Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электрот нике, в частности к преобразователя электромагнитной энергии переменног тока в постоянный ток со стабилизацией выходного напряжения, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры от сети переменного тока Известен стабилизированный источ ник постоянного напряжения, содержа щий схему защиты от перегрузки по току как интегрального стабилизато- ра, так и питаемой от-него нагрузки t.l. Однако эт.о устройство обладает низким КПД в связи с тем, что датчи ком тока нагрузки у них используется резистор с сопротивлением неболь шой величины. Этот ре,зистор, включенный последовательно с нагрузкой, также увеличивает выходное сопротив ление источника питания и существен но ухудшает его переходные характеристики. Наиболее близким, к предлагаемому по технической сущности является . стабилизированный источник постоянн го напряжения, в котором напряжение переменного тока трансформируется трансформатором, преобразуется в постоянное напряжение выпрямителем, которое сглаживается фильтром. Стабилизация выходного напряжения источника питания осуществляется регулирующим транзистором, управляемым через усилитель разностным напряжением между напряжениями аыхода источника питания и источника опорного напряжения. С целью защиты источника питания от перегрузок по току он содержит схему защиты по току с датчиком тока, а для дискрет него управления источником питания схему выключения 21. Включение в последовательную цепь с нагрузкой резистора датчика тока позволяет при значительных токах (по сравнению с номинальным током источника питания) получить на датчи-ке тока напряжение, достаточное для запирания регулирующего. транзистора через схему защиты по току и усилитель. На датчике тока даж.е при номинальном токе в цепи нагрузки источника питания падает значительное напряжение около 0,5 В что при 1ЯИЗКИХ выходных напряжениях существенно снижает КПД источника питания. Кроме того, датчик тока ув личивает выходное сопротивление источника, а датчик низкоомный точный резистор представляет собой компоне стоимость которого соизмерена со стоимостью интегрального стабилизатора. При увеличении тока регулирую щего транзистора в 1,5-2 раза выше .номинального схема защиты не запирает транзистор полностью и не снижает до нуля ток в нагрузке, а может это осуществить при коротком замыкании выхода источника питания. Это значит, что при срабатывании схемы защиты по току в режиме далеком от короткого замыкания через регулирующий транзистор протекает больший ток, чем ток, который протекал бы при коротком замыкании, а схема защиты от перегрузки по току не эффективна при небольших перегрузках в 1,5-2 раза больше номинального тока, т.е. защита не предотвращает длительной тепловой перегрузки или перегрузки по току регулируквдего транзистора. Цель изобретения - повышение КПД и эффективности защиты источника от перегрузок по току. Поставленная цель достигается тем,что в стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные трансформатор, первый выпрямитель, фильтр, регулирующий транзистор и усилитель, к другим входам которого подключены первый источник опорного напряжения и блок выключения источника питания, причем выход усилителя соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, введены разделительный конденсатор, второй параллельный выпрямитель, компаратор напряжений и второй источник опорного напряжения, причем разделительный конден-, сатор одним выводом подключен к общей точке первого выпрямителя и фильтра, ;а другим выводом - к входу второго параллельного выпрямителя, выходом подключенного к первому входу компа.ратора напряжений, к второму входу которого подключен выход второго источника опорного напряжения, а выход компаратора напряжений подключен к входу блока выключения источника питания. На чертеже представлена структурная схема стабилизированного источника постоянного напряжения. Предлагаемое устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2, фильтр 3, регулируйяций транзистор 4, первый источник 5 опорного напряжения, усилитель б, блок 7 выключения источника питания, компаратор 8 напряжений, второй источник 9 опорного напряжения, второй параллельный выпрямитель 10 и разделительный конденсатор 11. Источник питания работает следуюг щим образом. Подведенное к трансформатору 1 напряжение переменного тока-подается на первый выпрямитель 2. Через фильтр 3 и регулирующий транзистор 4 постоянное напряжение с выхода первого выпрямителя 2 подается на выход источника питания, а переменное напряжение пульсаций с выхода первого выпрямителя 2 через разделительный конденсатор 11 подается на второй параллельный выпрямитель 10. К кс таратору 8 напряжений пЪданы: к первому входу постоянное напряжение со второго параллельного выпрямителя 10, к второму входу напряжение второго источника опорного напряжения. Выход компаратора 8 напряжений связан с входом блока 7 выключения источника цятаакя.

