Стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - повьппение надежности работы и расширение функциональных возможностей. Для этого стабилизированный источник питания имеет источник 7 опорного напряжения, токостабилизирующие источники 14 и 19, резистивные датчики 6 и 21 тока,резистивные сумматоры 10, 24 и 30 разнополярных напряжений на входе схем сравнения (компараторов) и логический элемент 27, реализующий функцию элемента 3 ИЛИ на выходе компараторов. Суммирование сигналов с резистивных датчиков тока и разнополярных плеч стабилизатора обеспечивает защиту его от токрв к.з. и перегрузки, а также защиту нагрузки от перенапряжения и от пропадания напряжения одного из плеч источника. Порог срабатывания защиты легко перестраивается переменными резисторами в зависимости от условий применения. 1 ил. (Л с г1г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

SU 1 4340

Ш 4 G 05 F 1 585 1 569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3915251/24-07 (22) 18.06. 85 (46) 07. 10. 87. Бюл. У 37 (72) И.В.Пякилля и В.М.Скворцов (53) 621,316.722 ° 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 983683, кл. G 05 F 1/569, 1983.

Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых интегральных схем. M. Радио и связь, 1981, с. 157-158, рис. 6.10. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (5?) Изобретение относится к электротехнике. Цель — повышение надежности работы .и расширение функциональных возможностей. Для этого стабилизированный источник питания имеет источник 7 опорного напряжения, токостабилиэирующие источники 14 и 19, резистивные датчики 6 и 21 тока,резистивные сумматоры 10, 24 и 30 разнополярных напряжений на входе схем сравнения (компараторов) и логический элемент 27, реализующий функцию элемента 3 ИЛИ на выходе компараторов.

Суммирование сигналов с резистивных датчиков тока и раэнополярных плеч стабилизатора обеспечивает защиту его от токов к.з. и перегрузки, а также защиту нагрузки от перенапряжения и от пропадания напряжения одного из плеч источника. Порог срабатывания защиты легко перестраивается перемен- с ными резисторами в зависимости от ус В ловий применения 1 ил

134

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухполярного стабилизированного источника постоянного напряжения в различной радиотехнической апп ар а туре .

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежно ст и. 1

На чертеже представлена электрическая схема стабилизированного источника питания.

Стабилизированный источник питания содержит силовой трансформатор 1, вы— ходная обмотка которого имеет среднюю точку, а выходы обмотки соединены с входами выпрямительного моста 2, выполненного на четырех диодах, между положительным и отрицательным выходами которого и средней точкой вы— ходной обмотки силового трансформатора включены конденсаторы 3 и 4,,причем положительный выход выпрямителя соединен с коллектором составного транзистора 5 п-ргп-типа проводимости, эмиттер которого соединен через датчик 6 тока с источником 7 опорного напряжения, с делителем 8 напряжения, с конденсатором 9 фильтра выходного напряжения, с одним из входов резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений 10 и с клеммой 11 выходного напряжения положительной полярности.

Выход источника 7 опорного напряжения .соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 12, инвертирующий вход которого соединен с выходом делителя 8 напряжения, а выход операционного усилителя 12 через резистор 13 соединен с базой составного транзистора 5, а через стабилизатор 14 тока — с положительным выходом выпрямйтельного моста 2„, с конденсатором 15, отрицательный вход которого соединен со средней точкой выходной обмотки силового трансформа— тора 1.

Выход первого резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений соединен с инвертирующим повторителем 16 напряжения,, выход которого через резистор I7 соединен с базой составного транзистора 18 р-и-р-типа проводимости посредством стабилизатора 19 тока, с отрицательным выходом выпрямительного моста 2 и с конденсатором 20, отрицательный вход которого соединен

3406

2 со средней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1.

Эмиттер составного транзистора I B

5 через датчик 21 тока соединен с клеммой 22 выходного напряжения отрицательной полярности, с конденсатором

23 фильтра выходного напряжения, второй вход которого соединен со средней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1, и с другим входом первого резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений.

