Стабилизированный источник питания Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при построении стабилизированных источников питания.

Цель изобретения - обеспечение безаварийного режима функционирования стабилизатора.

На фиг. 1 приведена структурная схема стабилизированного источника питания; на фиг. 2 - электрическая принципиальная схема блока анализа; на фиг. 3 - электрическая схема коммутатора.

Стабилизированный источник питания содержит регулирующий элемент 1, включенный между основными поло- жительными входной и выходной клеммами - вход (+) и выход (+), делитель 2, подключенный средним выводом через первый вход первого узла 3 сравнения к управляющему входу регулирующего элемента 1, первым и вторым вьгеодами непосредственно к дополнительным по Ложительной и отрицательной клеммам ОС () и ОС (-), а через первый 4 и второй 5 резисторы к клеммам ВЫХОД (-f) и ВЫХОД (соответственно, источник 6 опорного напряжения, подключенный между вторым выводом первого узла 3 сравнения и вторым выводом делителя 2, второго 7 и третьего 8 узлов сравнения, второй 9 и третий 10 источники опорного напряжения, блок 11 анализа, элемент 12 индикации, коммутатор 13, третий 14, четвертый 15 и пятый 16 резисторы, причем второй 9 и третий 10 источники опорного напряжения включены между клем- - мами ВЫХОД (+) и ВЫХОД (-)., их выходы подключены к первым входам ВТОРОГО 7 и третьего 8 узлов сравнения соответственно, вторые входы которых соединены с клеммами ОС (.+) и ОС (-) соответстг енно, выходд второго 7 и третьего 8 узлов сравнения подключены к входам блока 11 ангшиза, к первым и вторым выходам которого подключен элемент 12 индикации, а третий, четвертый и пятый выходы соединены с входами коммутатора 13, первый вьпсод коммутатора 13 соединен с клеммой ВЫХОД (+), второй, третий и четвертый - соответственно с первь ми выводами резисторов 14 - 16, вторые выводы которых соединены и подключены к среднему выводу делителя 2. Клемма (+)

5

0

5

0

5

0

5

0

нагрузки 17 проводами 18 и 19, а клемма (-) проводами 20 и 21 подключены соответственно к клеммам ВЫХОД (+), ОС (+) и ОС (-), ВЫХОД (-).

Блок 11 анализа содержит два эАе- мента 22 j 22 ,j согласования, каждый из которых выполнен на резисторе и стабилитроне, два элемента НЕ 23 и 24, три элемента И-НЕ 25 - 27 и элемент ИЛИ 28,

При этом входы элементов 22 и 22 являются входами блока анализа, выходы элементов И-НЕ 25 - 27 - соответственно третим, четвертым и выходами, а выходы элемента ИЛИ 28 - первым и вторым выходом блока анализа.

Коммутатор 13 может быть выполнен по схеме, приведенной на (фиг.З) и содержит ключи 29, 29,, 29 , каждый из которых выполнен на транзисторе и двух резисторах.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

После подачи напряжения на клеммы ВХОД (+), ВХОД (-) и включения источников питания узлов 3,7 и 8 сравнения, блока 11 анализа, коммутатора 13 при исправности цепей 18 - 21 ток через нагрузку 17 протекает по цепи: клемма ВЫХОД ( + } - провод 18 - нагрузка 17 - провод 21 клемма ВЫХОД (-), Ток обратной связи протекает по цепи: клемма (+) - нагрузки 17 - провод 19 - клемма. ОС (+) - делитель 2 - клемма ОС (-).- провод 20 - клемма (-) нагрузки 17. Так как резисторы 4 и 5 шунтированы соответственно сопротивлением проводов 18, 19 и 20,21, то падение напряжения на них меньше напряжения источников 9 и 10 и узлов 7 и 8 сравнения, блок 11 анализа и коммутатор 13 находятся в исходном состоянии, когда выход 1 коммутатора 13 ни с одним из выходов 2,3 и 4 не соединен. Поэтому сопротивление Rq

3

верхнего плеча делителя 2 ни одним из резисторов 14 - 16 не шунтировано.

