Стабилизированный источник постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗИРОНАННЫЙ .ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные трансформатор , первый выпрямитель, фильтру регулирукадий транзистор и усилитель, к другим входам которого подключены первый источник опорного напряжения и блок выключения источника питания. причем выход усилителя соединен с управлякяцим входом регулируквдего транзиciopa, отличающийся тем, что, что, с целью повышения КПД и эффективности защиты источника от перегрузок по току, в него введены разделительный конденсатор, второй параллельный выпрямитель, компаратор напряжений и второй источник опорного напряжения, причем разделительный конденсатор одним выводом подключен к общей точке первого выпрямителя и фильтра, а другим выводом - к входу второго параллельного выпрямителя , выходом подключенного к первому входу компаратора напряжений, к второму входу которого подключен выход ( второго источника опорного напряже (Л ния, а выход компаратора напряжений подключен к входу блока выключения источника питания. tUKff

„„SU„„1.020804 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

F 1 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) . 3302269/24-07 (22) 11.06.81 (46) 30.05.83. Бюл. Р 20 (72) Я.П. Цар и Б.Д. Бирук (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Полянин К.П. Интегральные стабилизаторы напряжения, М., Энергия, 1979, с. 95, 134, 150.

2. Техническое описание телеигры Палестра-06 ;МП2.039.003 ° ЭЗ, 4.11.80. Источник постоянного напряжения. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ .ИСТОЧНИК

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные трансформатор, первый выпрямитель, фильтр, регулирующий транзистор и усилитель, к другим входам которого подключены первый источник опорного .напряжения и блок выключения источника питания, причем выход усилителя соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, что, с целью повышения КПД и эффективности защиты источника от перегрузок по току, в него введены разделительный конденсатор, второй параллельный выпрямитель, компаратор напряжений и второй источник опорного напряжения, причем разделительный конденсатор одним выводом подключен к общей точке первого выпрямителя и фильтра, а другим выводом - к входу второго параллельного выпрямителя, выходом подключенного к первому входу компаратора напряжений, к второму входу которого подключен выход g второго источника опорного напряжения, а выход компаратора напряжений подключен к входу блока выклкккеннк источника питания.

1020804

Изобретение относится к электротех нике, в частности к преобразователям электромагнитной энергии переменного тока в постоянный ток со стабилизацией выходного напряжения, и может быть исполвэовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры от сети переменного тока.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий схему защиты от перегрузки по току как интегрального стабилизатора, так и питаемой от .него нагрузки 1).

Однако это устройство обладает низким КПД в связи с тем, что датчи- 15 ком тока нагрузки у них использует ся резистор с сопротивлением небольшой величины. Этот резистор, включенный последовательно с нагрузкой, также увеличивает выходное сопротивление источника питания и существенно ухудшает его переходные характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является 25 стабилизированный источник постоянного напряжения, в котором напряжение переменного тока трансформируется трансформатором, преобразуется в постоянное напряжение выпрямителем, которое сглаживается фильтром. Стабилизация выходного напряжения источника питания осуществляется регулирующим транзистором, управляемым через усилитель разностным напряжением между напряжениями выхода источника питания и источника опорного напряжения. С целью защиты источника питания от перегрузок па току он содержит схему защиты по току с датчиком тока, а для дискрет- 40 ного управления источником питания— схему выключения 12).

Включение в последовательную цепь с нагрузкой резистора датчика тока позволяет при значительных то- 45 ках (но сравнению с номинальным током источника питания) получить на датчике тока напряжение, достаточное для запирания регулирующего транзистора через схему защиты по 5О току и усилитель. На датчике тока даже при номинальном токе в цепи нагруэки источника питания падает значительное напряжение около 0,5 В, что при низких выходных напряжениях существенно снижает КПД источника питания. Кроме того, датчик тока увеличивает выходное сопротивление источника, а датчик низкоомный точный резистор представляет собой компонент стоимость которого соизмерена со стоимостью интегрального стабилизатора. При увеличении тока регулирующего транзистора в 1,5-2 раза выше номинального схема защиты не запирает транзистор полностью и не сни- 65 жает до нуля ток в нагрузке, а может это осуществить при коротком замыкании выхода источника питания.

Это -значит, что при срабатывании схемы защиты по току в режчме далеком от короткого замыкания через регулирующий транзистор протекает больший ток, чем ток, который протекал бы при коротком замыкании, а схема защиты от перегрузки по току не эффективна при небольших перегрузках в 1,5-2 раза больше номинального тока, т.е. защита не предотвращает длительной тепловой перегрузки или перегрузки по току регулирующего транзистора.

Цель изобретения — повышение КПД и эффективности защиты источника от перегрузок по току.