К эмиттеру составного транзисто15 ра 5 подключен один вход второго резистивного сумматора 24, другой вход которого подключен к клемме 22 выхоцного напряжения отрицательной полярности, выход которого. подключен к не20 инвертирующему входу первого компаратора 25, выход которого через резистор 26 соединен с первым входом элемента ЗИЛИ 27, выход которого соединен с базой транзистора 28 и-р-и-типа

25 проводимости, коллектор которого соединен с базой составного транзистора

5, а эмиттер через резистор 29 — со средней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1.

30 Третий резистивный сумматор 30 разнополярных напряжений подключен одним входом к эмиттеру составного транзистора 18, вторым входом — к клемме 11 выходного напряжения полод5 жительной полярности, а выходом — к инвертирующему входу второго компаратора 31, выход которого через резистор 32 соединен с вторым входом элемента ЗИЛИ 27, третий вход кото10 рого соединен с управляющей клеммой

33 и является . управляющим входом.

На выходе выпрямительного моста 2 включен источник 34 стабилизированного двухполярного напряжения °

Стабилизаторы 14 и 19 тока выполнены на полевых транзисторах с п и р-каналами. Стабилизаторы тока на полевых транзйсторах выполнены по схеме без вспомогательного напряжения. Входом стабилизаторов тока является исток транзисторов, а выходом — затвор данных транзисторов, который соединен с истоком через резистор ..Характеристика стабилизаторов тока приближается к идеальной, т.е. сопротивление стабилизатора тока бесконечно, а выходной исток — величина постоянная при беспредельном увеличении сопротивления резистора, вклю1343406 ченного между истоком и затвором полевого транзистора. Применение полевых транзисторов с п и р-каналами обусловлено разными знаками постоянного напряжения в соответствующих местах применения.

Резистивные датчики 6 и 21 тока представляют собой резисторы с сопротивлением, близким к нулю. При прохождении тока через резистор на входе резистора напряжение больше чем на выходе. По разнице напряжений можно определить ток в нагрузке.

Резистивные сумматоры 10, 24 и 30 разнополярных напряжений представляют собой делители напряжения, состоящие из последовательно соединенных двух резисторов, выходами оумматоров являются точки соединения резисторов, при этом напряжение точек равно

U,= (1+U) +(V,), (1) где U — напряжение на выходе суммаЬ тора, (+V,) и (-U ) — напряжения на первом и вто2 ром входах соответственно относительно общей шины.

Если в выражении (1) напряжение положительной полярности относительно общей шины, образованной средней точкой выходной обмотки силового трансформатора 1, конденсаторами 3 и 4, больше по величине напряжения отрицательной полярности, на выходе сумматора — напряжение положительное и наоборот.

Инвертирующий повторитель 16 напряжения повторяет (по величине) напряжения на выходе операционного усилителя 12, собран на операционном усилителе, неинвертирующий вход которого через резистор соединен с общей точкой стабилизированного источника напряжения, и по принципу работы представляет собой компаратор, который выполняет роль инвертирующего повторителя.

Компараторы 25 и 31 выполнены на операционных усилителях, инвертирующий и неинвертирующий входы которых через резисторы соединены с общей шиной.

Элемент ЗИЛИ 27 представляет собой совокупность трех диодов, катоды которых объединены и являются выходом элемента, а аноды являются его входами.

Стабилизированный источник напряжения работает следующим образом.

