Вторичный источник питания постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания постоянного тока, и может быть использовано в устройствах автоматики, средств связи и вычислительной техники. Известны вторичные источники пита ния, содержащие стабилизатор напряже ния, состоящий из последовательного регулирующего элемента на транзисторе, датчика тока, включенных в одну из силовых шин источника питания, узла управления и токовой защиты, входом подключенного к. выходным выводам стабилизатора, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента, блок защиты от перенапряжений состоит из исполнительного и измерительного органов, причем испол нительный орган выполненна транзисторе и включен переходом коллекторэмиттер между положительным выводом стабилизатора и одним из выводов нагрузки, а измерительный орган входом подключен параллельно выходу стабили- ,5 затора, а выходом - к управляющему входу исполнительного органа ij о Недостатком таких вторичных источников питания постоянного тока являет ся то, что они не обеспечивают непрерывность работы при выходе из строя транзистора регулирующего элемента стабилизатора, так .как исполнительный орган блока защиты от перенапряжений закрывается и питание нагрузки прекращается. Кроме того, на исполнительном органе дополнительно рассеив ется мощность в нормальном режиме, что уменьшает КПД источника питания Известны также вторичные источники питания постоянного тока, содержащие стабилизатор напряжения с прследовательным регулирующим элементом, блок защиты от .перенапряжений, исполнительный орган которого выполнен на тиристоре и подключен парал лельно выходу стабилизатора 2J, КПД таких источников питания боль ше. чем рассмотренныхJ но они тоже не обеспечивают непрерывность питани нагрузки, так как после включения тиристора выгорает предохранитель установленный последовательно с регу лирующим элементом стабилизатора, и питание нагрузки прекращается. Наиболее близким к предлагаемому изобретениюявляется вторичный источ ник питания постоянного тока, содержащий стабилизатор напряжения парал 482 лельно выходу которого включен блок защиты от перенапряжений, при этом стабилизатор состоит из регулирующе го элемента включенного в положительную шину источника питания, узла управленияJ входом подключенного к выходным выводам стабилизатора, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента, выполненного в ви,це нескольких параллельно соединенных транзисторов с предохранителями в цепях эмиттеров, а блок защиты от перенапряжений состоит из измерительного и исполнительного элементов, причем исполнительный элемент подключен параллельно выходу стабилизатора и вьтолнен на тиристоре, в анодную цепь которого включен балластный резистор, зашунтированньй конденсатором и реле, нормально замкнутые контакты которого включены между анодной цепью тиристора и положительным выводом стабилизатора. Известный вторичный источник обеспечивает непрерывность питания нагрузки после исчезновения перенапряжения, например, в случае выхода из строя одного из транзисторов регулирующего элемента 31 . Однако наличие электромагнитного реле, обладающего низкой эксплуатационной надежностью, сннясает надеж - ность не только блока защиты, но и всего источника питания в целом. Цель изобретения - повышение надежности в работе вторичного источника постоянного тока путем исключения электромеханических узлов. Поставленная цель достигается тем что во вторичном источнике питания постоянного тока, содержащем стабилизатор напряжения и блок защиты от перенапряжений, стабилизатор состоит из регулирующего элемента, выполненного в виде двух и более параллельных транзисторов с предохранителями в цепях эмиттеров и датчика тока включенных последовательно в силовую шину„ узла управления с токовой защитой выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, а один из входов - к входу блока защиты от перенапряжений подключенного параллельно выходным выводам стабилизатора и состоящего из исполнительного элемента выполненного на тиристоре, резистивном датчике напряжения и конденсаторе, и измерительного элемента 5 выход кото3и

роро подклкте.и к управляющей цепи

тиристора, а вход - к выходным выводам стабилизатора, в блок защиты введены диод и резистор, а упомянутый резистивный датчик напряжения включен между катодом тиристора, анод которого подключен к силовому выходному выводу стабилизатора, и общей шиной источника питания, причем общая точка соединения катода тиристора и одного из выводов резистивного датчика напряжения через упомянутые последовательно соединенные диод и резистор подключена к другому входу узла управления и к одному из выводов указанного конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной.

На чертеже изображена схема предлагаемого источника питания.

Источник питания содержит стабилизатор I, блок 2 защиты от перенапряжений и нагрузку 3,которые включены последовательно. Стабилизатор 1 состоит из последовательно включенных в положительную шину источника питания регулирующего элемента 4 и датчика 5 тока, узла 6 управления и токовой защиты. Регулирующий элемент 4 выполнен на двух параллельно соединен ных транзисторах 7.I и 7.2, в эмиттерНые цепи которых включены предохранители 8.1, 8,2, а в базовые - развязывающие диоды 9.1 и 9.2.

Стабилизатор 1 имеет два выхода, один из которых - основной Ug, , а другой - дополнительный Общая точка соединения коллекторных цепей транзисторов 7 подключена к положительному входному выводу основного входа Уцд,, а общая точка соединения эмиттерных цепей - к отрицательному входному выводу дополнительного входа Ug и к одному из выводов датчика 5 тока. Базовые цепи транзисторов 7 объединены и подключены к выходу узла 6 управления и токовой защиты. Узел 6 управле-ния и токовой защиты .выполнен на интегральной микросхеме

10,серии 142ЕН1, выходном делителе

11,делителе токовой защиты на резисторах 12 и 13, а также конденсаторах 14 и 15, которые являются дополнительными элементами для микросхемы 10 и обеспечивают ее нормальное функционирование. Устройство содержит также конденсатор 16.

