Источник электропитания с защитой от перегрузки по току

 

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока, а вторичная, обмотка трансформатора подключена через выпрямитель к емкостному фильтру , связанному с двумя силовыми шинами, одна из которых является общей , регулирующий транзистор, вклю- . ченный в силовую шину последователь- : но с датчиком тока, параллельно которому через первьй диод подключен база-эмиттерный переход транзистора защиты, коллектор которого соединен с управлякшщм входом регулирующего транзистора, а эмиттер - с выходным выводом, блок управления, вход которого соединенс выходными выводами, а выход - с базой регулирующего транзистора , и цепь запуска, входом подключенная к вторичной обмотке трансформатора относительно общей шины, а выходом через второй диод - к базе транзистора зшциты, причем оба диода включены встречно отличающийся , тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения энергопотребления в режиме короткое го замыкания, цепь запуска выполнени в виде последовательно соединенных диода, резистора и стабнпитрона, один вывод которого подключен к общей шине, а другой является выходом, причем точка соединения диода и PQзистора через конденсатор подключена к общей щине.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01)

31511 05 Р 1 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьнь 1 з <:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3538862/24-07 (22) 12.01.83 (46) 23.03.84. Бюл. N - 11 (72) В.Е.Голубинский и В.Ф.Кыркунов (53) 621 .316. 722. 1 (088. 8) (56) 1. Патент Японии Ф 50-135529, кл. Q 05 F 1/58, 1980.

2. Патент ФРГ Ф 2260385, кл. G 05 Р 1/58, 1978. . (54)(57) ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого. подключена к сети переменного тока, а вторичная, обмотка трансформатора подключена через выпрямитель к емкостному фильтру, связанному с двумя силовыми шинами-, одна из которых является общей, регулирующий транзистор, включенный в силовую шину последователь-, ! но с датчиком тока, параллельно которому через первый диод подключен база-эмиттерный переход транзистора защиты, коллектор которого соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, а эмиттер — с выходным выводом, блок управления, вход которого соединен с выходными выводами, а выход — с базой регулирующего транзистора, и цепь запуска, входом подключенная к вторичной обмотке трансформатора относительно общей шины, а выходом через второй диод — к базе транзистора защиты, причем оба диода включены встречно, о т л ич а ю шийся тем, что,. с целью упрощения конструкции и уменьшения энергопотребления в режиме короткого замыкания, цепь запуска выполне ни в виде последовательно соединенных диода, резистора и стабилитрона, один вывод которого подключен к общей шине, а другой является выходом, причем точка соединения диода m резистора через конденсатор подключена к общей шине.

1081635

Изобретение предназначено для использования в радиоэлектронике, автоматике и вычислительной технике.

Известен источник электропитания с защитой от токовой перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин последовательно с резисторным датчиком тока нагрузки, схему управления и транзистор защиты, база-эмиттерный 10 переход которого через один элемент связи подключен параллельно датчику тока нагрузки, а через другой элемент связи — к источнику дополнительного напряжения, причем оба элемента связи выполнены на резисторах, способ соединения и величина которых обеспечивают запирание транзистора защиты в нормальном режиме работы схемы и задают порог срабатывания цепи защиты и в аварийной ситуации.

Транзистор защиты может быть открыт через один элемент связи (резисторную цепь} в случае перегрузки источника по току или через другой элемент связи (также резисторную цепь) в случае короткого замыкания в цепи нагрузки источника (1J .

Недостатком такого источника электропитания является невысокая точность срабатывания цепи защиты.

Кроме того, для первоначального включения и восстановления источника после устранения короткого замыкания требуется производить кратковре35 менное отключение устройства защиты.

Наиболее близким к изобретению является блок питания, содержащий трансформатор, первичная обмотка ко40 торого подключена к сети переменного тока, а вторичная обмотка через выпрямитель — к. емкостному фильтру, связанному с двумя силовыми шинами, одна из которых является общей, ре45 . гулирующий транзистор, включенный в силовую шину последовательно с датчи, ком тока, параллельно которому через первый диод подключен база-эмиттерный переход транзистора защиты, коллектор которого соединен с управляю50

@им входом регулирующего транзистора, а эмиттер — с выходным выводом, блок управления, вход которого соединен с выходными выводами, а выход — с базой регулирующего транзис- 55 тора, и цепь запуска, входом подключенная к вторичной обмотке трансформатора относительно общей шины, а выходом через второй диод,к базе транзистора защиты, причем оба диода включены встречно (2) .

Недостатками известного устройства являются его сложность, обусловленная наличием в цепи запуска вспомогательного источника постоянного напряжения с резисторным делителем напряжения, а также значительное потребление энергии блоком питания в аварийных режимах перегрузки по току или коротком замыкании в цепи нагрузки за счет получаемого при этом большого среднего времени отключенного состояния устройства защиты.

Цель изобретения — упрощение конструкции источника электропитания с защитой от перегрузки по току и уменьшение его энергопотребления в режиме короткого замыкания в цепи нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что цепь. запуска выполнена в виде последовательно соединенных диода, резистора и стабилитрона, один вывод которого подключен к общей шине, а другой является выходом, причем точка соединения диода и резистора через конденсатор подключена к общей шине.

