Источник электропитания с защитой от перегрузки по току Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Источник электропитания с защитой от перегрузки по току относится к электротехнике и предназначен для использования в радиоэлектронике, автоматике и вычислительной технике.

Цель изобретения - повышение надежности источника электропитания за счет, устранения влияния параметрических изменений входящих в него элементов.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема источника электропитания.

Устройство состоит из трансформатора 1, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения, например к сети переменного тока, вторичная обмотка трансформатора подключена через двухполу- периодный выпрямитель 2 к емкостному фильтру 3, связанному с двумя силовыми шинами. Одна из силовьпс шин, напри мер 4, является, общей„ В другую силовую шину 5 включены последовательно регулирующий транзистор 6, резистор- ный датчик 7 тока и выходной вывод 8 источника. К датчику 7 тока через диод 9 подключена база транзистора 10 защиты, эмиттер которого подключен к выходному вьшоду 8. Коллектор транзистора 10 защиты соединен с базой регулирующего транзистора 6. С выходным выводом 8 связан вход 11 блока 12. обратной связи, выход которого 13 подсоединен к базе регулирующего транзистора 6, База транзистора 10 защиты через диод 14 соединена с выходом 15 цепи 16 запуска. Оба диода

9и 14 подключены к базе транзистора

10защиты встречно, регулирующий транзистор 6 подключен к датчику 7 тока эмиттером. Вход 17 цепи 16 запуска подключен к выходу 18 двухполу- периодного выпрямителя 2 и через диод 19 - к силовой шине 5, связанной с ем емкостным фильтром 3. Цепь 16 запуска состоит из последовательно соединенных резистора 20 и стабилитрона 21 I

Датчик 7 тока вьшолнен на резисторе, блок 12 обратной связи - на основе однокаскадного транзисторного усилителя напряжения. На базу транзистора 22 через резисторные делители 23 и 24 напряжения подается часть напряжения с выходной шины 8, на эмиттер этого транзистора подается эталонное напряжение со стабилитрона 25. Регулирующий транзистор 6,

и0-д м- 1.

10

3254332

транзистор 10 защиты и транзистор 22 блока обратной связи 12 - типа п-р-п, диоды 9 и 14 подключены к базе транзистора 10 защиты катодами, диод 19 подключен к.выходу 18 вьшрямителя 2 анодом. Сопротивлением нагрузки по постоянному току усилителя напряжения блока 12 обратной связи является ре- ;зистор 26. База транзистора 10 защиты с целью обеспечения режимной стабиль-. ности гальванически связана с его эмиттером резистором 27. Нагрузка к источнику подключается между выходной шиной 8 с положительным потенциалом и общей шиной 4. На выходе источника включен емкостный фильтр 28, являющийся элементом нагрузки. Входное напряжение переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора 1 через контакты 29 и 30. Для подавления импульсных помех, проникающих от источника питающего напряжения, параллельно вторичной обмотке трансфор- 25 матора 1 включен блокирующий конденсатор 31, Выпрямитель 2 выполнен по мостовой схеме, в связи с чем его входы 32 и 33 подключены к вторичной обмотке трансформатора 1, а вьтод 34 - к общей шине 4.

15

20

30

I

Источник электропитания работает следующим образом. Регулирующий транзистор 6 совместно с блоком 12 обратной связи образуют компенсационный

35 стабилизатор напряжения постоянного тока последовательного типа, питающийся от выпрямителя 2 с емкостным фильтром 3 через трансформатор 1 от источника переменного напряжения на40 пример, от сети переменного тока. При подаче напряжения переменного тока на первичную обмотку трансформатора 1 емкостный фильтр 3 начинает заряжаться через выпрямитель 2 и диод

45 19 с некоторой постоянной времени.С выхода 18 выпрями.теля 2, отделенного от емкостного фильтра 3 диодом 19, выпрямленные импульсы напряжения возрастающей амплитуды поступают на

50 цепь 16 запуска, на выходе 15 которой формируется импульсное напряжение с удвоенной относительно питающего напряжения частотой следования импульсов. Минимальное напряжение в

ее промежутке между импульсами равно нулю. Поскольку выходное напряжение источника на шине 8 в момент включения также равно нулю, транзистор 10 защиты через диод 14 и цепь 16

запуска периодически, с удвоенной частотой питающего напряжения, меняе свое состояние с открытого на закры- тое. Схема защиты, периодически отключаясь, дает возможность регулирую щему транзистору -6 по мере роста напряжения на емкостном фильтре 3 также периодически пропускать ток в нагрузку, осуществляя за счет наличия емкостного фильтра 28, являющего ся элементом нагрузки, ступенчатый рост напряжения на выходе источника. При повышении выходного напряжения на шине 8 до уровня, близкого к напряжению стабилизации стабилитрона 121, транзистор 10 защиты уже не може открываться через диод 14, и стабилизатор напряжения источника заканчива ,ет вькод на нормальный режим стабилизации выходного напряжения в непре- рывном режиме. Независимо от отношения текущего состояния уровней входного напряжения на шине 8 и на выход 15 цепи 16 запуска транзистор 10 защиты может открываться чере з диод 9 в случае увеличения напряжения на датчике 7 тока. Тем самым осуществляется не прерывное ограничение максимального выходного тока источника.