Блок 2 для защиты от перенапряжений содержит измерительный элемент 17 и исполнительный элемент, выполнен8/484

кый на тиристоре 18 и подключенный анодом к другому выводу датчика 5 тока и одному из выводов нагрузки 3, а катодом - через резистивный датчик

19напряжения к общей точке соединения отрицательного входного вывода основного входа Ugx, стабилизатора 1, другого вывода нагрузки 3 иобщег.о отрицательного вывода 20 микросхед мы 10 узла 6 управления. Вход измерительного элемента 17 подключен к выводам нагрузки 3, а выход - к управляющей цепи тиристора 18. Вывод 21 микросхемы 10, который является

, входом цепи выключения микросхемы 10, внещним сигналом соединен через конденсатор 22 с отрицательной шиной источника питания и через ограничивающий резистор 23 и переход катоданод диода 24 - с катодом тиристора

0 18.

Вторичный источник питания работает следующим образом.

При нормальном режиме работы стабилизатор 1 напряжения поддерживает на нагрузке 3 стабилизированное напряжение в заданных пределах, при этом на выходе измерительного элемента 17 сигнал отсутствует . При выходе из строя транзистора 7.1 регулирующего

элемента 4, например в случае короткого замыкания переходов коллекторэмиттер или коллектор-база, выходное напряжение стабилизатора 1 возрастает скачком в то же время на .нагрузке 3

5 (в результате его емкостного характера) оно нарастает плавно. При превышении порога срабатывания блока 2 защиты на выходе измерительного эл мента 17 появляется сигнал, который

0 включает тиристор 18, щунтирутощий нагрузку 3.Включение тиристора 18 приводит к тому,что ток, протекающий через регулирующий элемент 4 и датчик тока, резко увеличивается, что

5 приводит к срабатыванию токовой защиты узла 6 управления, которая ограничивает ток через транзистор 7,2 регулирующего элемента 4. Наличие в катодной цепи тиристора 18 резистив0 ного датчика 19 напряжения, величина которого выбирается не более величины сопротивления датчика 5 ток-а и составляет десятые доли Ом, приводит к тому, что с него снимается сигнал

5 и через диод 24, ограничивающий резистор 23, подается плюсом на вывод

20микросхемы 10 узла 6 управления, что приводит к выключению микросхемы 10 и запиранию транзистора 7.2 регулирующего элемента 4 стабилизатора 1 Закрытие исправного транзистора 7.2 регулирующего элемента 4 (сначала из-за срабатывания токовой защиты, а затем из-за выключения микросхемы 10 с помощью сигнала- с датчика 19 напря жения) приводит к тому, что весь ток короткого замыкания проходит через вьшедший из строя транзистор 7. предохранитель 8.1, датчик 5 тока, тиристор 18, датчик 19 напряжения, при этом предохранитель 8„1 выгорает и тиристор 18 выключается, так как ток через иего спадает .до нуля. Конденсатор 22, установленный параллель но входу цепи выключения микросхемы 10 йиешним сигналом, предназначен для осуществления задержки сигналаj подаваемого с датчика 19, а также для поддержания микросхеьВз 10 в вы ключенном состоянии после перегорания предохранителя 8,1 в цепи неиспра вного транзистора 7, 1 для осущест вления надежного отключения тиристор 18. После выключения, тиристора 18 и снятия напряжения с вывода 21 стабилизатор I снова включается, обеспечивая нормальное питание нагрузки 3. Перенапряжения, возникающие в цепи питания нагрузки 3 при ее сбросе от максимального значения до минимального, также приводят к включению блока 2 защиты. При происходит одновременное запирание транзисторов регулирующего элемента 4, что приводит к снижению выходного напряжения стабилизатора 1 до безопасного значения. После исчезновения перенапряжений стаб шизатор 1 вклзочается вновь, обеспечивая нормальное питание нагрузки. Таким образом, предлагаемьй вторичный элемент позволяет обеспечить повторное автоматическое включение источника питания после исчезновения перенапряжений, так как обеспечи вает непрерывность питания нагрузки, без применения электромагнитных устройств, обладающих пониженной эксплуатационной надежностью.

ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий стабилизатор напряжения и блок защиты от перенапряжений, стабилизатор состоит из регулирующего элемента, выполнен ного в виде двух и более параллельных транзисторов с предохранителями в цепях эмиттеров и датчика TOKaj включенных последовательно в силовую шину, узла управления с токовой защитой, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, а один из входов - к входу блока защиты от перенапряжений, подключенного параллельно выходным выводам стабилизатора и состоящего из исполнительного элемейта, выполненного на тиристоре, резистивном датчике напряжения и конденсаторе,.и измерительного элемента, выход которого подключен к управляющей цепи тиристора, а вход к выходным выводам ст абилизатора, отличающийся. тем, что, с целью повьшения надежности в работе вторичного источника питания, в блок защиты введены диод и резистор, а упомянутьй резистивный датчик напряжения включен междукатодом тиристора , анод которого подключен к силовому выходному выводу стабилизатора, и общей шиной источника питания,причем общая точка соединения катода тиристора и одного из выводов резистивного:датчика напряжения через- упомянутые последовательнп соединенные диод и резистор подключена к другому входу узла управСО ления и к одному из выводов указанного конденсатора, второй вывод кото рого соединен с общей шиной. 00 00

%f...

ff f