Многоканальный стабилизированный источник электропитания Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электро радиотекнике,, а именно к стабилизи рованным источникам электропитания радиотехнических систем, ЭВМ, устройств автоматики Известны стабилизированные исто НИКИ электропитания, содержащие трансформаторЕ., выпрямители и стабилизаторы С 1 J. Однако в известных источниках электропитания стабилизаторы не за щищены от перегрузок и коротких за мыканий на выходах. Наиболее близким к предлагаемому является многоканальный стабилизиро ванный источн1п электропитания, со силовой трансформатор к BTopHUHFJM обмоткам которого подклю чен ряд основных выпрямителей с фильтрами, выходы которых соединены с входами ряда соответствующих осн ных стабилизаторов напряжения, вспо могате7П)Ный выпрямитель с фильтром вход которого подключен к дополнительной вторичной обмотке силового трансформг1тора, а выход - к входу вспомогательного стабилизатора напряжения, выход которого соединен с одним из входов основного стабили затора напрялсения, выход которого соединен с входами остальных основных стабилизаторов напряжения 21. Однако при перегрузке или коротком зa мкaнии на выходе одного или нескольких основных стабилизггторов происходит только ограничение их токов, В это время на их регулирующих транзисторах вьщеляется значительная мощность. Если перегрузка или короткое замыкание длительные, то, чтобы регулирующие транзисторы стабили за- ;оров не выпити из строя, их необходимо уста авливать на радиаторах значительных размеров или осуществлять принудительное охлажде ние при помощи вентилятора. Кроме того, если перегрузка или короткое замыкание произошли на выходе одно1 0 из основных стабилизаторов, то происходит уменьшение напряжения стабилизатора, на выходе которого произошла авария, а напряжения остальных стс5билизаторов не изменяются. Такой режим работы стабилизаторов может привести к выходу из стро нагрузки. Кроме того, в указанном источнике электропитания отсутствует защита от превышения напряжения на выходах основных стабилизаторов Цель изобретения - уменьшение потерь мощности в аварийных режимах уменьшение габаритов и повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в многоканальный стабилизирован ный исто-1ник электропитания, содержащий силовой трансформатор, к вторичным обмоткам которого подключен ряд основных выпрямителей е фильтрами, выходы которых соединены с входами ряда соответствующих основных стабилизаторов напряжения, вспомогательный выпрямл- тель с фильтром, вход которого подключен к дополнительной вторичной обмотке силового трансформатора, а выход - к входу вспомогательного стабилизатора напря жения, выход которого соединен с одним из входов основного стабилизатора напряжения, выход которого соединен с.входами остальных основных стабилизаторов напряжения, при этом первые выходы основных стабилизаторов напряжения соединены с корпусом, введены блок контроля уровнегй напряжений, входы которого соединены с вторыми выходами основных стабилизаторов напряжения, усилитель сигнала неисправности, вход которого сое динен с выходом блока контроля уровней напряжений, генератор несимг етричных импульсов, вход которого соединен с выходом усилителя сигнала неисправности, усилитель несимметричных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора несимметричных импульсов, транзистор, база которого соедиь-ена с выходом усили теля несимг.ютричных импульсов, эмиттер - с корпусом и усилителем несимметричных импульсов, коллектор - с выводом вс1::омогательного стабилизатора напряжений, при этом входы питания блока контроля уровней напряжений, усилителя сигнала неиспран ьюсти, усилителя несимметричных импульсов соединены с входом одного из стабилизаторов напряжения. lia чертеже представлена функциональная схема предлагаемого многоканального стабилизированного Источника электропитания. Устройство содержит трансформатор 1, к вторичным обмоткам которого подключен ряд основных выпрям11телей с фильтралн- 2.1-2,3, с выходов которых осуществляется питание основных стабилизаторов , которые содержат в себе защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходах, вспомогательный выпрямлтель с фильтром 6, вход которого подключен к одной из вторичных обмоток трансформатора 1, а° выход - к вспомогательному стабилизатору 7 напряжений, который может быть выполнен по схеме параметричного стабилизатора, выход которого соединен с стабилизатором 3, выходное напряжение кото-рого используется для подпитки стабилизаторов 4 и 5, при этом один из выходов стабилизаторов 3-5 соединен с корпусом, блок 8 контроля напряжений по верхнему и нижнему

