Стабилизированный источник питания

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный в плюсовую шину, узел защиты от перенапряжений, выполненный на основе защитного транзистора , включенного последовательно с регулирующим элементом, и его блок управления, состоящий из дифференциального усилитеF7 ля с блокирующим транзистором, первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом элемента опорного напряжения , второй вход подключен к датчику выходного напряжения согласующего транзисторного каскада, включенного между выходом дифференциального усилителя и базой защитного транзистора, и каскада самоудержания на транзисторе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения устойчивости срабатывания защиты, эмиттерно-коллекторный переход транзистора каскада самоудержания включен между положительным входным выводом и входом блокирующего транзистора дифференциального усилителя, а база транзистора каскада самоудержания соединена с управляющим входом согласующего (Л транзисторного каскада. Л 1 + со ю со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зад G 05 F 1/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3577155/24-07 (22) 14.04.83 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) Е. Ф. Марченков, Л. В. Демина, С. И. Харин и А. В. Карелин (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Электронная техника в автоматике.

Под ред. Ю. И. Конева, М., «Радио и связь», 1981, вып. 12, с. 127 — 132, рис. 2.

2. Авторское свидетельство СССР № 964606, кл. G 05 F 1/58, 1980. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный в плюсовую шину, узел защиты от перенапряжений, выполненный на основе защитного транзистора, включенного последовательно с регулирующим элементом, и его блок управления, состоящий из дифференциального усилите„„SU„„1103213 A ля с блокирующим транзистором, первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом элемента опорного напряжения, второй вход подключен к датчику выходного напряжения согласующего транзисторного каскада, включенного между выходом дифференциального усилителя и базой защитного транзистора, и каскада самоудержания на транзисторе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения устойчивости срабатывания защиты, эмиттерно-коллекторный переход транзистора каскада самоудержания включен между положительным входным выводом и входом блокирующего транзистора дифференциального усилителя, а база транзистора каскада самоудержания соеди- а нена с управляющим входом согласующего транзисторного каскада.

1103213

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропитания радиоэлектронной аппаратуры на основе стабилизаторов напряжения постоянного тока.

Известен стабилизированный источник питания, содержащий стабилизатор постоянного напряжения с регулирующим элементом последовательного типа, включенным в плюсовую шину, и узел защиты от перенапряжений с защитным транзистором, включенным между выходным выводом стабилизатора и выходным выводом источника, дифференциальный усилитель, первый вход которого соединен с выходом элемента опорного напряжения, второй вход — с выходом датчика выходного напряжения стабилиза- 15 тора, и согласующим транзисторным каскадом, включенным между выходом дифференциального усилителя и эмиттер-базовым переходом защитного транзистора (1) .

Недостаток этого устройства — низкий

КПД, ограниченный значительными потерями мощности на открытие защитного транзистора особенно при малых сопротивлениях нагрузки и в режиме короткого замыкания.

Наиболее близким к предлагаемому яв- д ляется стабилизированный источник питания, содержащий регулирующий элемент, включенный в плюсовую шину, узел защиты от перенапряжений, выполненный на основе защитного транзистора, включенного последовательно с регулирующим элементом, ЗО и его блок управления, состоящий из дифференциального усилителя с блокирующим транзистором, первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом элемента опорного напряжения, второй вход подключен к датчику выходного напряжения со1-35 ласующего транзисторного каскада, включенного между выходом дифференциального усилителя и базой защитного транзистора,. и каскада самоудержания на транзисторе (2), Недостатком известного стабилизатора 40 является неудовлетворительная устойчивость срабатывания защиты, обусловленная тем, что транзисторный каскад самоудержания воспринимает не прямой сигнал срабатывания защиты, т. е. сигнал с выхода ее

45 пускового органа (дифференциального усилителя), а отклонение выходного напряжения стабилизатора лишь косвенно и, главное, с замедлением, отображающим срабатывание защиты. Подобное замедление с наличием конденсаторного фильтра, обычно устанавливаемого на выходе источника, либо с емкостным характером нагрузки, в условиях, когда уставка (порог) срабатывания, а вместе с ней и уставка (порог) на отпускание защиты настраиваются на превышение номинального уровня выходного напряжения источника, а порог срабатывания транзисторного каскада самоудержания соответствеет наоборот отклонению указанного напряжения вниз от номинального значения, экспоненциальный характер переходного процесса вызывает в ряде случаев явление «прыгания» защиты, т. е. чередующихся циклов срабатывания и отпускания, которое может привести к выходу из строя потребителя.

Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет повышения устойчивости срабатывания защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике питания, содержащем регулирующий элемент, включенный в плюсовую шину, узел защиты от перенапряжений, выполненный на основе защитного транзистора, включенного последовательно с регулирующим элементом, и

его блок управления, состоящий из дифференциального усилителя с блокирующим транзистором, первый вход дифференциального усилителя соединен с выходом элемента опорного напряжения, второй вход подключен к датчику выходного напряжения согласующего транзисторного каскада, включенного между выходом дифференциального усилителя и базой защитного транзистора, и каскада самоудержания на транзисторе, эмиттерно-коллекторный переход транзистора каскада самоудержания включен между положительным входным выводом и входом блокирующего транзистора дифференциального усилителя, а база транзистора каскада самоудержания соединена с управляющим входом согласующего транзисторного каскада.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стабилизированного источника питания, подробно раскрытая в части построения узла защиты от перенапряженийй.

