Стабилизированный источник питания переменного напряжения

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей - достигается путем синхронизации моментов переключения вспомогательных транзисторов 9, а также обеспечения возможности электронного включения и выключения устройства, и введением в схему регистра хранения 16, дополнительного компаратора 19 с датчиком тока 18 и элемента ИЛИ 20, а также введением новых связей между элементами схемы. 1 ил.

1606966

Из об р ет ени е, от но сит ся к электр отехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

На чертеже приведена электрическая схема устройства.

Устройство содержит стабилизированный преобразователь l постоянного напряжения в переменное на двух силовых транзисторах 2, силовом трансформаторе 3 с выходной обмоткой 4, вход- 1.5 ной обмоткой 5 с обмоткой 6 со средней точкой, обмоткой 7 с отводами, дополнительном транзисторе 8, и вспомогательных транзисторов 9 (где ив количество дискретов, на которое раз- 20 бит диапазон изменения выходного на;пряжения), эмиттеры которых подключены к второму входному выводу 10, коллектор каждого через развязывающие диоды ll соединен с соответствующим симметричным отводом обмотки 7, к крайним выводам обмотки 7, кроме того, подключены коллекторы соответствующего силового транзистора 2, ре-зистивный делитель 12 напряжения, подключенный между входными выводами

10 и 13, и компараторов 14, инверсные входы которых подключены к соответствующим отводам резистивного делителя 12, а прямые входы — к источнику 15 опорного напряжения, состоящего из резистора и стабилитрона, выходы каждого из компараторов поцключены к соответствующему информационному входу введенного Регистра 16 40 хранения, единичный установочный вход которого подключен к выводу 17 включения устройства, выходы (в данном случае инверсные) регистра 16 через согласующие элементы (не показаны) под- 45 ключены к входам соответствующих силовых транзисторов 9 (в случае применения полевых транзисторов в качестве силовых транзисторов 9 они подключа-. ются непосредственно к пРямым выходам реги тра 16), датчик 18 тока, включающий ь цепь протекания тока потреба ления устройства, к выводам датчика

I8 тока выходами подключен дополнительно введенный компаратор 19, выход

55 которого через элемент ИЛИ 20 свя.зан с нулевым установочным входом регист-. ра lб,который связан через элемент

ИЛИ 20 с выводом 21 выключения.устройства, тактовый вход регистра 16 подключен к выходу стабилизированного преобразователя 1, являющемуся эмиттером второго силового транзистора, При этом эмиттер транзистора 8 через стабилитрон 22, а база - через первый резистор 23 соединены со средней точкой обмотки 6, база транзистора 8 через второй резистор 24 и диоды 25 и 26 подключена к крайним выводам обмотки 6. Обмотка 5 через третий резистор 27 подключена к базам транзисторов 2, которые через третий 28 и четвертый 29 диоды соединены с коллектором транзистора 8.

База-эмиттерные переходы транзисторов 2 зашунтированы пятым 30 и шестым 3 диодами, а база-коллекторный переход первого силового транзистора

2 зашунтирован четвертым резистором 32, Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

В исходном состоянии резистор 16 устанавливается, например, подачей импульсного сигнала на вывод 21 выключения через элемент ИЛИ 20 в нулевое состояние, при этом все силовые транзисторы 9 закрыты и на стабилизированный преобразователь 1 напряжение питания не поступает, При подаче импульсного сигнала на вывод 17 включения регистр 16 устанавливается в единичное положение, открывая силовые транзисторы 6, при этом начинает работать стабилизированный преобразователь 1 в автоколебательном режиме. Выходной сигнал стабилизированного преобразователя

1 с эмиттера силового транзистора

2 поступает на тактовый вход регистра 16, фиксируя состояние компараторов 14 в регистре 16 один раз в каждый период колебаний преобразовате" ля 1. Если входное напряжение минимальное, То все компараторы 14 имеют на выходе единичное состояние и в ре,т гистр 16, записываются "единицы, соответственно, все силовые транзисторы 9 открыты, но ток протекает только через один транзистор. Допустим, открывается левый по чертежу силовой транзистор 2. Ток, протекающий через датчик 18 тока, через .входную обмотку 5 силового трансформатора 3, через левый по чертежу развязывающий диод ll и силовой транзистор 9, замы-. кается на второй входной вывод 10.