Поставленная цель достигается тем,что в стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные трансформатор, первый выпрямитель, фильтр, регулирующий транзистор и усилитель, к другим входам которого подключены первый источник опорного напряжения и блок выключения источника питания, причем выход усилителя соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, введены разделительный конденсатор, второй параллельный выпрямитель, компаратор напряжений и второй источник опорного напряжения, причем разделительный конден-, сатор одним выводом подключен к общей точке первого выпрямителя и фильтра,,а другим выводом — к входу второго

:параллельного выпрямителя, выходом подключенного к первому входу компаратора напряжений, к второму входу которого подключен выход второго источника опорного напряжения, а выход компаратора напряжений подключен к входу блока выключения источника питания °

На чертеже представлена структурная схема стабилизированного источника постоянного напряжения.

Предлагаемое устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, фильтр 3, регулирующий транзистор 4, первый источник 5 опорного напряжения, усилитеЛь б, блок 7 выключения источника питания, компаратор 8 напряжений, второй источник 9 опорного напряжения, второй параллельный выпрямитель 10 и разделительный конденсатор 11.

Источник питания работает следую«, щим образом.

Подведенное к трансформатору 1 напряжение переменного тока-подается на первый выпрямитель 2. Через фильтр 3 и регулирующий транзистор

4 постоянное напряжение с выхода первого выпрямителя 2 подается на выход источника питания, а перемен1020804

Составитель О. Мещерякова

Редактор О. Сопко, ТехредЕ.баритончик Корректор Л. Вокшан

Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3895/40

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 ное напряжение пульсаций с выхода первого выпрямителя 2 через разделительный конденсатор 11 подается на второй параллельный выпрямитель

10. К компаратору 8 напряжений поданы: к первому входу, постоянное нап.ряжение со второго параллельного выпрямителя 10,. к второму входу напряжение второго источника опорного напряжения. Выход компаратора 8 напряжений связан с входом блока 7 выключения-источника питания.

В зависимости от напряжения питающей сети, подводимого к трансформатору 1 и пропорционального ему постоянного напряжения на выходе фильт- 35 .ра 3 происходит управление через усилитель регулирующим транзистором

4 относительно напряжения первого источника 5 опорного напряжения. Это имеет место при закрытом. блоке 7 вы- 2О ключения источника тогда, когда усилитель 6 находится в открытом состоянии, а регулирующий транзистор 4 совместно с усилителем 6 осуществляют пропорциональное. регулирование и Z5

-стабилизацию выходного напряжения.

Такое состояние источника питания .характерно при работе с. неболытими токами нагрузки, протекающими через регулирующий транзистор 4. С увеличением тока нагрузки падает.сопротивление нагрузки и постоянная времени

RC цепи,.подкзпбченной к первому выпрямителю 2 и образованной емкостью фильтра и эквивалентным сопротивлением всей:нагрузки, включая сопротивление фильтра 3, регулирующего транзистора 4 и последовательной с ними нагрузки. В этом случае на.входе фильтра 3 из-за снижения постоянной времени нагрузки первого 40 выпрямителя 2 увеличивается переменная-составляющая напряжения пульсаций, а .с ней постоянное напряжение на первом входе компаратора 8 напряжений, который при определенной ве- 45 личине напряжений пульсаций .или,при определенном увеличении тока нагрузки изменяет скачком выходное напряжение и через блок 7 выключения источника питания запирает регулирующий транзистор 4. При этом выходной тока источника питания падает до нуля и регулирующий транзистор 4 защищен от перегрузки по току.: Если сопротивление нагрузки увеличится; то снизится напряжение пульсаций.

Разделительный конденсатор 11 разряжается н еще некоторое время (О,lc- 10c3 удерживает. опрокинутым компаратор 8 напряжений, блок 7 выключения источниса и запертым регулкрукиций транзистор 4. Затем компаратор 8 напряжений. опрокинется в исходное состояние, открывая через блок 7 выключения источника усилитель 6 и регулирующий транзистор 4.

С зтнм процессом s нагрузке устано- вится ток, величина которого не может превосходить номинальный для данного регулирующего транзистора 4.

Если же перегрузка по току продолжается, то схема защиты периодически с периодом, определяемым разрядом разделительного конденсатора (О,lc-10c) срабатывает, защищая ре-. гулирующий транзистор 4 от перегрузки.

Порог срабатывания схемы защиты источника питания от перегрузок по току зависит от напряжения второго источника 9 опорного напряжения и, при изменении этого напряжения уровень защиты источника напряжения от перегрузок по току можно менять в широких пределах.

Использование извбретения позволит снизить потери электроэнергии, повысить массогабаритные показатели радиоэлектронной аппаратуры и значи- . тельно увеличить ее надежность за счет повышения эффективности работы схемы защиты от перегрузок по току.