Стабилизированный источник питания Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 H02H7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания, и может быть использовано в системах электропитания устройств автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - упрощение схемы и повышение надежности источника путем увеличения длительности выключенного состояния транзисторного ключа при перегрузке и коротком замыкании нагрузки.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Стабилизированный источник питания содержит силовую часть 1 с входными и выходными выводами, в которую входит транзисторный ключ 2. Управляющий вход транзисторного ключа 2 соединен с выходом согласующего каскада 3, который осуществляет согласование по току и при необходимости обеспечивает гальваническую развязку силовых и управляющих цепей. Вход согласующего каскада 3 подключен к выходу компаратора 4 обратной связи по напряжению, к выходу компаратора 5 защиты по току и к третьему выходу задающего генератора 6, на котором формируется напряжение прямоугольной формы. Неинвертирующий вход компаратора 4 соединен с источником 7 опорного напряжения и через конденсатор 8 подключен к первому выходу задающего генератора 6, на котором формируется напряжение пилообразной формы. Амплитуда пилообразного напряжения определяет коэффициент передачи обратной связи по напряжению. Неинвертирующий вход компаратора 5 защиты по току через делитель напряжения на резисторах 9 и 10 соединен с выходными клеммами источника и через конденсатор 11 с вторым выходом задающего генератора 6, на котором формируется напряжение пилообразной формы. В силовой части 1 последовательно с транзисторным ключом 2 включена первичная обмотка датчика 12 тока, вторичная обмотка которого подключена к входным выводам выпрямителя 13. Инвертирующий вход компаратора 5 защиты по току через диод 14 соединен с выходным выводом выпрямителя 13 и через конденсатор 15 с отрицательным выходным выводом источника.

Один из вариантов выпрямителя 13 содержит нагрузочный рез истор 16, подключенный параллельно вторичной обмотке датчика 12 тока, диод 17, положительным выводом соединенный с резистором 16, концом вторичной обмотки датчика 12 тока и отрицательным выходным выводом источника, а отрицательным выводом соединенный с диодом 14, и конденсатор 18, включенный между началом вторичной обмотки датчика 12 тока и точкой соединения диодов 17 и 14. Силовая часть 1 может быть выполнена по схеме преобразователя напряжения с транзисторным ключом, трансформатором, выходным выпрямителем и выходным фильтром либо по схе0

5

0

5

ме импульсного стабилизатора с транзисторным ключом и LCD-фильтром. Выходы компараторов 4 и 5 и третий выход задающего генератора 6 представляют собой транзистор с открытым коллектором, а согласующий каскад 3 запирает транзисторный ключ 2, когда открыт хотя бы один из трех выходных транзисторов компараторов и задающего генератора.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы стабилизация выходного напряжения осуществляется способом щиротно-импульсной модуляции, при этом частота определяется задающим генератором 6, а длительность открытого состояния транзисторного ключа 2 - компаратором 4 обратной связи по напряжению.

Ток силовой цепи транзисторного ключа 2 трансформируется датчиком 12 тока и на выходных выводах выпрямителя 13 выделяется напряжение, амплитуда которого пропорциональна току силовой цепи транзисторного ключа 2. Указанное напряжение (амплитудное значение) детектируется диодом 14 и конденсатором 15 и подается на инвертирующий вход компаратора 5 (защиты по току, где сравнивается с напряжением на его неинвертирующем входе, которое представляет сумму двух напряжений - постоянного напряжения с делителя на резисторах 9 и 10 и переменного пилообразного напряжения с конденсатора И. В нормальном режиме работы напряжение на инвертирующем входе компаратора 5 защиты по току меньще напряжения на его неинвертирующем входе, поэтому выходной транзистор указанного компаратора закрыт и не оказывает влияния на работу схемы.

При превыщении гока транзисторного ключа 2 порогового значения срабатывает компаратор 5 защиты по току и уменьщает длительность открытого состояния транзисторного ключа 2 независимо от сигнала с выхода компаратора 4 обратной связи по напряжению. Амплитуда тока транзисторного ключа 2, при которой компаратор 5 защиты тока выдает сигнал для его запирания, зависит от величины выходного напряжения и является минимальной при коротком замыкании нагрузки и в момент запуска источника.

Наличие конденсатора 15 на входе компаратора. 5 защиты по току не оказывает существенного влияния на быстродействие схемы, поскольку время ее заряда определяется коэффициентом трансформации датчика 12 тока и при высоком входном сопротивлении компаратора 5 защиты по току и соответственно малой величине емкости конденсатора 15 достаточно мало.

При коротком замыкании источника вы- 5 бросы тока транзисторного ключа 2 из-за его собственной инерционности при запирании могут существенно превыщать порог срабатывания защиты. При этом конденсатор 15

0

5

0

5

0

заряжается до напряжения, значительно превышающего напряжение на неинвертирую- щем входе компаратора 5 защиты по току, и разряжается до этого напряжения в течение нескольких периодов задающего генератора 6. В течение указанного времени транзисторный ключ 2 остается закрытым. Таким образом, при наиболее тяжелых случаях перегрузки источника уменьшается частота работы и увеличивается длительность выключенного состояния транзисторного ключа, что сущ ественно уменьшает рассеиваемую в нем мощность и повышает надежность.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питания, содержащий в силовой части по меньшей мере один транзисторный ключ, управляющим входом подключенный к выходу согласующего каскада, компаратор обратной связи по напряжению, инвертирующий вход которого соединен с положительным выходным выводом источника, неинвертирующий вход соединен с источником опорного напряжения и через первнй конденсатор с первым выходом задающего генератора.

компаратор защиты по току, неинвертирующий вход которого через резистор соединен с положительным выводом источника, датчик тока, первичная обмотка которого включена последовательно в силовую цепь транзисторного ключа, а вторичная обмотка подключена к входным выводам выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы и повышения надежности источника путем увеличения длительности выключенного состояния транзисторного ключа при перегрузке и коротком замыкании нагрузки, в него введены дополнительный диод, включенный между выходным выводом выпрямителя и инвертирующим входом компаратора защиты по току, второй конденсатор, включенный между инвертирующим входом компаратора защиты по току и отрицательным выходным выводом источника, третий конденсатор, включенный между неинвертирующим входом компаратора защиты по току, и вторым выходом задающего генератора, а выходы компаратора защиты по току, компаратора обратной связи по напряжению и третий выход задающего генератора подключены к входу согласующего каскада.

Стабилизированный источник питания может быть использован в системах электропитания устройств автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - упрощение схемы и повышение надежности путем увеличения длительности выключенного состояния транзисторного ключа при перегрузке и коротком замыкании нагрузки. Устройство содержит транзисторный ключ (ТК) 2, согласующий каскад 3, компаратор 4 обратной связи по напряжению, компаратор 5 защиты по току, датчик 12 тока, выполненный в виде токового трансформатора 1. Введение дополнительного диода 14, конденсатора 15 и подключение конденсатора 15 на вход компаратора 5 защиты по току обеспечивают защиту источника от перегрузки за счет уменьщения частоты работы ТК 2 и увеличения длительности выключенного состояния ТК 2, что существенно уменьщает рассеиваемую мощность и повы- щает надежность. 1 ил. o (Л Г W 13 |w ЦП 7 lt( bo ю (;o со o