06966 6 ства остается постоянным, поскольку коэффициент трансформации от входной обмотки 5 к вторичным обмоткам не ме5 няется, а напряжение на этой обмотке стабилизируется за счет слежения за ее величиной транзистором 8.

При дальнейшем повышении входного напряжения до верхйего предела происходит последовательное отключение силовых транзисторов 9. На верхнем пределе (ниже 32 В) остается включенным только силовой транзистор 9, подключенный через средний развязывающий диод !1 к средней точке обмотки 6 силового трансформатора 3. При этом каждый раз при приближении входного напряжения (снизу) к новому пределу паде.ие напряжения на силовых

20 транзисторах 2 увеличивается (за

30

40

55 обмотки 7 (до первого отвода) последовательно с входной обмоткой 5 силового трансформатора 3 и, соответственно, Все остальные развязывающие диоды ll при этом заперты более положительным потенциалом относительно входного вывода 10, возникающем на остальных отводах обмотки 7 силового трансформатора 3. Во втором полупериоде открыты соответственно правые по чертежу транзистор 2 и развязывающий диод 11, а остальные развязывающие диоды ll закрыты.

Таким образом, в каждый момент времени ток через силовые транзисторы 2.замыкается на входной вывод 10 только через один (в данном случае левый по чертежу) силовой транзистор

9, хотя открыты все силовые транзисторы 9.

Стабилизация выходного напряжения устройства осуществляется за счет фиксации положительных полупериодов напряжения на базах силовых транзисторов 2 транзистором 7 в стабилизированном преобразователе l..

Делитель !2 выходного напряжения выбран таким образом, чтобы при повышении напряжения на определенную величину, выбранную в качестве дискрета, происходило последовательное отключение (сверху вниз по чертежу) компараторов 14 из-за превьппения напряжения на их инверсном входе напряжения с выхода источника !5 опорного напряжения на их прямом входе. Например, число дискретов равно 4, дискрет равен 3 В, а диапазон изменения входного напряжения — в пределах от

20 до 32 В. При этом пороги отключения компараторов выбираются соответственно 23, 26, 29 и 32,В. Таким о6разом, при превышении напряжения входного 23 В произойдет отключение первого компаратора I 4 (верхнего по чертежу) соответственно, после перезаписи его состояния в регистр 16 отключается левый по чертежу силовой транзистор 9. Ток cHJIoBblx транзисторов 2 в этом случае замыкается через первые (слева и справа от крайних выводов) отводы обмотки 7 силового трансформатора 3, следующие развя" эывающие диоды II и силовой транзистор 9, что приводит к включению части к снижению коэффициента трансформации напряжения к вторичным обмоткам.

При этом выходное напряжение устройсчет действия стабилизации напряжения на входной обмотке 5), а после переключения на следующий отвод обмотки

7 уменьшается до минимального необходимого значения. Также происходит соответствующее уменьшение потребляемого тока устройством, сохраняя постсянным потребление мощности с входа. Таким образом, при изменении входного напряжения прсисходит грубая регулировка напряжения посредством переключения отводов обмотки 7 силового трансформатора 3 и поддержание постоянного напряжения на нагрузке за счет стабилизации напряжения на входной обмотке 5. Поскольку переключение силовых транзисторов 9 происходит синхронно с силовым транзистором

2 не более одного раза в период автоколебаний преобразователя !, то возможность несимметричной работы преобразователя в предлагаемом устройстве исключается, это повышает надежность устройства. !

