Источник питания с комплексной защитой

 

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТОЙ, содержаишй пре- . образователь напряжения, подключенный первым силовым выходом к силовому входу стабилизатора напряжения, состоящего из последовательного регулирующего транзистора, согласую-щего транзистора и усилителя обрат-, ной связи, исполнительный узел защиты , блок защиты, состоящий из датчика тока, трех делителей напряжения , транзистора, первого разделительного диода, шунтирующего конденсатора , причем датчик тока первым выводом подключен к силовому выходу стабилизатора напряжения, а вторым - к эмиттеру транзистора защиты , выходному выводу, первому крайнему выводу третьего делителя, напряжения и входу усилителя обратной связи, третий делитель подключен.вто рым крайним выводом к эмиттеру согласующего транзистора, а средним выводом - к базе транзистора защиты , подключенного коллектором к базе согласующего транзистора и к выходу усилителя обратной связи, подключенного первым входом питания к коллектору соглас тощего транзистора , первому крайнему выводу первого делителя напряжения, первому входу стабилизирующего узла, силовому выводу, второму силовому выводу преобразователя напряжения и первому входу исполнительного узла, , подключенного выходами к входам управления преобразователя напряжения , а вторым входом - к коллектору транзистора блока защиты, подключенного эмиттером к выходу стабилизирующего узла, базой - через резис (Л тор к общему выводу, третьему силовому выводу преобразователя напряжения , второму входу стабилизирующего узла, вторым крайним выводам первого и второго делителей напряжения, к второму входу питания усилителя обратной связи и первому выводу щунтирующего конденсатора, подключенного вторым выводом к среднему выводу первого делителя напряжения, о т л и ч а юX щ и и с я тем, что, с целью упрощения его схемного решения с одновременным расширением функциональных возможностей, в блок защиты введены второй и третий развязьшающие диоды, терморезистор, а в стабилизатор на-, пряжения - резистор, причем перв.ый диод одним вьшодом подключен к выходному выводу, а вторым - к эмиттеру транзистора блока защиты, подключенного базой к объединенным выводам второго и третьего диодов, свободный вывод второго диода подключен к сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

119) SU (11) 4(51) С 05 F 1/565

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTHA (21) 3691456/24-07 (22) 13.01.84 (46) 07,07.85. Бюл. N - 25 (72) Г.А.Нестеренко, Д.А.Чернышенко, В.Б.Редько и И.Ф.Пальтек (53) 621.316.722.1(088 ° 8) (56) Полянин К.М. Полупроводниковые интегральные микросхемы электропитания аппаратуры. — В кн.: Электронная-техника и.автоматика. Под ред.

Ю.И.Конева, вып. 10, М.,"Советское радио", 1978, с. 39, рис. 5а.

Авторское свидетельство СССР

964606., кл. G 05 F 1/58, 1982. (54)(57) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТОЙ, содержащий преобразователь напряжения, подключенный первым силовым выходом к силовому входу стабилизатора напряжения, состоящего из последовательного регулирующего транзистора, согласую-щего транзистора и усилителя обрат-, ной связи, исполнительный узел защиты, блок защиты, состоящий иэ датчика тока, трех делителей напряжения, транзистора, первого разделительного диода, шунтирующего конденсатора, причем датчик тока первым выводом подключен к силовому выходу стабилизатора напряжения, а вторым — к змиттеру транзистора saщиты, выходному выводу, первому крайнему выводу третьего делителя напряжения и входу усилителя обратной связи, третий делитель подключен.вторым крайним выводом к змиттеру согласующего транзистора, а средним выводом — к базе транзистора защиты, подключенного коллектором к базе согласующего транзистора и к выходу усилителя обратной связи, подключенного первым входом питания к коллектору согласующего транзистора, первому крайнему выводу первого делителя напряжения, первому входу стабилизирующего узла, силовому выводу, второму силовому выводу преобразователя напряжения и первому входу исполнительного узла, подключенного выходами к входам управления преобразователя напряжения, а вторым входом. — к коллектору транзистора блока защиты, подключенного эмиттером к выходу стабилизирующего узла, базой — через резистор к общему выводу, третьему сило- ЪФР вому выводу преобразователя напряжения, второму входу стабилизирующего узла, вторым крайним выводам первого и второго делителей напряжения, к второму входу питания усилителя обрат.ной связи и первому выводу шунтирующего конденсатора, подключенного вторым выводом к среднему выводу первого делителя напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения его схемного решения с одновременным расширением функциональных возможностей, в блок защиты введены второй и третий развязывающие диоды, терморезистор, а в стабилизатор напряжения — резистор, причем первый „фЬ . диод одним выводом подключен к выходному выводу, а вторым — к эмиттеру транзистора блока защиты, подключенного базой к объединенным выводам второго и третьего диодов, свободный вывод второго диода подключен к сред1166084 нему выводу первого делителя напряжения и первому выводу терморезистора, подключенного вторым выводом, к коллектору согласующего транзистора, свободный вывод третьего диода подключен к среднему выводу второго делителя напряжения, подключенного