При нормальном режиме работы с выходной обмотки силового трансформатора 1 переменное напряжение поступает на выпрямительный мост 2, на выходе которого постоянное напряжение положительной и отрицательной полярности сглаживается конденсаторами 3 и 4 со- ответственно, при этом конденсаторы

3 и 4 вместе со средней точкой вторичной обмотки трансформатора 1 обра.— зуют общую шину, относительно которой напряжение на выходе выпрямительного моста 2 будет двухполярным. Двухполярное напряжение подается на коллекторы составных транзисторов 5 и 18 соответственно, а также на входы стабилизаторов 14 и 19 тока и базы указанных составных транзисторов. Кроме того, .оно подается на двухполярньгй источник 34 стабилизированного напряжения, который состоит из резисторов и стабилитронов и с которого стабилизированным напряжением питаются операционные усилители.

Операционный усилитель 12 является детектором ошибки, т.е. следит за изменением напряжения на клемме 11 относительно опорного напряжения, подающегося на неинвертирующий вход операционного усилителя 12 с источника 7 опорного напряжения. С выхода операционного усипителя 12 через токоограничивающий резистор t3 напряжение подается на базу составного транзистора 5, с эмиттера которого напряжение через резистивный датчик

6 тока подается на выходную клемму 11 и на один из входов резистивного сумматора 10 разнополярных напряжений, на выходе которого в момент включения появляется положительное напряжение, которое подается на инвертирующий вход операционного усилителя инвертирующего повторителя 16, с выхода которого отрицательное напряжение через токоограничивающий резистор 7 подается в базу составного транзистора 18.

В базу транзистора 18 .стабилизатор 19 тока подает постоянный (независящий от изменения входного напряжения) уровень тока, в результате чего отрицательное напряжение через резистивный датчик 21 тока подается на клемму 22. При этом уровень напряжения, поступающии на входы компара1343406 торов 25 и 31 с выходов резистивных сумматоров, ниже уровня срабатывания компараторов, поэтому система защиты в данном случае не оказывает влияние на работу.

При перегрузке или коротком замыкании на выходах резистивных сумматоров 24 и 30 появляется напряжение, в результате чего срабатывает первый компаратор 25 либо второй компаратор

31, с выходов которых положительное напряжение через резистор 26 или 32 подается на первый или второй вход элемента ЗИЛИ 27, с выхода которого напряжение подается на базу транзистора 28, вследствие чего уменьшается потенциал базы составного транзистора 5. Напряжение на эмиттере составного транзистора 5 равно

U Пб Пп (2) где U — напряжение на эмиттере;

U> — напряжение на базе;

U — падение напряжения на сосп тавном транзисторе.

Из выражения (2) видно, что если напряжение базы составного транзистора 5 уменьшается и стремится к нулю, напряжение на клемме 11 также стремится к нулю, в результате чего напряжение на выходе реэистивного сумматора 10 отрицательно, т.е. на выходе инвертирующего повторителя положительное напряжение, составной транзистор 18 закрывается до уровня, при котором напряжение на клемме 11 равно напряжению на клемме 22. Напряжения на выходах резистивных суммато- ров 24 и 30 равны

U (+iU ) (022) (3)

ЦЬ (Б«) (022) где U и U — напряжения на выходах сумматоров 24 и 30 соответственно; (+U „ )и(+У, ) — напряжения на входе и выходе соответственно резистивного датчика

6 тока; (-022) и (— U„) — напряжения на входе и выходе соответственно резистивного датчика

21 тока.

Поскольку резистивные датчики тока имеют сопротивление, отличное от нуля, напряжения на входах датчиков больше напряжения на выходах датчиков (+U,, ) > (+V„ ) (4) (+U ) = (+U, )+ I х Кь (5) где I — ток, протекающий по резистив6 ному датчику 6 тока;

R — сопротивление резистивного ь датчика 6 тока.

При перенапряжении одного из плеч (в результате наводок, одиночных им10 пульсов и т.д.) иэ выражения (3) видно, что сработает компаратор 25 или 31 и уменьшит напряжение на выходе стабилизированного источника напряжения .

При пропадании одного из напряжений (+) или (-) на выходе устройства защита сработает аналогично описанному.

