Источник питания с комплексной защитой Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам электропитания радиоэлектронной аппа ратуры, и может быть использовано дл питания технологических средств вычислительной техники, устройств авто матики, телемеханики и электронной техники, средств связи и радиоаппаратуры.

Целью изобретения является расширение, функциональных возможностей комплексной защиты и .исключение ложных срабатываний защиты от токовых перегрузок в пусковых режимах.

На фиг, 1-3 приведена схема источ инка питания с комплексной защитой.

Источник питания с комплексной защитой содержит предохранитель 1, трансформатор 2, выпрямитель 3 и фильтр 4 вспомогательного источника, выпрямитель 5, входной фильтр 6 и выходной фильтр 7 стабилизатора, регулирующий элемент 8, усилитель 9 обратной связи, узел 10 защиты от по вышенного входного напряжения, узап 11 защиты от токовых перегрузок, .узел 12 защиты от пониженного входно го напряжения, узел 13 защиты от по вьшенного выходного напряжения,узел 14 защиты от пониженного выходного напряжения, термоконтакты 15 и 16, тиристор 17, диоды 18 и 19, нагрузоч . ный резистор 20, индикатор 21 аварий його состояния и исполнительный узел 22 универсальной защиты. Трансформатор 2, выпрямитель 3, состоящий из диодов 23 и 24, фильтр 4 и диод 18 образуют вспомогательный источник. Выпрямитель 5 состоит из диодов 25 и 26. Регулирующий элемент 8 состоит из согласующего транзистора 27 и транзистора 28.

Узел 10 образован элементами 29 - 32 и представляет собой транзисторный ключ с пороговым эле ментом (динистором 29) в .базовой цепи.

Узел 11 образован элементами 33-36 и представляет собой транзисторный усилитель (ключ). Датчиком тока является резистор 35, измерительно-усилительным элементом - транзистор 34. Резистор 33 ограничивает, ток в цепи управляющего электрода тиристора 17, резистор 30 ограничивает ток в базовой цепи транзистора 32.

Узел 12 образован элементами 37 - 48 и представляет собой триг

5

0

5

0

5

0

5

0

5

герную схему с исходным нулевым состоянием, соответствуюшим выключенному мощному транзистору 47, с возможностью потенциально-импульсного управления узлом по входу установки в единичное состояние (через пороговый элемент - стабилитрон 37) и потенциального управления по входу установки в нулевое состояние транзистором 32.

Напряжение на коллектор транзистора 27, усилитель 9 и резистор 48 поступает только через открытый транзистор 47. При включении источника питания транзистор 47 закрыт. Включение транзистора 47 осуществляется только в момент срабатывания узла 12 (через стабилитрон 37). Вы- к.лючение транзистора 47 осуществляет- ся выходным сигналом транзистора 32, включающегося при срабатывании узлов 10,11, 13 и 14 универсальной защиты и при замыканиях термоконтактов 15 и 16,

Узел 13 образован элементами 49 - 55 и представляет собой компаратор напряжений на Транзисторе: опорного и части выходного напряжения стабилизатора. Сигнал на выходе компаратора вьщеляется только в случае превышения выходным напряжением стабилизатора заданного (расчетного) значения.В Iостальных случаях выходной сигнал компаратора отсутствует.

Узел 14 образован элементами 56 - 67 и представляет собой компаратор напряжений на транзисторе: опорного и части выходного напряжений стабилизатора. Сигнал на выходе компаратора выделяется только в случае понижения выходного напряжения стабилизатора .ниже заданного (расчетного) значения при работе источни - ка питания в стационарных режимах. В остальных случаях выходной сигнал компаратора отсутствует.

Индикатор 21 образован светодио- дом 68 и ограничительным резисто.ром 69.

Узел 22 образован реле 70 и ограничительным резистором 71,.

Конденсатор 72 подключен между выводами базы .и эмиттера транзистора 34.