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания .радиоаппаратуры, вычислительной тех. ники, средств связи и т.д.

Целью изобретения является упрощение схемного решения с одновременным расширением функциональных возможностей.

На чертеже .изображена схема источника питания с комплексной защитой.

Устройство содержит преобразователь 1 напряжения, выходы которого подключены к входным клеммам стабили- 15 затора 2 постоянного напряжения, состоящего из составного регулирующего элемента 3, выполненном на силовом 4 и согласующем 5 транзисторах, l и усилителя 6 обратной связи и блок 7 2О з ащиты, с ос т оящий из перв ого 8 и в то» рого .9 делителей напряжения, подключенных соответственно к входным и выходным клеммам стабилизатора 2 напряжения, выходы которых через вто-25 рой 10 и третий 11 разделительные диоды подключены к входу усилителя 12 рассогласования на транзисторе, эмиттер которого подключен к выходу стабилизирующего узла 13, выполненного 3О на стабилитроне 14 и балластном ре, Ф зисторе 15, и первому разделительному диоду 16 второй вывод которого подключен к выходу стабилизатора 2. напряжения, вход 17 исполнительного

35 узла 18 подключен между входной питающей стабилизатор 2 шиной и коллек. тором усилителя 12 рассогласования, а выход исполнительного узла 18 подключен к преобразователю 1 на- 4О ,пряжения первого резистивного датчика 19 токовой перегрузки, включенного между эмиттером силового транзиспервым крайним выводом к выходному выводу, между базой регулирующего и эмиттером согласующего транзисторов включен резистор, а терморезистор находится в тепловом контакте с регулирую— щим транзистором . тора 4 и выходной клеммой стабилизатора 2 напряжения, к которому подключен переход база — эмиттер транзистора 20 защиты, коллектор которого подключен к базе согласующего транзистора 5, и демпфирующего конденсатора 21, шунтирующего выход первого делителя 8 напряжения, в базовую цепь силового транзистора 4 включен резистор 22, между эмиттером согласующего транзистора 5 и выходной клеммой стабилизатора 2 напряжения подключен третий делитель 23 напряжения, база транзистора 20 защитыподключена к его выходу, а верхнее плечо первого делителя 8 напряжения шунтировано терморезистором 24.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к источнику питания входного напряжения, U к колЫ лекторам составного регулирующего элемента 3, выполненном на силовом

4 и согласующем 5 транзисторах, прикладываются напряжения, формируемые в преобразователе 1 напряжения (в качестве преобразователя напряжения может служить, например, трансформатор или автогенератор с выпрямителями и фильтрами). Стабилизатор 2 напряжения с помощью усилителя 5 обратной связи, подключенного входом к выходу стабилизатора напряжения, а выходом к базе составного регулирующего элемента 3, обеспечивает стабилизацию выходного напряжения.

В нормальных условиях работы стабилизатора 2, усилитель 12 рассогласования закрыт, так как с выхода опорно-о делителя 13 напряжения к его эмиттеру прикладывается напряжение большее, чем с делителей 8 и 9

116 напряжения, прикладываемых через разделительные диоды 10 и 1! и его базе.

Закрыт также транзистор 20 защиты, так как ток нагрузки не превышает номинального значения и на датчике

19 токовой перегрузки падает напряжение меньшее, чем необходимо для

его отпирания.

При увеличении входного напряжения, напряжение, снимаемое с выхода !О делителя 8 входного напряжения, увеличивается и при достижении входным напряжением некоторой (заданной) величины, становится выше опорного.