Стабилизированный источник питания с входными выводами 1 и 2 и выходными выводами 3 и 4, из которых выводы 1 и 3 составляют плюсовую, а выводы 2 и 4 — минусовую шины, содержит стабилизатор 5 постоянного напряжения с регулирующим элементом 6 последовательного типа, включенным в плюсовую шину. В состав стабилизатора 5 входят также резистивный датчик

7 тока, резистивный датчик 8 выходного напряжения источника, элемент 9 опорного напряжения и усилитель 10 сигнала рассогласования, состоящий из дифференциального усилителя, согласующего транзисторного каскада и транзисторного каскада токовой защиты. Функциональные блоки 9 и 10 объединены в единой интегральной микросхеме 142ЕН1Б. Устройство содержит также узел 11 защиты от перенапряжений на выходе источника с защитным транзистором

12, включенным между входным питающим!!032!3

25

40

Составитель Е. Калинкин

Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Лисина

Заказ 4979/26 выводом 1 источника и входным выводом (не обозначен) стабилизатора 5. В состав узла 11 защиты входят также дифференциальный усилитель на транзисторах 13 — 15 с блокирующим транзистором 16, элемент опорного напряжения на транзисторах 17 и 18 и стабилитроне 19, индивидуальный резистивный датчик 20 выходного напряжения источника, согласующий каскад на транзисторах 21 и 22 и каскад самоудержания на транзисторе 23. Опорный вход дифференциального усилителя (управляюший вход транзистора 13) соединен с выходом элемента опорного напряжения (с эмиттерной нагрузкой транзистора 18), а сигнальный вход (управляющий вход транзистора 14) — с выходом датчика 20 выходного напряжения источника. Согласующий каскад на транзисторах 21 и 22 включен между выходом дифференциального усилителя (коллекторной нагрузкой транзистора 14) и базой за1цитного транзистора 12. Дифференциальный усилитель, элемент опорного напряжения и согласующий транзисторный каскад также объединены в другой интегральной микросхеме 142ЕН1Б. Эмиттер-коллекторный переход транзистора 23 каскада самоудержания включен в цепь между входным питаюшим выводом I источника и входом блокирующего транзистора дифференциального усилителя (базовой цепью транзистора 16), а управляющий вход данного каскада (эмиттер-базовый переход и эмиттерная нагрузка транзистора 23) соединен с выходом последнего (с коллекторной нагрузкой транзистора 14) .

Работа устройства происходит следующим образом.

В усилителе 10 сигнала рассогласования сравниваются напряжения, поступающие с выходов датчика 8 выходного напряжения источника и элемента 9 опорного напряжения. При изменении выходного напряжения источника появляется сигнал разности, который усиливается усилителем 10 и подается на управляющий вход регулирующего элемента 6. Изменение сигнала на управляющем входе регулирующего элемента 6 приводит к изменению на нем падения напряжения, в результате чего напряжение на выходе источника возвращается к своему исходному значению с определенной степенью точности, являющейся техническим показателем стабилизатора 5 постоянного напряжения.

Зашита источника от перегрузки по току и от короткого замыкания на его выходе осуществляется с помощью датчика 7 тока и входяшего в состав усилителя 10 сигнала рассогласования транзисторного каскада токовой защиты, воспринимаюшего сигнал черезмерного превышения тока с выхода датчика 7.

Узел 11 защиты выполняет функции защиты от перенапряжения на выходе источника. При возникновении повышенного напряжения на выходах 3 и 4, например в случае пробоя регулирующего элемента 6 стабилизатора 5 постоянного напряжения, сигнал на выходе датчика 20 выходного напряжения источника увеличивается. Тем самым сигнал на сигнальном входе дифференциального усилителя (на управляющем входе транзистора 14) возрастает выше уровня опорного напряжения, поступающего на опорный вход дифференциального усилителя (на управляющий вход транзистора 13) с выхода элемента опорного напряжения (с эмиттерной нагрузки транзистора 18). В результате транзистор 14 открывается, а транзисторы 21 и 22 согласующего каскада и защитный транзистор 12 закрывается. Одновременно сигналом с выхода дифференциального усилителя (с коллекторной нагрузки транзистора 14) переходит в состояние насыщения транзистор 23 каскада самоудержания и соединяет входной питающий вывод 1 источника с входом блокирующего транзистора дифференциального усилителя (с базовой цепью транзистора 16) . Транзистор 16 открывается и пропускает запирающий потенциал на управляющий вход согласующего каскада на транзисторах 2! и 22. Таким образом, защитный транзистор

l2 «защелкивается», т. е. остается в закрытом состоянии, несмотря на то, что вследствие последующего снижения напряжения на выходе источника уровень напряжения на выходе датчика 20 и сигнальном входе дифференциального, усилителя оказывается вновь ниже уровня напряжения на его опорном входе.

По сравнению с известным стабилитроном предлагаемое устройство характеризуется повышенной устойчивостью срабатывания защиты от перенапряжений на выходе источника, что обеспечивает надежное исключение аварийного режима потребителя.

Повышение устойчивости срабатывания защиты достигается благодаря включению транзистора 23 каскада самоудержания, при котором на управляющий вход данного каскада поступает сигнал непосредственно с пускового органа защиты.