Стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от перенапряжений в нагрузке Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

35

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания устройств радиотехники, автоматики, вычислительной и преобразовательной техники, Известен стаб15Лизированный источник напряжения с защитой от пере напряжений в нагрузке, содержащий стабилизатор постоянного напряжения, соединенный своими выводами через сглаживающий Lc-Фтллътр с наг рузкой, параллельно которой включена посгГедовательная RC-цепь til Недостаткаьда такого стабилизатора являются низкий коэффициент стабилизации и значительные перенапряжения на выходе, обусловленные резким уменьшением тока нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный источник постоянного напряжения с загцитой от перенапряжений в нагрузке, содержащий стабилизатор постоянного напря;жения, выход которого подключен к |Входу сглаживающего LC-фильтра, парсшлельно выходным выводам которо го включен эмиттерный повторитель, датчик тока, включенный в одну из силовых шин между эмиттерным повторителем и одним из выходных выводов источника, выходы датчика тока сое йены с входами дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого подключен к входу фильтра низких частот Г23. Недостатками известного устройст ва являются низкий коэффициент стабилизации выходного напряжения и перенапряжения на выходе.в момент резкого уменьшения .тока нагрузки. Кроме того, при скачкообразном-умен шении тока в нагрузке от текущего значения до любого промежуточного, отличного от нуля значения, происходит перекомпенсация и возникаетпровал выходного напряжения, что резко ухудшает коэффициент стабилизации. Цель изобретения - повышение коэ фициента стабилизации и устранение выбросов выходного напряжения в момент резкого уменьшения тока нагрузки. I Цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от перенапряже ний в нагрузке, содержащем стабилизатор постоянного напряжения, выход которого подключен к входу сглаживающего LC-фильтра, параллельно выходным выводам которого включен эмиттерный повторитель, датчик тока включенный в одну из силовых щин между эмиттерным повторителем и одним из выходных выводов источника; выходы датчика тока соединены с вхо дами дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого подключен к входу фильтра низких частот,, введен дифференциальный усилитель постоянного тока, подключенный своими первым и вторым входами к входу и выходу фильтра низких частот соответственно, а выходом - к входу эмиттерногоповторителя. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит стабилизатор напряжения 1, выводы которого соединены со сглаживающим фильтром 2, один вывод фильтра 2 через датчик тока 3 соединен с одним выводом нагрузки 4, второй вывод которой подключен к второму выводу фильтра 2. Выходы датчика тока 3 соединены с входами дифференциального усилителя постоянного тока 5, а его выход подключен к одному из входов дифференциального усилителя постоянного тока б непосредственно, а через фильтр низких частот 7 - к второму входу дифференциального -усилителя б. Выход последнего соединен с входом эмиттерного повторителя 8, подключенного параллельно выходу сглаживающего фильтра 2 непосредственно, а к нагрузке 4 - через датчик тока 3. Устройство работает следующим образом,, В установившемся режиме С1абилизагор вырабатывает стабильное напряжение с повышенными пульсациями. Фильтр 2 сглаживает пульсации, и сглаженное стабильное напряжение поступает в нагрузку 4. Датчик тока 3 вырабатывает постоянный выходной сигнал, пропорциональный установившемуся значению тока нагрузки 4, . поступанжций на усилитель 5. После усиления этот сигнал поступает на один из входов усилителя б, а через Фильтр низких частот 7 - на его другой вход. Так как сигналы, поступакхцие на входы усилителя б, равны между собой и вычитаются последним, то на его выходе сигнал равен нулю. Поэтому эмиттерный повторитель 8 закрыт и ток через него не протекает. При резком уменьшении тока в нагрузке 4 также резко уменьшается величина выходного сигнала датчика тока 3 на величину, пропорциональную перепаду тока в нагрузке 4. Соответственно резко уменьшается выходное напряжение усилителя 5, а на выходе фильтра 7 напряжение практически не изменится в силу большой постоянной времени последнего. В результате на выходе усилителя б появляется разностный сигнал, пропорциональный величине скачкообразного уменьшения тока в нагрузке 4, Этот сигнал поступает на вход эмиттерного повторителя 8, скачком переводйт его из запертого состояния в активный режим.

В результате в этот момент времени через эмиттерный повторитель 8 потечет ток равный величине, на которую уменьшится ток в нагрузке 4. Таким образом, сумма токов в нагрузке 4 и эмиттерном повторителе 8 останется равной току нагрузки 4 в момент, предшествовавший скачкообразному уменьшению последнего, причем ток, протекак1аий в дросселе фильтра 2, не изменится и перенапряжение в нагрузке 4 в этот момент не возникает.

По мере плавного уменьшения напряжения на выходе фильтра 7 до величины напряжения на выходе усилителя 5 плавно уравновешивается на входе усилителя 6, выходной сигнал которого так же плавно уменьшается до нуля. В результате плавко уменьшается и ток через змиттерный пов|торитель 8 до полного запирания |его. Ток через дроссель фильтра 2, .равный сумме токов нагрузки 4 и эмиттерного повторителя В, так же ImiaBHo убывает до величины, равной новому установившемуся значению ток нагрузки. При этом постоянная времени этого процесса, равная постоянной времени фильтра низких частот 7 задана такой, что ЭДС самоиндукции дросселя фильтра 2 практически равно нулю и перенапряжений в нагрузке 4 не возникает, а возможность появ,ления провалов выходного напряжения в момент срабатывания устройства исключается. Причем, если эь«ттерный повторитель 8 подключен параллельно выходу Х.С-фильтра 2 через датчик тока 3, а к нагрузке 4 непос5 редственно, как в известном устройстве, то при резком уменьшении тока в.нагрузке 4 отпирание эмнттерного повторителя 8 по сигналу с датчика тока 3 приводит к восстановлению

0 исходного значения тока через датчик тока 3, так как через эмиттер-, ный повторитель 8 при его включении протекает ток, равный величине, на которую уменьшился ток в нагрузке

5 4. Таким образом, ток шунта, равный сумме токов в нагрузке 4 и эмиттер- ном повторителе 8, восстанавливает значение, равное току нагрузки 4 . в момент, предшествовавший скачкообразному изменению .последнего.

0 Эмиттерный повторитель 8 возвращается в исходное запертое состояние, и на выходе источника питания появляется кратковременный выброс нап5 ряжения.

Описанный процесс появления выбросов выходного напряжения продолжается до окончания переходного процесса в фильтре 2.

0 t

По сравнению с известным предлагаемое устройство имеет повышенный коэффициент стабилизации, выходного напряжения в широком диапазоне раC бочих токов, в нем практически отсутствуют перенапряжения в нагрузке.