРСЙОМУ(57) Изобретенитехнике и може питания различ Цель изобретени утем о ватель,носпосл ров напряжения нальных возмож(56) Авторское свидетельство СССРЯф 702370, кл. С 05 Р 1/569, 1979.Авторское свидетельство СССР9 1173399, кл. С 05 У /569, 1985. 2ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ е относится к электрот быть использовано для ной радиоаппаратуры.я - повышение надежеспечения включения на ую работу стабйлизатои расширение функциоостей. Источник содер1615692 жит два стабилизатора 1, 2 постоянного напряжения компенсационного типа непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором с токо 5 вой защитой с автоматическим самовозвратом. Параллельно выходам стабилизаторов подключены силовые ключи 3, 4. В источник введено два компаратора 5, 6, Первый входами подключен к выходу второго стабилизатора, а выходом - к управляющему входу ключа 3.Второй входами подключен к выходу источника, а выходом - к цепочке из потельному выходу стабилизатора 1 иобщей выходной шине стабилизаторови 2. Вывод затвора полевого тран. зистора 3 соединен с выходом компа 25 ратора 5 напряжения, входные выводыкоторого подключены параллельно выходу стабилизатора 2,На схеме по фиг. 2 представленвторичный источник питания с двумя30 управляемыми ключами 3 и 4 на выходах стабилизаторов 1 и 2, которыепо выходу соединены последовательно,а по входу каждый из стабилизаторови 2 .подключен к: выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый иэ стабилизаторов 1 и 2 выполнен по описаннойсхеме (фиг. 1).Управляемые силовые ключи 3 и 440 выполнены соответственно на полевомтранзисторе с и-каналом и управляю/щим р-и-переходом и биполярном п-р-птранзисторе.Сток силового транзистора 3 под 45 ключен к положительному выходу стабилизатора 1, а исток полевого транзистора 3 и коллектор биполярноготранзистора 4 подключены одновременно к общей выходной шине стабилизаторов 1 и 2, при этом эмиттер биполярного транзистора 4 соединен сотрицательным выводом стабилизатора 2.Затвор полевого транзистора 3 соединен с выходом первого компаратора 5напряжения, а входные выводы компаратора 5 подключены параллельно выходу стабилизатора 2.Второй компаратор 6 своими входными выводами подключен параллельно выИзобретение относится к электротехнике, конкретно к устройствам пре образования постоянного напряжения в постоянное стабилизированное, и мо- жет быть использовано для питания различной радиоаппаратуры.Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения и расширение функциональных возможностей вторичного источника питания.На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы вторичного источника питания (ВИП).Источник питания (фиг. 1) содержит два стабилизатора 1 и 2 постоянного напряжения, соединенные по выходам последовательна, а по входу каждый из стабилизаторов 1 и 2 подключен к выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый из стабилизаторов 1 и 2 выполнен по схеме компенсационного стабилизатора постоянного напряжения непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором, включенным в соответствующую силовую шину, и токовой защитой с автоматическим самовозвратом, причем параллельно выходу стабилизатора 1 подключен управляемьй силовой ключ 3, выполненный на полевом транзисто" ре с управляемым р-и-переходом и и- каналом, а параллельно выходу стабилизатора 2 подключен неуправляемый силовой ключ 4, выполненный на диоде. Выводы полевого транзистора 3 подключены соответственно к положиследовательно соединенных светодиода7.1 оптопары и резистора 8. Между управляющим входом ключа 4 и положительным входом стабилизатора 2 включены последовательно соединенные фототиристор 7.2 и резистор 9. В источнике обеспечен не только порядоквключения стабилизаторов, но и защита нагрузки от повышения или понижения выходного напряжения при выходе из строя одного из стабилизаторов. 2 з,п,ф-лы, 2 ил.водам вторичного источника питания (положительный выход стабилизатора 1 и отрицательный выход стабилизатора 2), а выход компаратора 6 через светодиод 7.1 оптопары и резистор 8 подключен к общей точке соединения базы биполярного транзистора 4 и отрицательного выхода стабилизатора 2, а база транзистора 4 через катод-анод фототиристора 7.2 оптопары и резистор 9 подключена к положительному входу стабилизатора 2.ВИП работает следующим образом.