Стабилизатор напряжения постоянного тока

 

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий включенньй в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе , эмиттер которого подсоединен к выводу для подключения положительного вывода основного источника питания , согласующий блок на транзисторе с проводимостью, противоположной проводимости транзистора регулирующего элемента, вьгходом связанный с управляющей цепью регулирующего элемента , а к его входу подключены выход .блока импульсного запуска, питающий вход которого подключен к эмиттеру транзистора регулирующего элемента, выход блока обратной связи , вход которого подключен к выходным выводам, и коллектор отключающего транзистора, эмиттер которого через резистор подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания, положительный вывод которого соединен с отрицательным выводом основного источника питания , образуя общую щину, регулируемый датчик тока, один вьгоод которого подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания , а другой вывод - кположительному выводу основного источника питания , триггерный блок защиты, питающие выводы которого подключены соответственно к положительному и отрицательному выводам основного и дополнительного источников питания, один из входов которого подключен к выходу блока импульсного запуска, а выход - к базе орслючаютцего транзистора , о тли чающийся тем, что, с целью повьщ ения КПД и обеспечения двухпороговой чувствиi тельности источника к состоянию нагрузки , в него введены токозадающая СО цепь, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона и резистора , включенных параллельно регулирующему элементу, первый и второй компараторы, причем вход первого компаратора подклю1чен к средней точке управляемого датчика тока, а его 00 выход - к одному из входов первого эо блока совпадения другой вход йрторого подключен к выходному выводу ;О источника, а выход блока совпадения сд соединен с другим входом триггерного блока защиты, компаратор, вход которого соединен с выходным выводом, а выход соединен с одним из входов второго блока совпадения, другой его вход соединен с выходом триггерного блока защиты, а выход второго блока совпадения - с входом блока импульсного запуска.

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ,(21) 3597046/24-07 (22) 27.05.83 (46) 07.02.85. Бюл. Р 5 (72) Н.Г.Пепель и В.П.Осадченко (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 847306, кл, С 05 Р 1/58.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 935918, кл. С 05 F 1/58, 1980. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий включеннык в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, эмиттер которого подсоединен к выводу для подключения положительного вывода основного источника питания, согласующий блок на транзисторе с проводимостью, противоположной проводимости транзистора регулирующего элемента, выходом связанный с управляющей цепью регулирующего элемента, а к его входу подключены выход .блока импульсного запуска, питающий вход которого подключен к эмиттеру транзистора регулирующего элемента, выход блока обратной связи, вход которого подключен к выходным выводам, и коллектор отключающего транзистора, эмиттер которого через резистор подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания, положительный вывод которого соединен с отрицательным выводом основного источника питания, образуя общую шину, регулируемый датчик тока, один вывод которого подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания, а другой вывод — к положительному выводу основного источника питания, триггерный блок защиты, питающие выводы которого подключены соответственно к положительному и отрицательному выводам основного и дополнительного источников питания, один из входов которого подключен к выходу блока импульсного запуска, а выход — к базе отключающего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и обеспечения двухпороговой чувствительности источника к состоянию нагрузки, в него введены токозадающая цепь, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, включенных параллельно регулирующему элементу, первый и второй компараторы, причем вход первого компаратора подключен к средней точке управляемого датчика тока, а его выход — к одному.из входов первого блока совпадения, другой вход Которого подключен к выходному выводу источника, а выход блока совпадения соединен с другим входом триггерного блока защиты, втсфой компаратор, вход которого: соединен с выходным выводом, а выход соединен с одним из входов второго блока совпадения, другой его вход соединен с выходом триггерного блока защиты, а выход второго блока совпадения — с входом блока импульсного запуска.! 11387

Изобретение относится к электро- ;. технике, в частности к источникам питания контрольно-регулировочных и явтомятизированйых устройств специ ального назначения.