Стабилизированный источник напря20 жения возвращается в нормальный режим работы автоматически при снятии перегрузки, короткого замыкания. Резистор 29 определяет необходимый режим работы защиты, в зависимости от его сопротивления изменяется характеристика защиты и график зависимости гока в нагрузке при коротком замыкан:ни.

При отсутствии резистора 29 ток и напряжение в нагрузке при коротком заЗО мыкании стремятся к нулю.

В режиме дистанционного управления при подаче положительного напряжения на управляющий вход 33 напряжение на выходных клеммах 11 и 22 устройства

З5 равно нулю.

Предлагаемое устройство обеспечuвает защиту от перегрузки, перенапряжения, пропадания одного из напряжений на выходе, что нельзя допустить

40 при питании нагрузки двухполярным напряжением, позволяет повысить надежность. Возможность дистанционного управления расширяет функциональные возможности стабилизированного источ45 ника напряжения.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питабд ния, содержащий силовой трансформатор, выходная обмотка которого имеет среднюю точку, а ее крайние выводы соединены с входами выпрямительного моста, конденсаторы, включенные ме>кду средней точкой указанной обмотки и положительным и отрицательным выходами выпрямительного моста, включенный в положительную силовую шину первый составной транзистор и — р-и1343

Составитель С. Горбачева

Редактор П.Гереши Техред Л.Сердюкова

Корректор М.Матьковская

Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4823/49

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, .г. Ужгород, ул. Проектная, 4 типа проводимости, коллектор которого соединен с положительным выходом моста, операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с вы5 ходом делителя напряжения, входами включенного между выходной положительной клеммой и средней точкой выходной обмотки силового трансформатора, источник опорного напряжения, включенный между этой средней точкой и неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого через первый резистор соединен с базой первого составного транзистора, первый 15 стабилизатор тока, включенный между базой первого составного, транзистора и положительным выходом выпрямительного моста, первый конденсатор выходного фильтра, подключенный параллельно делителю напряжения, первый резистивный сумматор разнополярных напряжений, включенный между положительной и отрицательной выходными клеммами, выходом соединен с инверти- 25 рующим входом повторителя напряжения, неинвертирующий вход которого подключен к средней точке выходной обмотки силового трансформатора, а выход через второй резистор — к базе Зц второго составного транзистора р-п-ртипа проводимости, включенного в от.— рицательную силовую шину, второй стабилизатор тока, включенный между базой второго составного транзистора и отрицательным выходом выпрямитель- ного моста, второй конденсатор выходного фильтра, включенный между отрицательной . выходной клеммой и средней точкой вторичной обмотки, о т — 4> л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него

406

8 введены два резистивных датчика тока, второй и третий резистивные сумматоры разнополярных напряжений, клемма для подключения источника управляющего сигнала, два компаратора, элемент ЗИЛИ, три резистора и транзистор и-р-п-типа проводимости, причем первый датчик тока включен между эмиттером :.первого составного транзистора и-р-и-типа проводимости и источником опорного напряжения, а второй датчик тока — между эмиттером второго составного транзистора р-и-ртипа проводимости и отрицательной выходной клеммой, второй резистивный

1 сумматор раэнополярных напряжений одним входом подключен к эмиттеру составного транзистора п-р-п-типа проводимости и другим входом — к от\ рицательной выходной клемме, а вы" ходом — к неинвертирующему входу первого компаратора, выход которого через третий резистор соединен с первым входом элемента ЗИЛИ, выход которого соединен с базой транзистора и-р-итипа проводимости, коллектор которого соединен с базой первого составного транзистора, а эмиттер через четвертый резистор — со средней точкой вы-. ходной обмотки силового трансформатора, третий резистивный сумматор разнополярных напряжений подключен одним входом к эмиттеру второго составного транзистора, вторым входом— к положительной выходной клемме, а выходом — к инвертнрующему входу второго компаратора, выход которого через пятый резистор соединен с вторым входом элемента ЗИЛИ, третий вход которого подключен к клемме для подключения источника управляющего сигнала.