Пусть, входное питающее напряжение Ц х на входе стабилизатора 1 подается ра ьше, чем входное питающее напряжение Ц 8 х на выходе стабилизатора 2При этом напряжение на выходе стабилизатора 1 начинает нарастать раньше, чем на выходе стабилизатора 2. Но так как параллельно выходу стабилизатора 1 подключен полевой и-канальный транзистор 3, который открыт при отсутствии отрицательного напряжения на затворе, то на выходе стабилизатора 1 создается искусственное короткое замыкание. Внутренняя токовая защита запирает регулирующий транзистор стабилизатора 1, и его выходное напряжение йадает до минимальной величины, которая определяется выражениемвыхлиин осх с=н фгде 1 - остаточный ток стабилизаторав режиме короткогозамыкания, который определяется параметрами внутренней токовой защиты;Б С Н - сопротивление сток-истокоткрытого Полевого транзистора при Ц и =О.При включении стабилизатора 2 и нарастании его выходного напряжения до номинального значения срабатывает компаратор 5 и на затвор полевого транзистора 3 подается отрицательное напряжение Ц=Ц 8 ых,. При этом транзистор 3 запирается и стабилизатор 1, включаясь, выходит на номинальный режим.Если, например, входное питающее напряже ни е Г рХпоявля ется раньше входного питающего напряжения Ц 8 х 1, то напряжение Целыхна выходе стабилизатора 2 появляется раньше на выходе стабилизатора 1. При этом через полевой транзистор (исток-сток) 3 и общую нагрузку протекает ток 1, который определяется следующим выражением:5 Цвых,г -Ц н =с Ц вью.й1Нн ПНгде Ц- напряжение полностью отН=скрытого полевого транзистора при ЦВ Н-О,Ц ых- напряжение на выходе стабилизатора 2;В Н - сопротивление нагрузки,Ток 11, протекающий через транзистор 3,создает на выходе стабилизатора 1 искусственное короткое замыканиеТак как компаратор 5 выполняетсясъемно с задержкой на включение, рав 20 ной максимальной разнице по времениПОЯВЛЕНИЮ ВЫХОДНЫХ НаПРЯжЕНИй Ц 8 вхаи Ц например, из-за различныхскоростеи нараста ия Цвых,аи Ц 8 ыхав атакже из-за различных времен,включения стабилизаторов 2 и 1, то режимискусственного короткого заи 1 канияпродолжается до момента перевода регулирующего транзистора стабилизатора 1 в режим ограничения его внут 30 ренней токовой защитой, По истечениивремени задержки срабатывает компаратор 5 (на выходе его появляется логический коль) и на затвор полевоготранзистора подается минус по отношению к истоку, Полевой транзистор353 запирается и на его выходе устраняется искусственное короткое замыкание, что приводит к выходу стабилизатора 1 на номинальный режим,Таким образом, стабилизаторы 1 и 2напряжения с внутренней токовой зашитой, соединенные последовательно, выходят на номинальный режим работы независимо от последовательности вклю 45 чения входных напряжений. При этомпо предлагаемой схеме можно включатьлюбые стабилизаторы напряжения с быстродействующей автоматической токовойзащитой, имеющие различные остаточ 50 ные токи в режиме короткого замыкания. Кроме того, предлагаемая схема(фиг. 1) может обеспечивать определенный порядок включения стабилизаторов 1 и 2, что особенно важно припостроении вторичных источников питания, работающих на микропроцессорные комплексы, например, серии К 580или при питании усилителей, лостроенных на полевых транзисторах с управ 1615692дяемым р-п-переходом, где необходимоначала подать запирающее напряжениеа затворы полевых транзисторов, Воследнем случае компаратор выполнятся схемно с задержкой как на вклюение, так и на выключение.ВИП по схеме фиг. 2 работает приключении и в нормальном режиме .анаогичио схеме по фиг. 1, т.е. сначаа включается стабилизатор 2, а заем включается стабилизатор 1. Приормзльном режиме когда П ьц 1 ивы, соответствуют заданным номиальным значениям, ключ 4, которыйыполнен на биполярном транзисторе,акрыт и не оказывается никакого вли.ния на работу вторичного источникатания. Если выходное напряжение,или ц стабилизатора 1 илиВЮ.1еувеличивается (при выходе из строя диого из стабилизаторов 1.и 2) тоеличивается и напряжение, подавае-. ое на вход двухпорогового компаратоа 6. При увеличении выходного напряения (3 +Б ы г) вторичного.источка питания выше заданной величины рабатываетя компаратор 6, что привот к включению светодиода 7.1 тирис" орной оптопары. Резистор 8 в цеписветодиода 7,1 ограничивает ток через ьходной каскад компаратора 6. ПротеКание тока через светодиод 7,1 приводит к включению фототиристора 7,2, при этом через переход база-эьыттер транзистора 4 протекает ток, величина которого определяется выражением П В,г-цт.гэтчо 14 В,1Где 1 " базовый ток транзистораматч- входное напряжение ста"билизатора 2;падение напряжения на пе 1реходе анод-катод фототиристора 7.2;П - - падение напряжения на пеВаъьреходе база-эмиттер транзистора 4;В - сопротивление резистора9,Величина НЭ выбирается иэ расчета,Чтобы при минимально допустимом знаЧении Пр,г значение базового тока1 т 4 обеспечивало работу транзистора4 в режиме насыщения. Итак, послевключения транзистора 4 выходное наПряжение Пв,д стабилизатора 2 падаР 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ет до минимального значения, определяемого падением напряжения на переходе коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 4. Уменьшение выходного напряжения Б зы, приводит к выключению компаратора 5 и, как следствие, к снятию запирающего напряжения с выводов затвор-исток полевого транзистора 3, что приводит к включению транзистора 3. 