Источник питания с блоками защиты и управления

 

Изобретение относится к электротехнике - защите нагруэки постоянного тока от перенапряжения и перегрузки по току. Цель изобретения - повышение быстродействия, надежности КПД, а также обеспечение работы устройства при пробое регулирующего транзистора стабилизатора напряжения. Устройство выполнено на интегральных микросхемах. Оно содержит выпрямитель (Б) 1 с конденсатором (К) 2, к которому подключены датчик 5 перенапряжения и датчик токовой перегрузки (ДТП). 7, стабилизатор напряжения (СН) 3 и нагрузка (Н) 4. Вход В I присоединен к одной вторичной обмотке трансформатора 19, к другой вторичной обмотке которого через блок управления 9 подключен ДТП 7. Принудительный разряд К 2 при перегрузке по току и при перенапряжении на Н 4 повьшает быстродействие устройства. o (Л 26 -tg/ IvS/ VK/I Irt t rw X i -г::.™ - I : 1 j« Ы-r I ; .....-.- . . I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО1.1, ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (с, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3757500/24-07 (22) 21.06.84 (46) 07.05.86. Бюл. 9 17

{72) В.T.Òàðàñîâ (53) 621. 316.925 (088. 8) (56) Авторское .свидетельство СССР

N9 783773, кл. G 05 F 1/58, 1980.

Обмен опытом в радиопромышленности, М., 1981 Ф 10, c.. 57. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С БЛОКАМИ ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике — защите нагрузки постоянного тока от перенапряжения и перегрузки по току. Цель изобретения — повышение быстродействия, надежности КПД, ÄÄSUÄÄ 1229745 А1 (д1) q G 05 F 1/58, Н 02 Н 3!20 а также обеспечение работы устройства при пробое регулирующего транзистора стабилизатора напряжения. Устройство выполнено на интегральных микросхемах, Оно содержит выпрямитель (В) 1 с конденсатором (К) 2, к которому подключены датчик 5 перенапряжения и датчик токовой перегрузки (gTTI) 7, стабилизатор напряжения (CH) 3 и нагрузка (Н) 4. Вход В 1 присоединен к одной вторичной обмотке трансформатора 19, к другой вторичной обмотке которого через блок управления 9 подключен ДТП 7. Принудительный разряд К 2 при перегрузке по току и при перенапряжении на Н 4 повышает быстродействие устройства.

Выполнение ДТП 7 в виде дросселя по- ту нагрузки от перегрузки и перенапвышает КПД устройства. Выбср опти- ряжения при пробое регулирующего мальнога времени восстановления пос- транзистора стабилизатора напряжения. ле перегрузки повышает его надеж- 1 ность, Устройство обеспечивает эащиФ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты нагрузки постоянного тока от перенапряжений и перегрузки по току, Цель изобретения — обеспечение за- щиты нагрузки постоянного тока от перенапряжения и перегрузки по току при пробое регулирующего транзистора стабилизатора напряжения, повышение

10 бытродействия, надежности и КПД.

На чертеже представлена схема источника питания с блоками защиты и управления.

Источник питания содержит управляемый мостовой первый выпрямитель 1, ll5 выход которого шунтирован первым конденсатором 2 и подключен к входу стабилизатора 3 напряжения, к выходу

4 которого параллельно:нагрузке 4 подключен датчик 5 перенапряжения с выходом на фототиристоре первого оптрона б,датчик токовой перегрузки 7 с выходом на фототиристоре второго оптрона 8, блок управления 9 с выходом на фототиристоре третьего оптрона 10, выводами подключенном к управляющему входу первого выпрямителя 1, первый 11 и второй 12 стабилитроны, первый 13, второй 14, третий

15, четвертый 16 17 и третий 18 конденсаторы, трансформатор 19, первый 20, второй 21 и третий 22 тирис горы, мостовой втараи выпрямитель 23, фототиристорный четвертый оптрон 24, диод 25 и стабилизированный источник 26 с выходом на постоянном таке.