Кроме того, подключение силовых транзисторов 9 через развязывающие диоды 11 к симметричным отводам обмотки ? в предлагаемом устройстве позволяет исключить из контура стабилизации нестабильность падения напряжения на силовых транзисторах 9 и развязывающих диодах Il позволяя отслеживать напряжение непосредственно на входной обмотке 5. Зто позволяет исключить дополнительную обмотку, упрощая аппаратуру.

Цри превьппении входным напряжением установленного верхнего предела (на1606966 пример, 32 BP)запирается последний (правый по чертежу) силовой транзистор 9 и устройство отключается. Таким образом происходит защита устройства от перенапряжения.

При перегрузке по току в нагрузке падение напряжения на датчике 18 тока достигает порога срабатьвания (который может быть увеличен подвеI дениеМ -через делитель положительного напряжения на его инверсный вход) дополнительного компаратора 19, сигналом с выл ода которого через элемент

20 происходит сброс регистра 16 в нулевое состояние и, соответственно, отключение устройства.

Таким образом, происходит защита устройства от перегрузки по току,,Пля повторного запуска необходимо после устранения причин перегрузок подать импульсный сйгнал на вывод 17 включения устройства.

Таким образом, наряду с защитой оТ перегрузок в предлагаемом устрой- 25 стве расширены функциональные возможности, введены возможности электронного включения и выключения устройства, 30

При необходимости автоматического возврата в рабочий режим после устранения перегрузок в устройство может быть введен запускающий резистор, подключенный между эмиттером и коллектором правого по чертежу силового транзистора 9.

Ф о р м у,л а и з о б р е т е н и я

Стабилизированный источник питания переменного напряжения, содержащий стабилизированньФ преобразова.тель, выполненный на двух силовых транзисторах, трансформаторе, дополнительном транзисторе., стабилитроне, шести диодах, четырех резисторах, причем трансформатор состоит иэ входноР обмотки, обмотки со средней точкой, обмотки с отводами по числу ступеней регулирования и выходной обмотки, соединенной с выходными выводами; эмиттер дополнительного транзистора через стабилитрон, а база через первый резистор подключены к 55 средней точке обмотки со средней точкой, которая связана с первым входным выводом, база дополнительного транзистора через последовательные цепи из второго резистора и перного и второго диодов подключена к соответствующим концам обмотки со средней точкой, опорная обмотка через третий резистор подсоединена к базам силовых транзисторов, которые через третий и четвертый диоды соединены с коллектором дополнительного транзистора, база-эмиттерные переходы силовых транзисторов зашунтированы соответственно пятым и шестым диодами, а база-коллекторный перехоц первого силового транзистора зашунтирован четвертым резистором, при этом отводы обмотки с отводами через разделительные диоды поцключены к коллекторам соответствующих вспомогательных транзисторов, эмиттеры которых ооьединены и подключены к второму входному выводу, резистивный делитель, крайние выводы которого подключены между первым и вторым входными выводами, а соответствующие выходы подсоединены к первым входам соответствующих компараторов, число которых соответствует числу вспомогательных транзисторов, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в него введены регистр хранения,.датчик тока, дополнительный компаратор, элемент

ИЛИ и источник опорного напряжения, причем выход источника опорного напряжения подключен к вторым входам компараторов, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами регистра хранения, единичный установочный вход которого под-, ключен к выводу включения источника питания, а нулевой установочный вход — к выходу элемента ИЛИ, один вход которого подключен к выходу дополнительного компаратора, а другой— к управляющему выводу источника питания, входы дополнительного компаратора подключены к выводам датчика тока, включенного в шину питания, базы вспомогательных транзисторов подсоединены к соответтвующим выходам регистра хранения, коллекторы первого и второго силовых транзисторов соединены с крайними выводами обмотки с отводами, их эмиттеры подключены к крайним выводам обмотки со средней точкой, а эмиттер второго силового транзистора соединен с тактовым входом регистра хранения,