Выпрямленное выпрямителем 3 напряжение поступает на резистор 64. Сглаженное фильтром 6 напряжение поступает через перв уто размыкалзщуюся контактную группу реле 70 на стабилитрон 37 и на коллектор транзистора 28. Сглаженное фильтром 4 напряжение поступает на обмотку реле 70, светодиод 68,резистор 20 и через вторую размыкающуюся .контактную группу реле 70 - на анод динистора 29, термокон- такты 15 и 16, транзистор 34, резистор 35, а через резистор 35 и транзистор 47 - на коллектор транзистора 27 и усилитель 9. Эмиттер транзистора 27 соединен с базой транзистора 28, а эмиттер последнего - с фильтром 7. Стабилизированное выходное напряжение с фильтра 7 поступает на резисторы 49, 54 и 56, на анод диода 19, и на усилитель 9, второй вход которого подключен к общей шине, третий вход - к коллектору транзистора 27, а выход - к базе последнего. Катод диода 19 соединен

13

с резисторами 71, 69, 20 и анодом тиристора 17, управляющий электрод последнего - с резистором 33, а катод с общей шиной. Динистор 29 и термоконтакты 15 и 16 подключены параллельно цепи эмиттер-коллектор транзистора 34, база последнего подключена к выходам узлов 13 и 14, а коллектор соединен с резисторами 30 и 33.

Источник питания с комплексной- защитой работает следующим образом.

При включении источника питания заряжаются емкости фильтров 6 и 4, а также конденсатор 67 по цепи: диоды 23 и-24, резистор 64, диод 65 Транзисторы источника питания закрыты до момента, когда напряжение на фильтре 6 превысит напряжение стабилизации стабилитрона 37.После этого стабилитрон пробивается и открывается транзистор 46, что вызывает открывание мощного транзистора 47, поступление напряжения с фильтр ,4 Через резистор 35 и транзистор 47 на коллектор транзистора 27 и на усилитель 9 обратной связи, а также на базу транзистора 46 через резистор 48 и диод 42.

Выходной фильтр. 7 стабилизатора начинает заряжаться.

Разряженный конденсатор 72 тпун тирует переход база - эмиттер транзистора 34, удерживая транзистор в

закрытом состоянии на время переход- .55 вает выключение транзисторов 46 и

ных процессов в стабилизаторе.

В переходных режимах запщта от пониженного выходного напряжения стабилизатора не срабатьшает, так как

47 и, как следствие, прекращение т ка через транзисторы 27 и 28.

Включение тиристора 17 вызывает свечение светодиода 68, сигнализи- ц, f5

20

25

3254444

параметры элемента задержки, состоящего из резистора 64, конденсатора 67, германиевого диода 65 и кремниевого диода 63 обеспечивают надежное запирание транзистора 60 на время , : переходных процессов в источнике тания за счет большой постоянной времени цепи заряда конденсатора 67 и разницы в падениях напряжения на кремниевом и германиевом диодах.

При номинальном выходном напряжении стабилизатора транзистор 60 зад- перт напряжением, поступающим на его эмиттер с резистора 57, транзистор 53 заперт положительным потенциалом катода стабилитрона 55, превышающим, потенциал базы транзистора.

Если ток, протекающий через резистор 35, не прев ышает величину, соответствующую номинальному значению тока срабатывания защиты от перегрузок, то транзистор 34 закрыт и его ток утечки не может вызвать открывание транзистора 32 и тиристо ра 17.

Если входное напряжение источника питания не превьшает заданное (расчетное) значение, то динистор 29 находится в выключенном состоянии и его ток утечки не может вызвать открывание транзистора 32 и тиристора 17,

При отключениях источника питания от сети защита от пониженного выходного напряжения не должна сра- :батывать. Это достигается выключением диодов 65 и 18, исключающих возможность отпирания транзистора 60 за счет накопленной энергии кон- . денсатором 67 и фильтром 4 соответственно.

Защита перехода эмиттер - база транзистора 60 от обратных напряжений при отключениях источника питания осуществляется диодом 61 и резис тором 62.