Тогда в.ыходное напряжение и, стабилизатора определяется извест- ньм выражением:

выл °

.

R

32

где и - напряжение источника б опорного напряжения;

Ry - сопротивление нижнего

плеча делителя 2. При .обрыве проводов 19 и 20 ток обратной связи протекает по цепи: клемма ВЫХОД (+) - резистор 4 - делитель 2 - резистор 5 - клемма ВЫХОД (-). Падение напряжения на резисторах 4 и 5 становится больше выходного напряжения источников 9 и 10 и состояние узлов 7 и 8 сравнения изменяется так, что на одном из выходов блока 11 анализа формируется сигнал, по которому в коммутаторе 13 выход 1 соединяется с выходом 4. Резистор 14 оказывается подключенным параллельно последовательно соединенным резисторам 4

и 31Для сохранения неизменной величины выходного напряжения источника питания резистор 14 нужно выбирать из соотношения:

R

.i Hl-liRjJLlRjlA

и

R 5

где R , Rg - сопротивления первого 4 и второго 5 резисторов.

При обрыве только провода 19 изменяется состояние узла 7 сравнения и блок 11 анализа формирует сигнал, по которому в коммутаторе 13 выход 1 соединяется с выходом 2, резистор 15 оказывается подключенным параллельно к последовательно соединенным резистору 4 и R , . Тогда для сохранения прежней величины выходного напряжения стабилизированного источника питания величину резистора 15 необходимо выбрать из соотношения:

Va,(l -1).

При обрыве только провода 20 изменяется состояние узла 8 сравнения и блок 11 анализа формирует, сигнал, по которому выход 1 коммутатора 13 соединяется с его выходом 2, Резистор 16 оказывается подключенным к

;

в этом случае сохранение прежней величины выходного напряжения источника питания обеспечивается выбором величины резистора 16 из

Соотношения:

R,, - о.

5

937234

Величина выходного напряжения источника 9 (10) опорного напряжения должна быть выбрана большей падения напряжения на замкнутых проводах 5 18(21) и меньшей напряжения на резисторе 4 (5) относительно клеммы ВЫХОД (+) и ВЫХОД (-) при обрыве проводов 19 и 20, Одновременно с появлением сигнала на любом из выхо- дов блока 11 анализа изменяется потенциал на его первом выходе и элемент 12, индикации сигнализирует о неисправности выходных цепей источника - ПИтания. f5

Блок 1 1 анализа в зависимости от состояния цепей ОС и силовых цепей подключения нагрузки 17 работает следующим образом.

20 При обрыве провода 19 с узла 7 сравнения на вход элемента 22, поступает положительный уровень (сигнал ), на вход элемента 22 отрицательный уровень (сигнал ), 25 На выходах элементов 22 , 22 формируются соответственно уровень 1 и уровень О, поступающие на входы элементов 23 - 28.

При этом элемент И-НЕ 26 оказыва- 30 ется разрешенным сигналами 1 с

выхода элемента 22, непосредственно и с выхода элемента 22 через элемент НЕ 24, на его выходе появляется сигнал, по которому в коммута- j торе 13 открывается транзистор ключа 29,j , замыкая переходом эмиттер - коллектор выход 1 коммутатора с выходом 3 и резистор 15 оказывается подключенным параллельно к последо- 0 вательно соединенным сопротивлениям R и R,. Одновременно сигнал с элемента 22, через элемент ИЛИ 28 поступает на элемент 12 индикации, по изменению состояния которого опе- 5 ратор определяет наличие неисправности в источнике питания.

