Источник питания постоянного тока с самозащитой Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

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

Цель изобретения - повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий.

На чертеже изображена электрическая схема источника питания постоянного тока с самозащитой.

Источник питания содержит первую силовую шину 1, являющуюся выходной вторую силовую шину 2, подключенную к эмиттеру последовательного транзисторного регулирующего элемента 3, коллектор которого подключен к общей шине источника, база - к коллектору

да все напряжение будет приложено к регулирующему элементу 3 (в нагрузке есть емкость, представляющая к,з. для фронта напряжения). На шине Г на,- 5 пряжение близко к нулю. Усилитель 5 обратной связи за счет рассогласования с опорным источником напряжения (-Ug) выдает с выхода отрицательное напряжение, что приводит к открыванию согласующего транзистора 4. Выходной ток регулирующего элемента 3 в этот момент ограничивается пороговым усилителем 7, а согласующего транзистора 4 - пороговым усилителем 8. За счет заряда времязадающей емкости генератора 6 запуска последний выдает низкий уровень напрягжения для удержания ключа 13 управления в закрытом состоянии. При этом при

согласующего транзистора 4 противоположного типа проводимости, база по- помощи делителя из резисторов 14,10,

9 и 11 образуется дополнительная подпитка большим уровнем напряжения с регулирующего элемента 3 базы порогового усилителя 8, что эквивалентно

следнего подключена к выходу усилителя 5 обратной связи с входными цепями, генератор 6 запуска, а. также пороговый усилитель 7, пороговый усили25

тель 8 с резисторами 9 и 10 в цепи ба:зы и резистивным датчиком. 11 тока в эмиттерной цепи, резистивный датчик 12 тока в эмиттерной цепи регулирующего элемента 3, ключ 13 управления с резистором 14 в коллекторной цепи, элемент 15 изменяемой проводимости . в основной цепи питания генератора запуска 6, выполненный на резисторе и цепочке из последовательно соединенных стабилитронов, параллельно од-35 цепи резисторов 14, 10, 9 и 11 на

ному из которых включен элемент 16 индикации о перегрузке выхода источника, выполненный на светодиоде и токоограничгительном резисторе. При этом пороговый усилитель 7 коллектором подключен к базе регулирующего элемента 3, эмиттером - к шине 2, базой - к резистивному датчику 12 тока. Пороговый усилитель 8 подключен коллектором к базе согласующего транзистора 4, эмиттером - к общей шине, базой через резистор 11 - к коллектору ключа 13 управления, эмиттер которого подключен.к общей шине, коллектор через резистор 14 - к шине 2, а база - к выходу генератора 6 запуска, включенного по цепям питания параллельно регулирующему элементу 3.

Источник питания постоянного тока с самозащитой работает следуюш ш образом.

При включении источника питания для фронта входного напряжения с. входа все напряжение будет приложено к регулирующему элементу 3 (в нагрузке есть емкость, представляющая к,з. для фронта напряжения). На шине Г на,- пряжение близко к нулю. Усилитель 5 обратной связи за счет рассогласования с опорным источником напряжения (-Ug) выдает с выхода отрицательное напряжение, что приводит к открыванию согласующего транзистора 4. Выходной ток регулирующего элемента 3 в этот момент ограничивается пороговым усилителем 7, а согласующего транзистора 4 - пороговым усилителем 8. За счет заряда времязадающей емкости генератора 6 запуска последний выдает низкий уровень напрягжения для удержания ключа 13 управления в закрытом состоянии. При этом при

помощи делителя из резисторов 14,10,

9 и 11 образуется дополнительная подпитка большим уровнем напряжения с регулирующего элемента 3 базы порогового усилителя 8, что эквивалентно

большему напряжению на его базе, чем требуется для ограничения токов транзисторов 4 и 3. Пороговый усилитель 8 открьшается полностью как ключ, вызвав полное запирание согласующего 4 и регулирующего 3 транзисторов, т.е. при перегрузке или к.з. выхода источника на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах будет все напряжение питающего выпрямителя. По

0

5

0

5

базе транзистора 8 образуется положительная обратная связь проходных элементов 3 и 4 с триггерным эффектом.

До момента выдачи любого по очередности импульса с генератора 6 запуска транзисторы 3 и 4 всегда закрыты. С приходом импульса с генератора 6 ключ 13 управления открьшается. Резистор 10 ключом 13 подключается к общей шине. Цепь положительной обратной связи через резисторы 14 и 10 разрывается. Транзисторы 3 и 4 выходят на режим ограничения выходного тока, поступающего на нагрузку. На последнюю подается серия токовьпх импульсов. Емкость нагрузки не успевает разряжаться, и на ней начинает накапливаться уровень напряжения. Источник за несколько циклов импульсов запуска с генератора 6 входит в режим стабилизации. Напряжение на нагрузке становится номинальным, а на регулирующем элементе 3 снижается до номинальной величины для режима стабилизации. За счет цепи 15 питание генератора б снижается до уровня, когда он практически не потребляет ток и не возбуж- дается.

При полном к. 3. коротком з-амыкании выхода источника нагрузка закорочена. Все напряжение выпрямителя на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах и цепях питания генератора 6. Через цепь 15 изменяемой проводимости протекает максимальный ток питания (выбранный режимом токоограничивающего резистора). Внутреннее сопротивление основного источника питания генератора 6 мало по величине. Светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки вьрсода источника. Генератор 6 работает и вьщает очень короткие импуль- сы большой скважности. Значит, при к.з. нагрузки все напряжение (в момент короткого импульса с.генерато- ра 6) будет на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах, мощность на них максимальна (значительно, больше постоянно допустимой), но действует очень короткое время с большой скважностью.