Вход стабилизатора 3 напряжения шунтирован цепочкой иэ последователь на соединенных первого резистора 13

40 и первого тиристора 20, анодом первого тиристора 20 подключенной к плюсовому входу стабилизатора 3 нап. ряжения и к анодам фотатиристоров 4 первого 6 и второго 8 оптронов, а управляющим электродом — к катодам этих фатотиристоров, Датчик 7 токовой перегрузки выполнен в вице дросселя 27 насыщения, обмотка постоянного тока которого включена между минусовым выходом первого выпрямителя

1 и минусовым входом стабилизатора 3 напряжения, а обмотка переменного тока, соединенная последовательно с вторичной обмоткой 28 трансформатора

19, roäêëþ÷åíà к входу второго выпрямителя 23, между плюсовым и минусовым выходами которого параллельно включены второй конденсатор 17,, второй ре-, зистор l4 и цепочка из последовательна соединенных светодиодов второго 8 и четвертого 24 оптронов, третьего резистора 15 и анода-катода второго тиристора 1, управляющий электрод которого через анод-катод первого стабилитрона 11 соединен с плюсовым выходом второго выпрямителя 23. Блок 9 управления выполнен в виде стабилизированного источника 26, входом подключенного к силовому входу первого выпрямителя 1, плюсовым выходом через анод-катод светодиода третьего оптрана 10 — к общей точке катода светодиода четвертого оптрона 24 и третьего резистора 15, минусовым выходом через катод-анод третьего тиристора 22 — к общей точке анода второго тиристора 21 и третьего резистора 15, при этом управляющий электрод третьего тиристара 22 через последовательно соединенные анод-катод второго стабилитрона 12, четвертый резистор 16 и катод-анод диода

25 подключен к одному иэ входов ста- билизированного источника 26, между катодами второго стабилитрана 12 и третьего тиристора 22 включен третий конденсатор !8, с катодом второго стабилитрана 12 соединен анод фототиристора четвертого оптрона 24, а! 229745 с катодом третьего тиристора 22 со— единен катод фототиристора четвертого оптрона 24.

При большом внутреннем сопротивлений первого выпрямителя 1 первый резистор 13 может отсутствовать.

Источник питания работает следующим образом.

При подаче напряжения на силовой вход выпрямителя 1 конденсатор 18 заряжается через диод 25, резистор

16, стабилизированный источник 26.

При достижении заданного уровня напряжения на конденсаторе 18 пробивается стабилитрон 12, тиристор 22 открывается. После этого по цепи, включающей светодиод оптрона 10, резистор 15, тиристор 22, начинает протекать постоянный ток от стабилизированного источника 26. Фототиристор оптрона 10 включает выпрямитель 1, после чего конденсатор 2 заряжается и стабилизатор 3 напряжения начинает нормально функционировать.

При перенапряжении на нагрузке в датчике 5 перенапряжения включается оптрон 6, фототиристор которого включает тиристор 20, который ограничивает напряжение на входе стабилизатора 3 напряжения, так как величина резистора 13 выбирается на несколько порядков меньше сопротивления нагрузки 4.

При включении тиристора 20 происходит разряд конденсатора 2 по цепи, включающей тиристор 20, резистор 13, обмотку постоянного тока дросселя 27.

Так как ток разряда значительно превышает ток нагрузки, то сердечники дросселя 27 насыщаются,, происходит перераспределение переменного напряжения вторичной обмотки 28 между обмоткой переменного напряжения дросселя 27 и входом выпрямителя 23.

При насыщении сердечников дросселя 27 переменное напряжение на входе выпрямителя 23 резко возрастает, увеличивается постоянное пульсирующее напряжение на его выходе. При достижении определенного уровня напряжения на конденсаторе 17 происходит пробой стабилитрона 11, при этом тиристор 21 открывается, конденсатор

17 начинает разряжаться через свето- диод оптрона 8, светодиод оптрона 24, резистор 15, тиристор 21. Так как резистор 15 является одновременно наг-"" рузкой стабилизированного источника

26 и выпрямителя 23, выходное напряжение которого больше выходного напряжения стабилизированного источника

26, то тиристор 2? закроется, оптрон

10 также закроется и его фототирис— тор закроет выпрямитель 1.

При этом фототиристор оптрона 24 разряжает конденсатор 18, а фототиристор оптрона 8 включает тиристор

20, хотя в данном случае он уже включен фототиристором оптрона 6.

В результате того, что выпрямитель 1 закрыт, конденсатор 2 разрядился, ток подмагничивания сердечников дросселя 27 становится равным нулю„ происходит обратное перерас— пределение переменного напряжения вторичной обмотки 28 между обмоткой переменного напряжения дросселя 27 и входом выпрямителя 23.

В результате такого обратного перераcFFpeделения напряжение на входе выпрямителя 23 становится недостаточным для удержания тиристора 2 1 в открытом состоянии, он закрывается, светодиоды оптрона 8 и оптрона 24 также закроются. Затем фототиристор оптрона 8 закроется, так как цепь, к которой он подключен, в данный момент обесточена (выпрямитель 1 закрыт, конденсатор 2 разряжен), по этой причине также закроется фототиристор огтрона 6, Фототиристор оптрона 24, в открытом состоянии шунтирующий конденсатор 18, также закроется в момент отсутствия входного напряжения, осуществляющего заряд конденсатора 18 (напряжение на конденсатор 18 подает40 ся от однополупериодного выпрямителя, содержащего диод 25 и резистор 16).