При обрыве провода 20 с выходов узлов 7 и 8 сравнения на входы элементов 22, и 22 , поступают сигна- 0 лы и , соответственно элемент И-НЕ 27 оказывается разрешенным по обоим входам. Под воздействием сигнала с элемента И-НЕ 27 открывается транзистор ключа 29 в 5 коммутаторе 13 и через переход эмиттер - коллектор этого транзистора выходы 1 и 4 соединяются между собой, резистор 16 оказьшается подключенным между клеммой ВЫХОД (+) и

средним выводом делителя 2,, а через элемент ИЛИ 28 включается элемент 12 индикации.

При обрыве проводов 19 и 20 аналогично описанному выше разрешается элемент И-НЕ 25 и меж;п,у клеммой ВЫХОД (+) и средним выводом делителя 2 оказывается включенным резистор 14,

При обрыве проводов 19 и 21 ток нагрузки протекает по цепи: клемма ВЫХОД (+) резистор 4 - клемма ОС (+) провод 19 - клемма (+) нагрузки 17 - клемма ОС (-) - резистор 5 - клемма ВЫХОД (-). Так как на практике

R + R R .

5 1т

где , - сопротивление нагрузки, регулирующий элемент входит в насыщение и выполняется соотношение:

и

R)7

бд

R, + R

R,

и

fti

-напряжение между клеммами ВХОД (+) и ВХОД (-),

-напряжение на нагрузке 17.

Таким образом

и

6;с

R

5iJ + R,

О,

т.е, напряжение с нагрузк и тически снимается.

пракУзлы 7 и 8 формируют сигнал и через блок 11 включается элемент 12 индикации, сигнализируя о неисправности.

Таким образом, в предлагаемом источнике питания точность стабилизации выходного напряжения при неисправности цепи ОС не ухудшается, а при обрыве силовой цепи нагрузка отключается, предотвращая разрушение элементов стабилизатора и нагрузки, т.е, обеспечивается безаварийный режим эксплуатации источника питания.

293723

Ф о

20

25

р м у л а изобретения Стабилизированный источник питания, содержащий регулирующий элемент, включенный между основными по2 ложительными входной и выходной клеммами, делитель, подключенный средним выводом к первому входу первого узла сравнения, первым и вторым выводами непосредственно к,до10 полнительным положительной и отрицательной выходным клеммам, а через первьш и второй резисторы соответственно к оср овным пололштельной и от- рицательной выходным клеммам, нерf5 вый источник опорного напряжения, подключенный между вторьтм входом первого узла сравнения и дополнительной отрицательной выходной клеммой, а вь ход первого узла сравнения подключен к управляющему входу регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью обеспечения безаварийного режима рабо- ты, в него введены второй и третий узлы сравнения, второй и третий источники опорного напряжения, блок анализа,коммутатор, третий, четвертый и пятый резисторы и элемент индикации, причем второй и третий ис30 точники опорного напряжения включены входами мелоду основными положи- тель юй и отрицательной выходными клеммами, а выходами - к первым входам второго и третьего узла сравне35 ния соответственно, вторые входы которых соединены соответственно с дополнительными положительной и отрицательной вьосодными клеммами, а выходы - с соответствующими входами

40 блока анализа, к первому и второму выходам которого подключен элемент индикации, а третий, четвертый и пятый выходы блока анализа соединены с соответствующими входами комму45 татора, первьи выход которого соединен с основной положительной выходной клеммой, а второй, третий и четвертый выходы коммутатора через соответствующие третий, четвертый

50 и пятый резисторы подключены к среднему выводу делителя.

Заказ 386/53 Тираж 864Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Гфоизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Фаг. 2

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля электронных блоков. Целью изобретения является обеспечение безаварийного режима работы. Цель достигается тем, что дополнительные узлы контроля 7,8 обеспечивают контроль целостности цепей ОС или режим к.з. В зависимости от аварийного режима блок анализа 11 формирует сигнал индикадии 12 и стимулирует срабатывание соответствующей цепи коррекции делителя 2, обеспечивающей ограничение выходного напряжения. 3 ил. г (/)