При перегрузке на выходе источни- ка больше максимально допустимой нагрузки (например, 15-20%) действует обычная система ограничения выходного тока через регулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы пороговыми уси- лителями 7 и 8. Цепь положительной обратной связи через резисторы 14 и 10 не действует - не выключает транзисторы. 3 и 4, так как момент триг- герного выключения определяется выбором резисторов 14 и 11. Мощность на регулирующем 3 и согласующем 4 элементах постоянна и лежит в пределах меньше максимально допустимой постоянной мощности

При дальнейшем росте перегрузки

на выходе ограничение тока на регулирующем 3 и согласующем 4 элементах вызьюает большее падение напряжения (на нагрузке напряжение снижается, так как сопротивление ее стало, меньше) , что вызьшает триггерный эффект выключения указанных элементов, так как по цепи резисторов 14 и 10 передается больший потенциал в базу вто- рого порогового усилителя 8. Генератор 6 :срабатывает- и вьщает ик1пульс на ключ 13 управления. Последний выключает цепь положительной обратной связи, вызвав работу регулирующего элемента 3 и согласующего транзистора 4 в режим ограничения выходного тока. При этом напряжение на регулирующем элементе 3 составляет лишь часть напряжения выпрямителя (для примера допустим 40-50%), а остальное напряжение падает на перегруженном выходе 1 источника - на нагрузке Генератор 6 при меньшем напряжении с элемента 3 вьщает длинньй по времени действия импульс малой -скважности примерно при той же частоте следования. Увеличение длительности импульса генератора 6 происходит за счет увеличения времени разряда времяза- дающей емкости, так как значительно возрастает (по сравнению с полным питанием с выпрямителя) внутреннее сопротивление цепи разряду из-за увеличенного сопротивления основной цеп питания с элементов 15 изменяемой проводимости. Сопротивление стабилитронов этой цепи значительно больше, когда ток через них значительно меньше номинального для режима стабилизации, а стабилитроны выбраны повышенной мощности (0,3-1,0 Вт). В этом режиме работы самозащиты источника мощность в импульсе на регулирующем 3 и согласзтощем 4 элементах больше постоянно допустимой, но меньше максимальной импульсной, как это и требуется по графикам областей максимальной мощности согласно техническим условиям транзисторов.

При работе самозащиты в режиме, по выходу более близком к к.з., но не к.3.,импульс управления с генератора 6 будет более коротким большей скважности, обеспечивая при этом режим максимальных импульсных мощнос- |тей меньше предельно допустимых.

Предлагаемый источник позволяет повысить надежность самозащиты от перегрузок и к.з. коротких замыканий за счет оптимального поддержания (при включении) мгновенной и средней мощности регулирующего и согласующего транзисторов в зависимости от состояния нагрузки (степени перегрузки) .

Формула изобретения

1. Источник питания постоянного тока с самозащитой, содержащий по51

следовательньй регулирующий элемент, согласующий транзистор противоположного типа проводимости с резисторами в цепи базы и коллектора, генератор запуска на транзисторах противоположной проводимости, усилитель обратной связи с входными цепями, подключенными к общей выходной шине и первой силовой шине, причем согласующий транзистор подключен коллектором через резистор к управляющему входу регулирующего элемента, а базой через резистор - к выходу усилителя обратной связи, отличаю а(ийся тем, что, с целью повышения надежное- ти, в него введены первый пороговьш усилитель с резисторами в цепи базы и ключ управления, выполненные на транзисторах того же типа проводимос

ти, что и согласующий транзистор, второй пороговый усилитель на транзисторе того же типа проводимости, что и регулирующий элемент, элемент изменяемой проводимости в основной цепи питания генератора запуска, два резистивных датчика тока, причем вторая силовая шина через регулирующий элемент подключена к общей выход ной шине, транзистор второго порогового усилителя коллектором подключен к управляющему входу регулирующего элемента, эмиттером - к второй сило вой шине, а базой через резистор - к

Составитель В. Баранов Редактор Е. Копча Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 1890/44 Тиргш 864Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

15

Ш

107896

эмиттеру регулирующего элемента, транзистор первого порогового усилителя коллектором подключен к базе согласующего транзистора, эмиттером 5 к общей выходной шине, базой через резистор - к эмиттеру согласующего транзистора и через другой резистор - к коллектору транзистора ключа управления, эмиттер которого подключен к общей шине, коллек гор через резистор - к второй силовой шине, а база через резистор - к выходу генератора запуска, последний по цепям питания подключен параллельно регулирующему элементу, при этом эмиттер согласующего транзистора подключен через первый резистивный датчик тока к общей выходной шине,, а эмиттер регулирующего элемента через второй резистивный датчик тока - к второй силовой шине.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что элемент изменяемой проводимости содержит цепочку из последовательно соединенных резистора и стабилитронов, включенную между второй силовой шиной и общей шиной, причем общая точка резистора и стабилитрона подключена к 30 основному входу питания генератора запуска, а параллельно одному из стабилитронов включен светодиод с токо- ограничивающим резистором.

20

25

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий. При перегрузке больше максимально допустимой действует система ограничения выходного тока через ре гулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы с пороговыми усилителями 7 и В. При коротком замыкании нагрузки через цепь 15 протекает максимальный ток. Включается генератор 6, формирующий короткие запускаюп1ие импульсы большой скважности, а светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. +Цёы)( сл со 00 со