уровням, входы которого подключены к выходам стабилизаторов 3-5, а выход - к усилителю 9 сигнала неисправности , выход которого соединен с входом генератора 10 несимметричных импульсов, выход которого соединен с входом усилителя 11 несимметричных импульсов, выход которого соединен с базой и эмиттером транзистора 12, эмиттер которого также соединен с корпусом, а коллектор - с выходом вспомогательного стабилизатора 7, При этом питание блока 8 контроля, усилителя 9 сигнала неисправности, усилителя 11 несимметричных импульсов может осуществляться с входов любого основного 3-5 или вспомогательного 7 стабилизаторов;

Многоканальный стабилизированный источник электропитания работает следующим образом..

При подключении к первичной обмотке трансформатора 1 переменного напряжения на его вторичных обмотках появляется ряд переменных напряжений, которые выпрямляются и фильтруются выпрямителями с фильтрами 2.1-2,3. Отфильтрованные напряжения поступают на стабилизаторы 3, 4, 5 и 7, которые начинают работать. Напряжением с входа стабилизатора 7 осуществляется питание блока 8 контроля, усилителей 9 и 11, последние, а также генератор 10 несимметричных импульсов готовы к работе. Транзистор 12 закрыт.

Стабилизаторы 3-5 имеют защиту от перегрузок и коротких замыканий на выходах. Они выполнены и соединены таким образом, что при отсутствии напряжения на выходе стабилизатора 7 напряжение на выходе стабилизатора 3 равно нулю. При этом напряжения на выходах стабилизаторов 4 и 5 также равны нулю.

В режиме нормальной работы, когда напряжение стабилизаторов 3-5 находится в допустимых пределах, на выходе устройства 8 контроля напряжение равно нулю, усилители 9 и 11, генератор 10 не работают, транзистор 12 закрыт, напряжение на выходе стабилизатора 7 номинальное стабилизаторы 3-5 функционируют нормально.

В аварийном режиме, например, при значительной перегрузке на выходах одного или нескольких стабилизаторов 3-5 срабатывает их защита и напряжения на их выходах уменьшаются ниже допустимых пределов. Пр этом на выходе блока 8 контроля появляется сигнал неисправности в виде напряжения, которое усиливается усилителем 9 и поступает на генератор 10. Генератор 10 начинает генерацию прямоугольных импульсов

с большой длительностью и скважностью. Генерация импульсов и их усиление усилителем 11 продолжаются до тех пор, пока блок 8 контроля вырабатывает сигнал неисправности, т.е. до тех пор, пока продолжается авария.

На выходе усилителя 11 напряжение изменяется от величины, достаточной для открывания транзистора 12

0 (большая часть-периода следования импульса), до величины, достаточной для его закрывания (меньшая часть периода следования импульса. Когда транзистор 12 открыт, он закорачивает выход стабилизатора 7 и напряЛе

5 ния стабилизаторов 3-5 уменьшаются до нуля. Когда транзистор 12 закрывается напряжение на выходе стабили затора 7 становится номинальным и происходит пробное включение стабили

0 заторов 3-5. Если авария не устранена, то транзистор 12 снова открывается - закрывается. Если авария устранена, то при пробном включении выходные напряжения стабилизато5ров 3-5 находятся в допустимых пределах, на выходе блока 8 контроля напряжение равно нулю, генератор 10 прекращает генерацию, транзистор 12 закрывается и происходит автомати0ческое включение стабилизаторов 3-5.

Аналогично работает устройство при увеличении напряжения на выходах стабилизаторов 3-5 сверх допустимых пределов.