После того как фототиристор оптрона 24 закроется, начнется заряд конденсатора 18, и при достижении на

45 нем заданного уровня напряжения произойдет пробой стабилитрона 12 и включение устройства в укаэанной последовательности, Подбирая величины резистора 16 и конденсатора 18, можSO но регулировать время восстановления источника (пребывания источника в отключенном состоянии).

Если причинавозникновения перенапряжения нанагрузке неустранена,то

55 снова произойдетотключение источника.

При перегрузке по току произойдет насыщение сердечников дросселя 27 и осуществляется аналогичный процесс.

1229745

В этом случае включение тиристора 20 осуществляет фототиристор оптрона 8.

Изменяя число витков обмотки постоянного тока дросселя 27 или величину 5 резистора 14, можно выбрать определенное значение тока нагрузки, при котором срабатывает схема защиты, Таким образом, положительный эффект изобретения заключается в том, что источник питания с блоками защиты и управления обеспечивает защиту нагрузки отперенапряжения иперегрузки по токупри пробоерегулирующего транзистора стабилизатора напряжения.

Принудительный разряд конденсатора 2 при перегрузке по току или перенапряжении на нагрузке 4, а также отсутствие контактных элементов повышают быстродействие защиты.

Возможность выбора оптимального времени восстановленияпосле перегрузки повьппает надежность источника за счет того,что при перегрузке уменьшается число импульсов перенапряжений, возникающих в цепях питания нагрузки.

Напичие в датчике токовой перегрузки 7 дросселя насьпцения повьш ает

КПД устройства, так как по сравнению с датчиками тока на резисторах исклю- З0 чаются дополнительные потери активной мощности.

Ф о р м у л а и з о брет ения

Источник питания с блоками защиты и управления, содержащий управляемый мостовой первый выпрямитель, выход которого шунтирован первым конденсатором и подключен к входу стабилиза- 40 тора напряжения, к выходу которого параллельно нагрузке подключен датчик перенапряжения с выходом на фототиристоре первого оптрона, датчик токовой перегрузки с выходом на фототи- <5 ристоре второго оптрона, блок управления с выходом на фототиристоре третьего оптрона, выводами подключенном к управляющему входу первого выпрямителя, два стабилитрона, четыре резис- 50 тора, второй и третий конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения защиты нагрузки постоянного тока от перенапряжения и перегрузки по току при пробое регу- 55 лирующего транзистора стабилизатора напряжения, повьппения быстродействия, надежности КПД, в него введены трансформатор, три тиристора, мостовой второй выпрямитель, фототиристорный четвертый оптрон, диод и стабилизированный источник с выходом на постоянном токе, вход стабилизатора напряжения шунтирован цепочкой из последовательно соединенных первого тиристора и первого резистора, анодом первого тиристора подключенной к плюсовому входу стабилизатора напряжения и к анодам фототиристоров первого и второго оптронов, а управляющим электродом — к катодам этих фототиристоров, датчик токовой перегрузки выполнен в виде дросселя насыщения, обмотка постоянного тока которого включена между минусовым выходом первого выпрямителя и минусовым входом стабилизатора напряжения, а обмотка переменного тока, соединенная последовательно с вторичной обмоткой трансформатора, под— ключена к входу второго выпрямителя, между плюсовым и минусовым выходами которого параллельно включены второй конденсатор, второй резистор и цепочка из последовательно соединенных светодиодов второго и четвертого оптронов, третьего резистора и анода— катода второго тиристора, управляющий электрод которого через анод †катод первого стабилитрона соединен с плюсовым выходом второго выпрямителя, а блок управления выполнен в виде укаэанного стабилизированного источника входом подключенного к силовому входу первого выпрямителя, плюсовым выходом через анод-катод светодиода третьего оптрона — к обшсй точке катода светодиода четвертого оптрона и третьего резистора, минусовым выходом через катод-анод третьего тиристора — к общей точке анода второго тиристора и третьего резистора, при этом управляющий электрод третьего тиристора через последовательно соединенные анод-катод второго стабилитрона, четвертый резистор и катод-анод диода подключен к одному из входов стабилизированного источника, между катодами второго стабилитрона и третьего тиристора вкпючен третий конденсатор, с катодом второго стабилитрона соединен анод фототиристора четвертого оптрона, а с катодом третьего тиристоракатод этого фототиристора.