Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры . Цельповышение надежности работы в условиях воздействия электромагнитных импульсов и ядерного излучения с подверженней составных элементов тиристорному эффекту. Устройство содержит датчик 1 тока, стабилизатор 2 напряжения, каскад 3 защиты, усилительный каскад 4, блок 5 задания режима, компаратор 6 верхнего уровня, расширитель 7 сигнала защиты , -блок 8 разрешения, компаратор 9 нижнего уровня, источник 10 опорного напряжения , шину 11 нулевого потенциала. Для вывода элементов стабилизатора 2 и питаемой им аппаратуры из состояния тиристорного эффекта необходимо полное снятие напряжения питания. Это может быть осуществлено путем увеличения длительности сигнала отказа до такого значения , чтобы на выходе стабилизатора 2 действовал отключающий сигнал требуемого уровня после окончания действия сигнал отказа до окончания разряда выходных конденсаторов . Задача снятия до нуля выходного стабилизированного напряжения решается расширителем 7 сигнала защиты. Последний обеспечивает увеличение длительности сигналов отказа, поступающих с компараторов 6, 9 или с внешней связи, при возникновении аномальных явлений в работе стабилизатора 2 или питаемой им аппаратуры . Блок 8 разрешения, формирует сигнал отказа и дает разрешение прохождению сигналов, поступающих с компаратора 9 нижнего уровня и линии внешней связи. Введение блока 8 вызвано необходимостью исключения ложного срабатывания узла защиты при включении стабилизатора . 2 з.п.ф-лы, 2 ил. и Ј 1 ГО ел ю о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 F 1/569

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4816962/07 (22) 23,04.90 (46) 07,04.92. Бюл. (Ф 13 (71) Конструкторское бюро "Луч" (72) С.Н. Поляков (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hb 1136136, кл. G 05 F 1/569, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1476451, кл. G 05 F 1/569, 1987. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель — повышение надежности работы в условиях воздействия электромагнитных импульсов и ядерного излучения с подвержением составных элементов "тиристорному эффекту". Устройство содержит датчик 1 тока, стабилизатор 2 напряжения, каскад 3 защиты, усилительный каскад 4, блок 5 задания режима, компаратор 6 верхнего уровня, расширитель 7 сигнала защиты,,блок 8 разрешения, компаратор 9 нижнего уровня, источник 10 опорного на„„Я „„1725205 А1 пряжения, шину 11 нулевого потенциала.

Для вывода элементов стабилизатора 2 и питаемой им аппаратуры из состояния "тиристорного эффекта" необходимо полное снятие напряжения питания, Это может быть осуществлено путем увеличения длительности сигнала отказа до такого значения, чтобы на выходе стабилизатора 2 действовал отключающий сигнал требуемого уровня после окончания действия сигнал отказа до окончания разряда выходных конденсаторов. Задача снятия до нуля выходного стабилизированного напряжения решается расширителем 7 сигнала защиты.

Последний обеспечивает увеличение длительности сигналов отказа, поступающих с компараторов 6, 9 или с внешней связи, при возникновении аномальных явлений в работе стабилизатора 2 или питаемой им аппаратуры, Блок 8 разрешения. формирует сигнал отказа и дает разрешение прохождению сигналов, поступающих с компаратора 9 нижнего уровня и линии внешней связи. Введение блока 8 вызвано необходимостью исключения ложного срабатывания узла защиты при включении стабилизатора. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1725205

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизирующий источник 5 напряжения постоянноготока, содержащий регулирующий транзистор, соединенный эмиттером с первым выводом для подключения нагрузки, а коллектором через датчик тока — с первым выводом для подключения 10 первичного источника питания, общую шину, расположенную между вторыми выводами для подключения нагрузки и первичного источника питания, усилетель обратной связи, входы которого подключены к выхо- 15 ду устройства и источника опорного напряжения, а выход — к базовой цепи регулирующего транзистора, вспомогательный усилительный транзистор, включенный эмиттер-коллекторным переходом между 20 шиной нулевого потенциала и базой регулирующего транзистора, защитный транзистор, эмиттер-базовый переход которого соединен с выводами датчика тока, а коллектор — с базовой цепью вспомогательного 25 усилительного транзистора.

Недостаток источника напряжения связан с низкой эксплуатационной надежностью, обусловленной отсутствием цепи самоудерживания защитного органа. 30

Наиболее близким к предложенному является стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий стабилизатор напряжения, выход которого соединен с выводами для подключения на- 35 грузки, а питающий вход через датчик тока— с выводами для подключения первичного источника питания, каскад защиты, первый вход которого подключен к выходу датчика тока, усилительный каскад, вход которого 40 соединен с выходом каскада защиты, а выход- с блокирующим входом стабилизатора напряжения, компараторы верхнего и нижнего уровня, сигнальные входы которых, подключены к выходу стабилизатора напря- 45 жения, а опорные входы — к выходу источника опорного напряжения, блок задания режима, входы которого соединены с выходами компараторов верхнего и нижнего уровня, а выход — с вторым входом каскада 50 защиты.