При такой схеме подключения форма напряжения на накопительном конденсаторе при выпрямлении диодом переменного напряжения с вторичной обмотки сетевого трансформатора зависит ат параметров разрядной цепи накопительного конденсатора и емкости этого конденсатора, а использование стабилитрона в цепи запуска позволяет-стабилизировать уровень срабатывания устройства защиты.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из трансформатора 1, первичная обмотка 4 которого подключена к сети переменного тока, вторичная обмотка Wg подключена через выпрямитель 2 к емкостному фильтру 3, связанному с двумя силовыми шинами. Одна из силовых шин, например 4, является общей. В другую силовую шину 5 включены носледовательно регулирующий транзистор 6 и датчик 7 тока, соединенный к выходным выводам 8. К датчику 7 тока через диод 9 подключена база транзис3 10816 тора 10 защиты, эмиттер которого подключен к выходному выводу 8. Коллектор транзистора 10 защиты соединен с базой регулирующего транзистора 6.

С выходным выводом 8 связан вход 11 схемы 12 управления, выход 13 которой подсоединен :. базе регулирующего транзистора 6. База транзистора 10 защиты через диод 14 соединена со средней точкой 15 делителя 16 напряжения. Делитель 16 напряжения состоит из резистора 17 и соединенного последовательно с ним стабилитрона l8 подключенного другим выводом к общей шине 4. Второй вывод делителя 16 напряжения точкой 19 соединен с одним выводом накопительного конденсатора 20 и с входом выпрямителя 2 через диод 21. Второй вывод накопительного конденсатора 20 подклю- О чен к общей шине 4. Оба диода 9 и 14 включены встречно к базе транзистора защиты, регулирующий транзистор 6 подключен к датчику 7 тока эмиттером.

Источник электропитания работает 25 следующим образом.

Регулирующий транзистор 6 совмест, но со схемой 12 управления образует компенсационный стабилизатор напряжения постоянного тока последовательного типа, питающийся от выпрямителя 2 с емкостным фильтром 3 через трансформатор 1, от источника напря жения переменного тока.

При подаче напряжения переменного M тока на первичную обмотку И< трансформатора 1 емкостной фильтр 3 начинает заряжаться через выпрямитель 2 с некоторой постоянной времени. На

3 накопительном конденсаторе 20 также 40 формируется выпрямленное через диод 21 напряжение таким образом, что это напряжение поступает на делитель 16 напряжения без задержки во времени. Непосредственно с момента включения на средней точке 15 ,делителя 16 напряжения формируются. импульсы напряжения, что достигает полным или частичным (в зависимости от режима работы источника 50 питания) разрядом накопительного конденсатора 20 к моменту прихода очередного импульса выпрямленного через диод 21 напряжения. В начальный период работы источника питания минималь-55 иое значение напряжения в промежутке между импульсами на средней точке 15 делителя 16 напряжения равно нулю, 35 4 максимальное определяется суммой напряжений : выходного, перехода база-эмиттер транзистора 10 защиты и диода 14. Поскольку выходное напряжение источника на выводе 8 в момент включения равно нулю, транзистор 10 защиты через диод 14 в такт с измене-, ниями импульсного напряжения на средней точке 15 делителя 16 напряжения периодически меняет свое состояние с открытого на закрытое, т.е. цепь защиты, связанная с делителем 16 напряжения и реагирующая на понижение уровня выходного напряжения источника, периодически отключаясь дает возможность регулирующему транзистору 6 по мере роста напряжения на емкостном фильтре 3 также периодически пропускать ток в нагрузку, осуществляя из.за наличйя емкостного фильтра ступенчатый рост напряжения на выходе источника. При повышении выходного напряжения на выводе 8 до уровня, близкого к напряжению стабилизации стабилитрона 18, транзистор 10 защиты уже не может открываться через диод 14 и стабилизатор напряжения заканчивает выход на режим стабилизации выходного напряжения в непрерывйом режиме.

Для работы источника максимальное значение напряжения на средней точке 15 делителя 16 напряжения должно быть обязательно меньше выходного напряжения источника. Тогда диод 14 закрыт и устройство защиты не влияет на работу источника электропитания..

В случае аварийной ситуации в цепи нагрузки создаются условия открывания транзистора 10 защиты как через диод 9 непрерывно, так и через диод 14 периодически в такт с изменениями импульсного напряжения на средней точке 15 делителя 16. Причем при наличии петли отрицательной обратной связи между регулирующим транзистором 6 и транзистором 10 защиты последний при перегрузке источника по току в насыщение не входит, а работает в активном режиме и поддерживает некоторую максимально допустимую величину тока нагрузки через регулирующий транзистор б.

В случае же прохождения тока через диод 14 транзистор 1О защиты может войти в состояние насыщения и пол$ 108 постыл запереть регулирующий транзистор б.

Для возможности восстановления рабочего состояния после устранения короткого замыкания в цепи нагрузки и (или) первоначального включения источника ток базы транзистора 10 защиты через диод 14 должен периодически прекращаться. Это накладывает условия на выбор величины накопительного конденсатора 20 и резистора 17 делителя 16 напряжения.

Накопительный конденсатор 20 в случае отсутствия напряжения на выходном выводе 8 (например, в начальный период включения источника или в аварийной ситуации) должен к приходу очередного импульса напряжения с вто ричной обмотки М2 трансформатора 1 через диод 21 разрядиться до такого

1635 минимального значения напряжения, прн котором прекратится ток базы транзистора 10 защиты через диод 14.

Таким образом, накопительный кон5 денсатор 20 совместно с диодом 21 в режиме короткого замыкания в цепи нагрузки источника или близком к нему аварийном режиме, а также в момент включения источника обеспечивает импульсный режим работы транзистора 10 защиты со значительным превышением времени его открытого состояния над временем закрытого.

Кроме того, обеспечивается значительное уменьшение энергопотребления источника электропитания в режиме короткого замыкания в цепи нагрузки источника нли близком .к нему аварийном режиме.

Составитель В.Баранов

Редактор А. Козориз Техред А. Бабинец Корректор Г . Р е ш е т н и к

Заказ 1551/44 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного -комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4