/ При превьшении напряжением фильтра 6 напряжения переключения динистора 29 последний включается, что вызывает включение транзистора 32 и ти ристора 17 токами, протекающими через резисторы 30 и 33 соответственг : но.

Включение транзистора 32 вызьша30

35

40

45

50

вает выключение транзисторов 46 и

47 и, как следствие, прекращение тока через транзисторы 27 и 28.

Включение тиристора 17 вызывает свечение светодиода 68, сигнализи ,

рующего о срабатывании защиты, и включении реле 70, которое первой размьжающейся контактной группой отключает силовой транзистор 28 от фильтра 6,. а второй размыкающейся контактной группой - шину питания узлов защиты от фильтра 4. Третьей размыкающейся контактной группой ; . реле может отключать от сети периферийные устройства, работа которых нецелесообразна после отключения ис точника, питающего центральное устройство (предполагается, что предлагаем источник используется для питания центрального устройства).

Четвертой (замыкающейся) контакной группой реле может включать вненее устройство аварийной сигнализации,

Кроме того, включение тиристо- ра вызЬюает скачкообразное уменьшение направления фильтра 7 до величины, равной сумме напряжений на открытом диоде 19 и тиристоре , что, в свою очередь, вызывает вклю- чение транзистора 60 в каждом полупериоде напряжения, выпрямленного выпрямителем 3, и открывание транзистора 34 коллекторным током транзистора 60 до момента сраба тывания реле 70. Однако после включения тиристора 17 эти переключения транзисторов значения не имеют, так как они не изменяют состояния тиристора, а тепловые режимы наиболее нагруженных узлов источника питания - регулирующего элемента 8, трансформатора 2 и выпрямителя 5 начинают приходить в норму.

Резистр 20 предотвращает возмож- кое выключение тиристора 17 из-за изменения его анодного тока после разряда фильтра 7, удерживая его во включенном состоянии до отключе - ния источника питания оператором. Наличие резистора 20 обязательно, если сумма токов, протекающих через реле 70 и светодиод 68, меньше тока выключения тиристора 17.

При замыкании термоконтактов 15 и 16 (или обоих одновременно) срабатывание защиты происходит аналогично описанному за исключением того что динистор 29 остается в выключенном состоянии, а напряжение фильтра 4 поступает на резистор 30 через замкнутый термоконтакт.

Увеличение тока нагрузки стабилизатора вызывает увеличение разового

5 о

0 5

0 5

5

тока транзистора 28 и коллекторного тока транзистора 27, что приводит к увеличению падения напряжения на датчике 35 тока. При возрастании напряжения на датчике 35 до величины, соответствующей заданному (расчетному) значению срабатывания защиты, транзистор 34 открывается идальнейший процесс работы схемы защиты повторяется.

При превышении входным напряжением стабилизатора номинального значения напряжения срабатьшания защиты транзистор 53 открывается, образуя цепь для протекания базового тока- транзистора 34 и его открывание. Дальнейший процесс работы схемы защиты повторяется. Порог срабатьшания защиты от повьш1енного выходного на- пряжения стабилизатора определяется напряжениями стабилитрона 55 и ре- зистивного делителя 4§..

Когда выходное напряжение стабилизатора, понижаясь, становится меньще номинального значения напряжения срабатывания защиты, открывается транзистор 60, вызывая включение транзистора 34, Дальнейший процесс работы схем защиты повторяется. Порог срабатывания защиты от пониженного выходного напряжения стабилизатора определяется напряжениями резистивного делителя 56-58, стабилитрона 66 и диодов 63 и 65.