В нормальном режиме работы источн ка элементы связи устройства защиты диоды 9 и 14 - закрыты, поскольку падения напряжения на датчика 7 тока недостаточно для открывания диода 9 и перехода база - эмиттер транзисто- ра 10 защиты, а к диоду 14 приложен запирающий потенциал на выходе 15 цепи 16 запуска, величина которого, к тому же,- периодически, в такт с изменениями переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1, изменяется от максимального значения , определяемого напряжением стабилизации стабилитрона 21, до минимального - равного нулю. Для нор- мальной работы источника максимальное значение импульсного напряжения на выходе 15 цепи 16 запуска должно быть обязательно меньше выходного напряжения источника на шине 8. В нормальном режиме работы устройство защиты не влияет на работу источника электропитания.

В случае аварийно ситуации в цепи нагрузки источника электропитания, например, коротком замыкании, когда напряжение на выходной шине уменьшается до нуля, а величина

тока нагрузки резко возрастает, соз- даются условия открывания транзистора 10 защиты как через диод 9 - непрерывно, так и через диод 14 - периодически, в такт с изменениями импульсного напряжения на выходе 15 цепи 16 запуска. Причем в силу наличия петли отрицательной обратной связи между регулирующим транзистором 6 и транзистором защиты 10 за счет диода 9 и датчика 7 тока транзистор 10 защиты только при перегрузке источника .по току в насьш1ение не входит, а работает в активном режиме и поддерживает некоторую максимально допустимую величину тока нагрузки через ре- гулируюш ий транзистор 6. В случае же прохождения тока достаточной величины через диод 14 транзистор 10 защиты может войти в состояние насыщения и полностью запереть регулирующий транзистор 6.

Таким образом, подача в цепь 16 запуска обоих полуволн переменного напряжения обеспечивает импульсный режим работы транзистора 10 защиты с удвоенной (относительно питающего переменного напряжения) частотой его включения и со значительным превьщ1е- нием времени его открытого состояния над временем закрытого.

Соответственно регулирующий транзистор 6 в рассматриваемой аварийной ситуации также работает в импульсном режиме, но с временем открытого состояния, намного меньшим, чем закрытого. Тем самым обеспечивается минимальное, для данной формы питающего напряжения, энергопотребление источника в случае короткого замыкания в цепи нагрузки при повышении надежности его работы в этом режиме за счет обеспечения высокой степени на- сьщ1ения транзистора 10 защиты в течение всего времени действия сформированных полуволн переменного напряжения.

При устранении причин аварийной ситуации в цепи нагрузки, например, устранении короткого замыкания, источник электропитания восстанавливает свое рабочее состояние подобно тому, как это происходит при первоначальном включении источника.

Необходимым условием работы предлагаемого устройства является прекра щение протекания базового тока транзистора 10 защиты в моменты прохождения через ноль переменного -напря- |

жения на вторичной обмотке трансформатора 1 на время, достаточное для описанного ступенчатого выхода источника на режим стабилизации. Указанное условие вьтолняется при синусоидальной форме питающего напряжения и, очевидно, может быть вьтолне- но при любой другой форме питающего напряжения, обеспечивающего своими параметрами это условие.

Однако это органичение не имеет Принципиального характера, так как 6 случае питания устройства от источника переменного напряжения с малой длительностью фронтов, например. При прямоугольной форме питающего напряжения типа меандр, необходимая длительность фронтов переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1 обеспечивается выбором величины включенного параллельно этой обмотке блокирующего конденсатора 31, являющегося известным элементом подавителя импульсных помех во входных цепях источников электропитания „ формула изобретения

Источник электропитания с защитой dT перегрузки по току, содержащий tpaйcфopмaтop, первичная обмотка которого соединена с выводами для подключения источника переменного напряСоставитель В. Баранов .Редактор Н. Егорова Техред Л.Олийнык

Заказ 3107/42 Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

жения, а вторичная обмотка подключе- на к вьтрямитёлю, емкостной фильтр, подключенный к входному выводу силовой шины, регулируинций транзистор,

включенный в силовую шину последовательно с датчиком тока, параллельно которому через диод подключен база- эмиттерный переход транзистора защиты, коллектор которого соединен с базой

регулирующего транзистора блок обратной связи, вход которого соединен с силовым выходным вьгеодом, а выход - с базой регулирующего транзистора, и цепь запуска, состоящую из последовательно соединенных резисторов и стабилитрона, один вывод которого соединен с .общей шиной, а другой - через второй диод - с базой транзистора защиты, причем оба диода включены встречно к базе транзистора защиты, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы за счет устранения влияния параметрических изменений

входящих в источник электропитания элементов, введен третий диод,один вьшод которого подключен к вьтрямитёлю, выполненному по двухполупе- риодной схеме и свободному резистору

цепи запуска, а другой вывод третьего диода - к входному вьшоду силовой шины.

Корректор А.Ильин

Изобретение относится к элект- ротехнике и может быть использовано. Ъ устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение надежности за счет устранения влияния параметрических изменений элементов цепи запуска. В источнике электропитания цепь запуска 16 подключа- 1ется к выходу двухполупериодного выпрямителя 2, связанного с фильтром 3 через диод 19, что позволяет использовать для запуска импульсное напряжение, формируемое на вьпсоде этого выпрямителя. 1 ил. (Л