Недостатком известного источника напряжения является отсутствие возможности снятия выходного напряжения до нуля каскадом защиты с последующим самовоз- 55 вратом к нормальному режиму работы стабилизатора.

В известном стабилизирующем источнике напряжения срабатывание защиты при возможном сбое работы стабилизатора приводит к изменению выходного напряжения в пределах допустимых значений пороговых уровней, что вполне удовлетворяет общей постановке указанной задачи, но не удовлетворяет работе аппаратуры в условиях воздействия мощных электромагнитных импульсов и ядерного излучения.

Входящие в современную аппаратуру, в том числе во вторичные источники питания, во многом перспективные элементы

МДП-, МОП-структуры обладают таким отрицательным свойством, как вхождением в "тиристорный эффект" в указанных условиях и отсутствием выхода из него после окончания воздействия. Данное явление заключается в обратимом пробое элементов с соответствующим нарушением функционирования аппаратуы. Нормальное функционирование названных элементов и в целом аппаратуры восстанавливается только после кратковременного снятия с них до нуля напряжения питания, Кроме того, каскад защиты известного устройства характеризуется недостаточной помехоустойчивостью при включении аппаратуры и при переходных процессах, возникающих в первичной сети, Цель изобретения — повышение надежности работы в условиях воздействия электромагнитных импульсов и ядерного излучения с подвержением составных элементов "тиристорному эффекту".

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий стабилизатор напряжения, выход которого соединен с выводами для подключения нагрузки, а питающий вход через датчик тока — с выводами для подключения первичного источника питания, каскад защиты, первый вход которого подключен к выходу датчика тока, усилительный каскад, выход которого соединен с блокирующим входом стабилизатора напряжения, компараторы верхнего и нижнего уровня, сигнальные входы которых подключены к выходу стабилизатора напряжения, а опорные входы — к выходу источника опорного напряжения, блок -адания режима, первый вход которого соединен с выходом компаратора верхнего уровня, а выход — с вторым входом каскада защиты, введены расширитель сигнала защиты и блок разрешения, причем расширитель сигнала защиты включен между выходом каскада защиты и входом усилительного каскада, вход блока разрешения соединен с выходом компаратора нижнего уровня, а выход — с вторым входом блока задания режима.

1725205

Достижению поставленной цели способствует также выполнение блока задания режима с пороговым элементом, включенным в обеих входных цепях, и снабжение блока разрешения дополнительным входом, соединенным с цепью внешнего сигнала отказа, На фиг,1 представлена функциональная схема стабилизирующего источника напряжения постоянного тока; на фиг.2 — пример выполнения принципиальной электрической Схемы источника напряжения.

Стабилизирующий источник содержит датчик 1 (фиг.1) тока, стабилизатор 2 напряжения, каскад 3 защиты, усилительный каскад 4, блок 5 задания режима, компаратор 6 верхнего уровня, расширитель 7 сигнала защиты, блок 8 разрешения, компаратор 9 нижнего уровня, источник 10 опорного напряжения. Общей шиной устройства является шина 11 нулевого потенциала. Выход стабилизатора 2 напряжения соединен с выводами для подключения нагрузкй, а питающий вход через датчик 1 тока — - с: Выводами для подкл ючения первичного источника питания. Первый вход каскада 3 защиты подключен к выходу датчика 1 тока.

Выход усилительного каскада 4 соединен с блокирующим входом стабилизатора 2 напряжения. Сигнальные входы компараторов

6 и 9 соответственно верхнего и нижнего уровня подключены к выходу стабилизатора

2 напряжения, а опорные входы — к выходу источника опорного напряжения. Первый вход блока 5 задания режима соединен с выходом компаратора 6 верхнего уровня, а выход- с вторым входом каскада 3 защиты. Расширитель 7 сигнала защиты включен между выходом каскада 3 защиты и входом усилительного каскада 4. Вход блока 8 разрешения соединен с выходом компаратора 9 нижнего уровня, а выход — с вторым входом блока 5 задания режима.

При практической реализации данного стабилизирующего источника в блоке 8 разрешения использованы разрядный диод 12 (фиг.2) зарядный резистор 13, конденсатор

14 задержки, резистор 15 смещения, режимозадающий резистор 16, транзистор 17задержки, транзистор 18 формирования сигнала отказа, токоограничительный резистор 19, транзистор 20 разрешения, токоограничительный резистор 21, резистор 22 смешения, транзистор 23 управления и резистор 24 смещения, Расширитель 7 сигнала защиты. построен в виде расширяющих конденсатора 25 и резистора 26, В каскаде

3 защиты имеются защитный транзистор 27 и резистивный делитель 28, 29 напряжения.