Формула изобретения

1. Источник питания с комплексной защитой, содержащий предохранитель, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, к вторичным обмоткам которого подключены выпрямитель стабилизатора с входным фильтром и выпрямитель вспомогательного источника с фильтром, регулирующий элемент, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя обратной связи, входом подключенный к выходному фильтру, выходу регулирующего элемента и входу узла защиты от повьш1енного выходного нап яжения выход которого подключен к первому входУ узла защиты от токовых перегрузок, второй вход которого подключен к резистивному датчику тока, соединенному одним выводом с анодом динистора узла защиты от повьш1енно- го входного напряжения, а другим выводом через исполнительный транзистор узла защиты от пониженного напряжения подключен к .силовому выводу согласующего транзистора регулирующего элемента, выход узла защиты от токовых перегрузок соединен с катодом динистора, выводами подключенных пареллельно ему термоконтактов, вхо дом защиты от повьппенного входного напряжения и через ограничи- тельный резистор - с управляющим электродом тиристора защиты, катод которого соединен с общей шиной, выход узла защиты от повышенного входного напряжения соединен с первым входом узла защиты от пониженного входного напряжения, второй вход которого соединен с силовым входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных: возможностей комплексной защиты, в него введены узел защиты от пониженного выход ного напряжения, первый диод, включенный между выпрямителем и фильтром вспомогательного источника, второй диод, включенньй между выходным фильтром стабилизатора и анодом тиристора защиты, и :параллельно соединенные индикатор аварийного отклю- чения источника питания, нагрузочный резистор и исполнительный узел защиты, включенные между фильтром вспомогательного источника и анодом тиристора защиты, причем первая размы- кающая контактная группа исполнительного узла-защиты включена между входным фильтром стабилизатора и силовым входом регулирующего элемента, а вто рая размыкающая контактная группа включена между фильтром вспомогательного источника и анодом динистора, выход узла защиты от повьшенного вы-с ходкого напряжения подключен к выходу узла защиты от пониженного выход- ного напряжения, вход которого соединен с выходом выпрямителя вспомогател ного источника.

2.Источник по п. I, отличающийся тем, что, с целью исключения срабатываний защиты от токовых перегрузок в пусковых режимах при работе на нагрузку емкост ного характера, в него введен конденсатор, подключенньш между базой и эмиттером транзистора узла защиты от токовых перегрузок.

3.Источник по п. , отличающийся тем, что узел защиты от пониженного выходного напряжения выполнен на транзисторе, стабилитроне, третьем, четвертом и пятом диодах, конденсатора и шести резисторах, причем первый, второй и третий резисторы образуют регулируемый делитель выходного напряжения стабилизатора, выход которого подключен к эмиттеру транзистора и к аноду третьего диода, катод которого соединен с базой транзистора, катодом четвертого диода и через четвертый резис . : тор - с общей шиной, коллектор транзистора через пятый резистор соединен с выходом узла защиты,.а база транзистора через четвертый диод подключен к выходу источника опор- ного напряжения, выполненного из последовательно соединенных шестого резистора, пятого диода и стабилитрона, параллельно которому подключен конденсатор, анод указанного стабилирона соединен с общей пшной, а катод - с катодом пятого диода, анод которого подключен к аноду четвертого диода.

4.Источник по п. 1, о т л и - чающийся тем, что индикатор выполнен из последовательно соединенных светодиода и резистора.

5.Источник по п. I, отличающийся тем, что исполнительный узел выполнен из последовательно соединенных реле и резистора.

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано для питания технических средств вычислительной техники, устройств авто ;матики, телемеханики и электронной техники. Цель - расширение функциональных возможностей и исключение ложных срабатываний защиты от токовых перегрузок в пусковых режимах. Это достигается путем введения узла 14 защиты от пониженного выходного напряжения, индикатора 21 и исполнительного узла 22. Понижение выходного напряжения приводит к срабатыванию узла 14, вызывающему срабатывание узла 11 защиты от ., токовых перегрузок и открыванию тиристора защиты 17, что, в свою очередь, включает индикацию и стимулирует срабатывание и фиксацию состояния исполнительного узла 22, отключающего стабилизатор. 4 з.п.ф-лы, 3 ил. i (Л со to СП 4 4 4

Составитель В. Баранов Редактор Н. Егорова Техред А.Кравчук Корректор М„ Декчик

Заказ 3108/43 Тираж 863 Подписное

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