.В зависимости от напряжения питающей сети, подводимого к трансформатору 1 и пропорционального ему постоянного напряжения на выходе фильтра 3 происходит управление через усилитель регулирующим транзистором 4 относительно напряжения первого источника 5 опорного напряжения. Это место при закрытом блоке 7 выключения источника тогда, когда усилитель 6 находится в открытом состоянии, а регулирукиций транзистор 4 совместно с усилителем 6 осуществляют проповдиональное регулирование и -стабиш зацию выходного напряжения. Такое состояние источника питания характерно при работе с небольцими токами нагру-зки, протекаивдимн через регулируквднй транзистор 4. С увеличением тока нагрузки падает сопротивление нагрузки и постоянная времени RC цепи, подклк$чевной к первому выпрямителю 2 и образованной емкостью фильтра и эквивалентным сопротивлением всей .нагрузки, включая сопротивление фильтра 3, регулирующего транзистора 4 и последовательной с ними нагрузки. В этом случае на входе фильтра 3 из-за снижения постоянной времени нагрузки первого выпрямителя 2 увегшчивается переменная составляющая напряжения пульсаций, а -с ней постоянное напряжение на первом входе компаратора 8 напряжений, который при определенной величине напряжений пульсаций .иJSt.при определенном увеличении токанагрузки изменяет скачком выходное напряжение и через блок 7 выкл бчеиия источника питания запирает регулирующий транзистор 4. При этом выходной тока источника питания падает до нуля и регулирующий транзистор 4 защищен от перегрузки по току. Если сопротивление нагрузки увеличится,

O то снизится напряжение пульсаций. Разделительный конденсатор 11 разряжается и еще некоторое время (О , 1 с- Юс) удерживае т опрюкинутым компаратор 8 напряжений, блок 7 вык5лючения источника и запертым peryjKрующий транзистор 4. Затем крмпара- тор 8 напряжений, опрокинется в исходное состояние, открывая через .блок 7 выключения источника усилитель 6 и регулирующий транзистор 4.

0 С этим процессом в нагрузке установится ток, величина которого не может превосходить номинальный для данного регулирующего транзистора 4.

Если же перегрузка по току про5должается, то схема защиты периодически с периодом, определяемым разрядом разделительного конденсатора (0,1с-10с срабатывает, защищая регулирующий транзистор 4 от перегруз0ки.

Порог срабатывания схемы защиты источника питания от перегрузок по току зависит от напряжения второго источника 9 опорного напряжения и

5 при изменении этого напряжения уровень защиты источника напряжения от перегрузок по току можно менять в широких пределах.

Использование изобретения позво0лит снизить потери электроэнергии, повысить массогабаритные показатели радиозлектронной аппаратуры и значительно увеличить ее надежность за счет повышения эффективности работы

5 схемы защиты от перегрузок по току.

СТАБИЛИЗИРОНАННЫЙ .ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные трансформатор, первый выпрямитель, фильтру регулирукадий транзистор и усилитель, к другим входам которого подключены первый источник опорного напряжения и блок выключения источника питания. причем выход усилителя соединен с управлякяцим входом регулируквдего транзиciopa, отличающийся тем, что, что, с целью повышения КПД и эффективности защиты источника от перегрузок по току, в него введены разделительный конденсатор, второй параллельный выпрямитель, компаратор напряжений и второй источник опорного напряжения, причем разделительный конденсатор одним выводом подключен к общей точке первого выпрямителя и фильтра, а другим выводом - к входу второго параллельного выпрямителя, выходом подключенного к первому входу компаратора напряжений, к второму входу которого подключен выход ( второго источника опорного напряже(Л ния, а выход компаратора напряжений подключен к входу блока выключения источника питания. tUKff