5

Время пробного включения стабилизаторов 3-5 выбирается таким, чтобы его хватило для их автоматического включения после прекращения аварии. Время открытого состояния транзистора 12 можно регулировать в широ0ких пределах, изменяя скважность импульсов, генерируемых генератором 10. Чем больше скважность импульсов, тем меньше потери мощности в стабилизаторах 3-5 в аварийном

5 режиме. Например, при скважности импульсов 5-10 и коротком замыкании на выходах стабилизаторов 3-5 потери мощности уменьшаются практически в 5-10 раз.

0

Мощность, потребляемая блоком. 8 контроля, усилителями 9 и 11, генератором 10, стабилизатором 7, транзистором 12 в нормальном и аварийных режимах работы стабилизато5ров 3-5 на несколько порядков меньшая, чем потери мощности в стабилизаторах 3-5 а аварийном режиме даже при относительно небольшой мощности источника электропитания (150-250 Вт).0

При отсутствии аварии, если напряжение на первичную обмотку трансформатора 1 подается не скачком, а плавно, -ТО напряжения на выходах стабилизаторов 3,-4, 5 и 7 возраста5

ют плавно от куля. При некотором значении сетевого напряжения, когда на выходе фильтра 6 напряжение становится достаточньам для работы блока 8 контроля, усилителей 9 и 11, а на выходах стабилизаторов напряжеНИИ ниже допустимого значения, то включается генератор 10 и транзистор 12 закрывается - открывается. Когда напряжения на выходах стабилизаторов 3-5 достигнут допустимого значения, генератор 10 прекращает работу и стабилизаторы 3-5 начинают нормальную работу.

В предлагаемом многоканальном источнике электропитания потери мощности при коротких замыканиях или значительных перегрузках на выходах стабилизаторов 3-5 сведены к минимуму и нет необходимости рассчитывать радиаторы на аварийные мощности рассеивания, т.е. увеличивать их габариты или применять вентилятор. Надежность источника электропитания значительно повышается, так как при аварии на выходе одного основного стабилизатора отключаются все стабилизаторы, В аварийном режиме мощность рассеивания на регулирующих транзисторах стабилизаторов практически не возрастаet по сравнению с нормальным рабо0 чим режимом. При аварии нагрузки , . практически отключаются от питающих их стабилизаторов. При увеличении напряжения на выходах стабилизаторов сверх допустимых пределов происходит отключение стабилизаторов и защита нагрузок. При напряжении на первичной обмотке силового трансформатора ниже допустимого значения стабилизаторы практически не включаются и нагрузки не работают.

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащий силовой трансформатор, к вторичным обмоткам которого подключен ряд основных выпрямителей с фильтрами, выходы которых соединены с входами ряда соответствующих основных стабилизаторов напряжения, вспомогательный выпрямитель с фильтром,, вход которого подключен к дополнительной вторичной обмотке силового трансформатора, а выход к входу вспомогательного стабилизатора напряжения, выход которого соединен с одним из входов основного стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входами остальных основных стабилизаторов напряжения, при этом первые выходы основных стабилизаторов напряжения соединены с корпусом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности в аварийных режимах, уменьшения габаритов и повышения надежности, в него введены блок контроля уровней напряжений, входы которого соединены с вторыми выходами основных стабилизаторов напряжения, усилитель сигнала неисправности, вход которого соединен с выходом блока контроля уровней напряжений, генератор несимметричных импульсов, вход которого соединен с выходом усилителя сигнала неисправности, усилитель несимметричс S ных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора несиммет(Л ричных импульсов, транзистор, база которого соединена с выходом усилителя несиммметричных импульсов, эмиттер - с корпусом и усилителем несимметричных импульсов, коллектор с выходом вспомогательного стабилизатора напряжений, при этом входы питания блока контроля уровней напряжени, усилителя сигнала неисправ ности, усилителя несимметричных 00 импульсов соединены с входом одного из стабилизаторов напряжения. 4