Блок 5 задания режима включает в себя

50 резистивный делитель 30, 31 напряжения, резистор 32 смешения, режимозадающие транзисторы 33, 34, резистор 35 смешения, пороговый элемент (стабилитрон) 36.

Источник напряжения работаетследующим образом.

Напряжение с выхода стабилизатора 2 поступает на входы компараторов 6 и 9 верхнего и нижнего уровней, где сравнивается с опорным напряжением источника 10, подводящимся к вторым входам компараторов

6 и 9. В нормальном режиме работы на входах блока 5 задания режима и блока 8 разрешения сигналы отказа отсутствуют, блок

5 задания режима закрыт, каскад 3 защиты также закрыт, расширитель 7 сигнала защиты обесточен, на выходе усилительного каскада 4 сигнал защиты отсутствует.

Следовательно, какого-либо влияния на работу стабилизатора 2 не оказывается.

При функционировании аппаратуры в условиях воздействия мощного электромагнитного импульса или ядерного излучения элементы схемы управления стабилизатора

2 и питаемой им аппаратуры могут подвергаться "тиристорному эффекту", вызывающему отклонение выходного напряжения от допустимых значений или появление сигнала отказа, поступающего в защитный орган от питаемой аппаратуры.

При повышении выходным напряжением стабилизатора 2 допустимого значения (перенапряжение Uabx.) на выходе компаратора 6 верхнего уровня вырабатывается сигнал отказа, который при достижении уровня срабатывания порогового элемента 36 в блоке 5 задания режима открывает каскад 3 защиты. Сигнал каскада 3 защиты, увеличенный по длительности расширителем 7, открывает усилительный каскад 4 и закрывает вход стабилизатора 2, выходное напряжение которого спадает до нуля, При снижении выходного напряжения за допустимый уровень (провал Us x) H3 выходе компаратора 9 нижнего уровня IlO является сигнал отказа, который поступает на вход блока 8 разрешения, питаемого служебным напряжением U >. В блоке 8формируется сигнал отказа и дается разрешение его прохождению на второй вход блока 5 задания режима. Последний открывается.

Дальнейшая работа остальных узлов аналогична, в том числе и при поступлении сигнала отказа с внешней связи, При перегрузке или коротком замыкании (к.з.) срабатывает токовая защита, выполненная на датчике 1 тока (например, предохранителе) и каскаде 3 защиты. При этом повышается выходное напряжение датчика 1 тока, каскад 3 защиты открывает1725205

40

50 ся и независимо от длительности открытого состояния каскада 3 на выход усилительного каскада 4 с расширителя 7 сигнала защиты поступает сигнал, длительность которого обеспечивает закрывание входа стабилизатора 2 до полного спада выходного напряжения стабилизированного источника.

В дальнейшем, при отсутствии перенапряжения, провала, перегрузки или внешнего сигнала отказа происходит автоматический возврат к нормальной работе стабилизатора 2.

В случае длительного присутствия перегрузки или к.з. произойдет выжигание датчика тока (предохранителя).

Таким образом, данное техническое решение, кроме выполнения функций защиты элементов стабилизатора и элементов нагрузки, обеспечивает выключение стабилизированного источника с последующим автоматическим восстановлением функционирования после воздействия экстремальных внешних факторов, что расширяет область применения аппаратуры.

Формула изобретения

1, Стабилизирущий источник напряжения постоянного тока, содержащий стабилизатор напряжения, выход которого соединен с выводами для подключения нагрузки, а питающий вход через датчик тока— с выводами для подключения первичного источника питания, каскад защиты, первый вход которого подключен к выходу датчика тока, усилительный каскад, выход которого соединен с блокирующим входом стабилизатора напряжения, компараты верхнего и

5 нижнего уровней, сигнальные входы которых подключены к выходу стабилизатора напряжения, а опорные входы — к выходу источника опорного напряжения, блок задания режима, первый вход которого соеди10 нен с выходом компаратора верхнего уровня, а выход — с вторым входом каскада защиты, отл ич а ю щи и и с я тем, что, с целью повышения надежности в работе в условиях воздействия электромагнитных

15 импульсов и ядерного излучения с подвержением составных элементов "тиристорному эффекту", в него введены расширитель сигнала защиты и блок разрешения каскада защиты, причем расши20 ритель сигнала защиты включен между. выходом и входом усилительного каскада, вход блока разрешения соединен с выходом компаратора нижнего уровня, а выход — с вторым входом блока задания

25 режима.

2. Источник по и 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок задания режима выполнен с пороговым элементом, включенным в обеих входных цепях.

30 3. Источник по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок разрешения снабжен дополнительным входом, соединенным с цепью внешнего сигнала отказа.

1725205 е

8Составитель Л. Морозов

Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Редактор В. Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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