При этом транзистор 12 открывается !5 и к входу исполнительного узла 17 . (например светоизлучателю оптрона) прикладывается напряжение, что приводит к срабатыванию исполнительного узла 18, который обестачивает 2п входы стабилизатора 2 напряжения, обеспечивая его защиту от .превышения входного напряжения. В качестве исО полнительного узла может служить тиристор, обеспечивающий форсирован- Z5 нае выжигание предохранителей, семистор, установленный в цепи первичной обмотки трансформатора, фототиристор оптрона, обеспечивающий срыв генерации .автогенератора, и т.д. ЗО

Аналогично происходит отключение источника литания при увеличении выходного напряжения, так как при этом увеличивается напряжение с выхода делителя 9 напряжения. 35

При увеличении тока нагрузки, увеличивается падение напряжения на резистивном, датчике 19 токовой перегрузки. При увеличении этого напряжения до некоторой (заданной) 40 величины, открывается транзистор 20 защиты, шунтируя переход база— эмиттер составного регулирующего элемента, и стабилизатор 2 напряжения входит в режим стабилизации по току. 45

Напряжение на выходе стабилизатора 2 уменьшается, но ток через регулирующий элемент 4 не превышает заданной величины. При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки, напряжение 50 на выходе стабилизатора 2 напряжения станет меньше, чем напряжение на выходе опорного делителя 13 напряжения, что приведет к отпиранию разделительного диода 16, который, Ы шунтируя стабилитрон 14, вызывает открывание транзистора 12 и срабатывание исполнительного узла 18. То

6084 4 же самое произойдет и при коротком замыкании в нагрузке.

Таким образом, силовой транзистор

4 защищен от превышения протекающего через него тока, от превышения входного напряжения и снижения выходного до заданных порогов. Из этого вытекает, что он защищен также от превышения рассеиваемой на нем мощности. Для устранения ложного срабатывания защиты от недонапряжения на выходе стабилизатора, выход делите- ля 8 напряжения шунтирован шунтирующим конденсатором 21.

Известно, что максимально допустимая рассеиваемая мощность транзисто- ра зависит от температуры его корпуса. С целью защиты регулирующего элемента от перегрева, параллельно верхнему плечу делителя !8 напряжения введен терморезистор 24 (установленный в непосредственной близости от силового транзистора 4), который при нагреве уменьшает свое сопротивление и, шунтируя верхнее плечо делителя 8 напряжения, снижает порог защиты стабилизатора от превышения входного напряжения, что в свою очередь снижает порог защиты от превышения рассеиваемой мощности, повышая надежность источника питания.

При включении источника питания, имеет место резкое увеличение тока согласующего транзистора 5 при питании его от отдельного выпрямителя, так как из-за наличия значительной емкости на входе силового транзистора 4 имеется различие в скорости нарастания входного напряжения на коллекторах составного регулирующего элемента. Увеличение тока через согласующий транзистор 5 происходит также при обрыве цепи, питающей силовой транзистор 4, либо его неисправности. С целью защиты согласующего транзистора 5 от превышения тока с одновременной защитой стабили затора 2 от токовой перегрузки на заданном уровне, в базовую цепь силового транзистора 4 введен второй резистивный датчик 22 и делитель 23 напряжения, а база транзистора 20 защиты подключается к его выходу. Порог срабатывания защиты выбирается коэффициентом 23 деления напряжения на котором суммируются напряжения с токовых датчиков 19 и 22. Превышение тока в силовой цепи стабилизаСоставитель Г.Мачавариани

Редактор Г.Волкова Техред А.Ач Корректор С.Черни

Заказ 4310/43 . 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, 4

5 1166 тора либо в цепи согласующего транзистора 5 .вызывает отпирание транзистора 20 защиты и переход стабилизатора в режим токоограничения. Применение схемы, основанной на принципе токоограничения, позволяет осуществлять параллельное включение несколь. ких стабилизаторов на одну нагрузку . ( с целью увеличения выходной мощности, обеспечивается достаточное быст- 1О родействие защиты и высокая помехоза084 6 щищенность, так как отключение стабилизатора происходит только при значительном уменьшении сопротивления нагрузки либо перегрева регулирующего транзистора.

Блок защиты предлагаемого источника питания, по сравнению с известным имеет более простое схемное решение, расширены функциональные возможности

/ защиты, что в свою очередь повышает его надежнссть.