В качестве источника питания контрольно-регулировочных устройств может быть применен стабилизатор напряжения с регулирующим транзистором с нагрузкой в цепи коллектора, 10

: содержащий согласующий транзистор, узел обратной связи, генератор импульсов, узел запуска генератора и цепь последовательно соединенных резистора и стабилитрона, подключенную параллельно регулирующему транзистору (13.

Недостатками такого стабилизатора при использовании его в контрольно-регулировочных устройствах 0 является низкий КПД, так как стабилизатор при периодическом сбросе нагрузки остается нагруженным на резистор подгрузки (балластный ре- зистор), необходимый для предотвращения срыва стабилизации, а также отсутствие допусковой чувствительности схемы к состоянию нагрузки после ее включения.

Наиболее близким к предлагаемому стабилизированному источнику питания является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, эмиттер которого подсоединен к выводу для подключения положительного вывода основного источника питания, согласуЮщий блок на транзисторе с проводимостью, противоположной проводимости регу40 лирующего элемента, входом связанный с управляющей цепью регулирующего элемента, а к его входу подключены выход блока импульсного запуска, питающий вход которого подключен

45 к эмиттеру транзистора регулирующего элемента, выход блока обратной связи, вход которого подключен к выходным выводам, и коллектор отключающего транзистора, эмиттер которого через резистор подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания, положительный вывод которого соединен с отрицательным выводом основного источни- 55

I ка, образуя общую шину, регулируемый датчик тока, один из выводов которого подключен к отрицательному вы95 2 воду дополнительного источника питания, а другой вывод подключен к положительному выводу основного источника питания, триггерный блок защиты, питающие выводы которого подключены соответственно к положительному и отрицательному выводам основного и дополнительного источников питания, один из входов которого подключен к выходу блока запуска, а выходом- — к базе отключающего транзистора (?1.

Недостатками известного стабилизатора являются отсутствие допусковой чувствительности схемы к состоянию нагрузки, а также низкий КПД из-за необходимости подключения балластного сопротивления для предотвращения срыва стабилизации при сбросе нагрузки.

Цель изобретения — повышение

КПД и обеспечение двухпороговой чувствительности стабилизированного источника питания постоянного напряжения к состоянию нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент на составном транзисторе, эмиттер которого подсоединен к выводу для подключения положительного вывода основного источника питания, согласующий блок на транзисторе с проводимостью, противоположной проводимости транзистора регулирующего элемента, выходом связанный с управляющей цепью регулирующего элемента, а к его входу подключены выход блока импульсного запуска, питающий вход которого подключен к эмиттеру транзистора регулирующего элемента, выход блока обратной связи, вход которого подключен к выходным выводам, и коллектор отключающего транзистора, эмиттер которого через резистор подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания, положительный вывод которого соединен с отрицательным выводом основного источника питания, образуя общую шину, регулируемый датчик тока, один вывод которого подключен к отрицательному выводу дополнительного источника питания, а другой вывод — к положительному выводу основного источника питания, триггерный блок защиты, питающие выводы которого подключены

1138795 4

5 !

О

45

55 соответственно к положительному и отрицательному выводам основного и дополнительного источников питания, один из входов которого подключен к выходу блока импульсного запуска, а выход — к базе отключающего транзистора, в него введены токозадающая цепь, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, включенных параллельно регулирующему элементу, первый и второй компараторы, причем вход первого компаратора подключен к средI ней точке управляемого датчика тока, а его выход — к одному из входов первого блока совпадения, другой вход которого подключен к выходному выводу источника, а выход блока совпадения соединен с другим входом триггерного блока защиты; второй компаратор, вход которого соединен с выходным выводом, а выход соединен с одним из входов второго блока совпадения, другой его вход соединен с выходом триггерного блока защиты, а выход второго блока совпадения — с входом блока импульсного запуска.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизиро-, ванного источника питания, на фиг.2зоны разрешающих и запрещающих значений сопротивления нагрузки и соответствующих компараторов.