11 осле этого два стабилизатора 1 и 2 вторичного источника питания начинают работать в режиме короткого замыкания, При этом через исправный стабилизатор протекает остаточный ток короткого замыкания, величина которого определяется параметрами его внутренней токовой защиты, а через неисправный стабилизатор протекает ток короткого замыкания, который определяется входным напряжением Б , внутренним сопротивлением неисправного стабилизатора и сопротивлением коллектор-змиттер насыщенного транзистора 4. Этот режим продолжается до момента перегорания предохранителя 10 или 11 (фиг. 2),.который обычно устанавливается в положительной шине источников питания, После этого выходное напряжение Бз, г неисправного стабилизатора 2 падает до нуля, а исправный стабилизатор 1 остается в режиме искусственного короткого замыкания, так как на его выходе управляемый ключ 3 остается включенным.При этом выходное напряжение ВИП определяется падением напряжения на насыщенном ключе 3.Для того, чтобы исключить ложное срабатывание компаратора 6 и включение транзистора 4 в момент включе- ния вторичного источника питания, компаратор 6 выполняется с задержкой на момент выхода вторичного источника питания на номинальный режим. Для случая понижения выходного наг.ряжения работа ВИП по фиг, 2 аналогична описанному.Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет включать на последовательную работу стабилизаторы напряжения описанного типа, которые имеют быстродейстнующую токовую защиту, при этом величина остаточного тока короткого замыкания может быть значительно меньше, чем величина половины тока нагрузки (обычно требуемая для включения стабилнзнторон по схеме прототипа в случае, когда 3 ц,==1., ). Кроме того, изобретение позволяет обеспечить не только порядоквключения стабилизаторов вторичногоисточника питания, но и защиту нагруз ки от повышения или понижения выходного напряжения вторичного источника питания в случае выхода из строя одного из стабилизаторов. Управляемый ключ 3 может выполняться как на полевом, так и на биполярном транзисторе, ключ 4 может быть выполнен на полевом, биполярном транзисторе и тиристоре. 10 15изобретения Формул а 1. Вторичный источник питания, содержащий два стабилизатора постоянного напряжения соединенные по выхо О дам последовательно, а по входу каждый иэ стабилизаторов подключен к выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый из стабилизаторов выполнен с включе нием в силовую шину регулирующего транзистора, имеющего токовую защиту с автоматическим возвратом, причем параллельно выходу каждого стабилизатора подключен силовой ключ, о т л и -30 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряженияпервый силовой ключ выполнен управляемым и35 подключен силовыми выводами параллельно выходу первого стабилизатора и введен компаратор напряжения, вход которого подключен параллельно выходу второго стабилизатора, а выход соединен с управляющим выводом управляемого силового ключа.,2. Источник питания по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что управляемый ключ выполнен на полевом транзисторе с п-каналом и управляемым р-ппереходом, при этом сток и исток полевого транзистора подключены соответственно к положительному выходу первого стабилизатора и к общей шине указанных стабилизаторов, а затвор этого транзистора соединен с выходом компаратора. 3. Источник питания по и. 1, о тли чающийсятем, что, сцелью расширения функциональных воэможностей, другой силовой ключ, подключенный параллельно выходу второго стабилизатора, выполнен управляежм на биполярном п-р-и-транзисторе и введены второй компаратор напряжения, тиристорная оптопара и два резистора, приФэтом коллектор и эмиттер биполярного транзистора подключены соответственно к общей шине указанных стабилизаторов и к отрицательному выходу втоРого стабилизатора, база биполярного транзистора соединена через катод- анод фотбтиристора оптопары и первый резистор с положительным входом второго стабилизатора, а его эмиттер соединен через второй резистор и катод- анод светодиода оптопары с выходом второго компаратора, вход которого подключен параллельно выходным выводам.1615692 Составитель С, Горбачева Техред М.Ходанич Редактор О.Орковецкая Корректор С.Шевкун Заказ 3987 Тираж,652 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5