Стабилизированный источник питания постоянного напряжения содержит токозадающую цепь 1, включенную параллельно регулирующему элементу 2 на составном транзисторе с нагруз— кой в цепи коллектора, соединенному с блоком 3 обратной связи через со-; .гласующий блок 4. К входу согласующего блока 4 подключен коллектор

I отключающего транзисторе 5, база которого подключена к выходу триггерного блока 6 защиты, а эмиттер— к потенциальному выходу дополнительного источника 7 питания. Между отрицательным выводом дополнительного источника 7 питания и положительным выводом основного источника 8 питания включен датчик 9 тока, средняя точка которого подключена к входу первого двухпорогового компаратора

10. Выход первого двухпорогового компаратора 10 подключен к одному из входов первого блока 11 совпадения, другой вход которого подключен к

40 выходному выводу,. а выход подключен к второму входу триггерного блока 6 защиты. Выход триггерного блока 6 защиты подключен к одному из входов второго блока 12 совпадения, другой вход которого соединен с выходом второго компаратора 13, а выход— с входом блока 14 импульсного запуска, выход которого соединен с входом согласующего блока 4 и с первым входом триггерного блока 6 защиты, вход второго двухпорогового компаратора 13 соединен с выходным выводом источника питания. Токозадающая цепь состоит из стабилитрона

15 и резистора 16.

Стабилизированный источник питания постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении устройства.в сеть на выходе триггерного блока 6 защиты устанавливается положительный разрешающий потенциал для второго блока 12 совпадения, который также удерживает отключающий транзистор

5 в открытом состоянии. Источник питания при этом не включается, так как на другой вход первого блока 12 совпадения поступает запрещающий потенциал с выхода второго двухпорогового компаратора 13, и блок импульсного запуска оказывается в отключенном состоянии. Полное входное напряжение основного источника

8 питания оказывается приложенным к токозадающей цепи 1. Стабилитрон 15 токозадающей цепи включается, и через нагрузочные цепи течет ток, ограниченный резистором. Напряжение на нагрузке определяется ее состоянием.

Пороги срабатывания второго двухпорогового компаратора 13 выставляются таким образом, что при перегрузке или недогрузке (режим х.х.) на его выходе устанавливается потенциал, который является запрещающим для второго блока 12 совпадения. При номинальной нагрузке (с учетом допуска) на выходе компаратора 13 устанавливается потенциал, который является разрешающим для первого блока 12 совпадения.

При наличии двух разрешающих потенциалов на входах блока 12 совпадения на его выходе появляется разрешающий потенциал. для блока 14 импульсного запуска, который первым же импульсом перебрасывает триггер1138795 ный блок 6 защиты в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе появляется запрещающий потен циал для блока 12 совпадения и происходит закрывание отключающего транзистора 5. При этом происходит открывание согласующего блока 4 и запуск стабилизированного источника питания постоянного напряжения в целом. На выходе компаратора 13 появляется запрещающий потенциал для блока 12 совпадения.

Задержка по первому входу блока

12 совпадения вводится на время переходного процесса установления напряжения на нагрузке током токозадающей цепи 1 во избежание ложных включений при недогрузке и повторных включений при срабатывании защиты.

40

Таким образом, включение устройства возможно только при номинальной нагрузке.

До момента полного включения стабилизированного источника питания постоянного напряжения на один из входов первого блока 11 совпадения поступает запрещающий потенциал, и поэтому первый двухпороговый компаратор !О на работу устройства не влияет. После ввода устройства в режим стабилизации на одном из входов блока 11 совпадения устанавливается разрешающий потенциал, а на другом входе — потенциал с выхода

35 первого двухпорогового компаратора

10, определяемый состоянием нагрузки. Пороги срабатывания компаратора

10 устанавливаются таким образом, чтобы при перегрузке или недогрузке на его выходе устанавливался разрешающий потенциал на входе блока 11 совпадения. При наличии на обоих входах блока 11 совпадения разрешаю45 щих потенциалов на ее выходе появляется сигнал, опрокидывающий триггерный блок 6 защиты в исходное состояние. Происходит отключение устройства.

Задержка по одному из входов бло50 ка 11 совпадения вводится на время переходного процесса установления выходного напряжения при запуске устройства во избежание ложных срабатываний триггерного блока 6 защиты.

Напряжение в средней точке датчика 9 тока потребления устанавливается при номинальной нагрузке, соответствующей середине допускового поля порогов срабатывания двухпорогового компаратора 10.

При колебании напряжения сети в одинаковой пропорции изменяется напряжение источников 7 и 8 питания, что не приводит к изменению напряжения в средней точке управляемого датчика 9 тока, так как он включен между разнопотенциальными точками основного и дополнительного источников 8 и 7 питания. При изменении величины нагрузки в выходной цепи стабилизированного источника питания постоянного напряжения изменяется ток нагрузки и, соответственно, ток источника 8 питания, что приводит к изменению падения напряжения на его внутреннем сопротивлении. Это приводит к разбалансу тока через датчик 9 тока, потенциал средней точки которого изменяется по закону изме-. нения тока нагрузки. При недогрузке или перегрузке потенциал датчика 9 тока становится соответственно ниже нижнего или выше верхнего порогов срабатывания двухпорогового компаратора 10 напряжения и на его выходе появляется разрешающий уровень для блока 11 совпадения. Происходит опрокидывание триггерного блока 6 защиты, который посредством отключающего транзистора 5 производит запирание стабилизированного источника питания в целом.

При устранении-дефекта нагрузки. стабилизированный источник питания постоянного напряжения автоматически включается аналогично первому включению в сеть.

Время задержки по первому входу блоков 11 и 12 совпадения выбирается из условия т ) i„ =AC где Р— сопротивление токозадающей цепи;Сн „ - максимальная емкость

t нагрузочных цепей.

На фиг.2 приведены зоны разрешающих и запрещающих значений сопротивления нагрузки (Кн ) и соответствующих потенциалов компараторов

10 и 13. Зона 17 соответствует зна- . чениям сопротивления нагрузки (Я„). при которых компаратор 13 дает разрешение на включение стабилизированного источника питания постоянного напряжения. Кривая 18 показывает форму нарастания выходного напряжения

1138795

20 гию.

Фие. 1 (Он) при значении 1 „, близком к номинальному (к ). Компаратор 10 т нам при этих значениях К„ имеет запрещающий потенциал и на работу схемы не влияет. 5

Если с течением времени значение выйдет за пределы зоны 17 (в зоН . ну 19 или в зону 20), то на выходе компаратора 10 появится разрешающий потенциал, который через блок 11 10 совпадения и триггерный блок 6 защиты производит отключение стабилизированного источника питания постоянного напряжения. При этом на выходе компаратора 13 устанавливается 15 потенциал, запрещающий включение схе,мы. Кривые 21 и 22 показывают фор- . му нарастания выходного напряжения при меньших и больших допустимых значениях соответственно, 1 =Т время задержки для входов блоков 11 и 12 совпадения.

Наличие в стабилизированном источнике питания постоянного напряжения системы, следящей за состоянием 2S нагрузки, позволяет избежать токовых перегрузок устройства при заниженных значениях сопротивления нагрузки, а также перегрузки по напряжению подключаемых устройств в случае недогрузки, когда режим стабилизации устройства нарушается.

В случае использования предлагаемого устройства в контрольно-регулировочной аппаратуре в качестве источника питания проверяемых узлов, где состояние нагрузки неопределенно, а также производится ее периодический сброс, повьш ается КПД системы, так как включение стабилизиро.ванного источника питания постоянного напряжения производится только при подключении узлов с номинальной нагрузкой. При наличии неисправности в цепях нагрузки, а также во время вынужденного простоя при смене проверяемых узлов устройство отключается и не потребляет электроэнер 387о5

Ик

ЯЪ н. нон. н.ици

Составитель И.Соловьев

Р едактор Р. Пипика Техред Л. Иартяшова Корректор Н, Король

Заказ 10688/37 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5 филиал ППП Патент". r. Ужгород, ул. Проектная, ч