Стабилизирующий источник электропитания Советский патент 1987 года по МПК G05F1/565 

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для электропитания устройств автоматики, вычислительной техники и средств связи . и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1179301.

Цель изобретения - повьшение надежности защиты и уменьшение габаритов устройства.

На чертеже приведена принципиаль ная электрическая схема стабилизирующего источника электропитания.

Стабилизирующий источник электропитания содержит регулирующий элемент из выпрямительно-коммутирующе- го моста I на диодах. Одна его диагональ включена.последовательно в силовую цепь передачи электроэнергии между одной из клемм 2 для подключения источника электроэнергии и одной из выходных клемм 3 стабилизи рующего источника, а другая - параллельно силовым выводам параллельно включенных транзисторов 4 сотовой части регулирующего элемента, с выравнивающими резисторами 5 в эмитте ных цепях. Управляющие выводы силовых транзисторов 4 регулирующего, элемента соединены через транзистор

6согласующей части регулирующего элемента и ограничивающий резистор

7с положительным выводом служебного источника, средний вывод которго 8 соединен с общей точкой токо- выравнивающих резисторов 5 силовых транзисторов 4 регулирующего элемента.

Служебньш источник содержит трансформатор 9, первичная обмотка кото- рого подключена к входным клеммам 2 и 10 устройства а вторичная - выполненная со средней точкой 8 - через мостовой выпрямитель 11 на диодах и С-фильтры на конденсаторах 12 и 13 к питающим клеммам схемы 14 управления. Выход последней подключен к управляющему входу согласующего транзистора 6 регулирующего элемен- та, а вход - через датчик 15 напря- лсения - к выходу мостового выпрямителя 16 на диодах, вход которого через измерительный трансформатор 17 подключен к выходным- клеммам 3 и 18 стабилизирующего источника. Питающие клеммы каскада 19 защиты подключены между положи- тельной шиной служебного источника и его средней точкой, вход каскада

0

5

Q г

защиты подключен к выходу делителя напряжения на резисторах 20 и 21, а выход - к управляющему электроду согласующего транзистора 6 регулирующего элемента.

Управляемый источник тока каскада защиты выполнен на последовательно включенных токозадающем резисторе 22 и транзисторе 23, коллектор которого подключен к ВЕ)1ходу делителя напряжения на резистора : 20

и 2, а база - к точке соединения стабилитрона 24 и резистора 25, который через транзис горньп ключ 26

5 подключен к минусовой шине служебного источника. База транзисторного ключа 26 через резистор 27 подключена к плюсовой шине служебного источника, а через перех.од коллектор - эмрггтер второго транзисторного клю- ча 28 - с минусовой шиной служебного источника. База второго транзисторного ключа 28 соединена с выходом измерительного выпрямителя 16 цепи обратной связи через делитель напря- лсения на резисторах 29 и 30.

Стабилизируюг1щй источник электропитания работает следуюпщм образом.

При номинальном токе нагрузки каскад 19 защиты не работает, на выходе имеется ног-шнальное напряжение, в связи с чем с выхода измерительного выпрямителя 16 на делитешь напряжения на резисторах 29 и 30 посту5 пает номинальное напряжение;, транзистор 28 насьш;ен, шунтиру€ т переход эмиттер - база транзисторного ключа . 26, в, результате чего последний закрыт и закрыт источник тока на TpiaH- зисторе 23.

При возникновении короткого за- №1кания в нагрузке напряжение на выходе измерительного выпрямителя 16 становится равным нулю, транзистор 28 закрывается и в базовую цепь транзистора 26 через резистор 27 втекает ток, приводящий его в режим насыщения и включающий тем самым управляемый источник тока на транзисторе 23. Открываясь, транзистор 23 вливает добавочньш ток в г езистор 21 измерительного делителя напряжения токовой нагрузки, в рсз ультате чего напряжение на нем-возрастает. Это означает, что срабатывание схемы защиты происходит при значительно меньшем токе через силовые транзисторы 4 регулирующего элемента.

0

0

Изменяя величину тока через управляемый источник тока, можно получить такой режим, при котором мгновенная мощность короткого замыкания на силовых транзисторах будет близка или равна мощности номинального режима, т.е. незначительными затратами на маломощные цепи управления удается . на порядок снизить мощность короткого замыкания в силовой цепи и тем самым значительно уменьпшть габариты регулирующего источника .в целом.Резисторы 29 и 30,выбираются таким образом, чтобы при устранении короткого замыкания ток, протекающий через нагрузку, создал на ней такое напряжение, при котором транзистор 28 гарантированно бы открьтся, управ- .ляемый источник тока отключился и обеспечил нарастание тока в силовой цепи до номинального значения. То же осуществляется и в процессе пуска стабилизирующего источника. Поскольку величина цепи плавного запуска обеспечивает плавное нарастание как выходного напряжения, так и тока нагрузки, то при правильно выбранных резисторах 29 и 30 необходимо обеспечить сочетание, при котором величина тока через транзисторы регулй- рующего элемента до порога срабатывания схемы защиты создавала бы на нагрузке напряжение, необходимое для гарантированного перехода транзистора 28 в режим насыщения.

Таким образом, введение в каскад защиты от перегрузок и коротких замыканий управляемого источника тока позволяет.при перегрузке и при коротких замыканиях на выходе стабилизи- рующего источника уменьшить ток порога срабатывания схемь защиты, уменьщить мощность, рассеиваемую на транзисторах регулирующего элемента в указанных режимах, и, как следст- вие, уменьшить число транзисторов регулирующего элемента и габариты радиатора.

Так, при номинальном токе нагрузки и токе порога срабатывания схемы защиты при коротком замыкании на входе стабилизирующего источника дпА напряжения питающей сети 15 В можем иметь максимальное мгновенное

значение мощности на транзисторах регулирующего органа в режиме короткого замыкания.

При снижении порога срабатывания в режиме короткого замыкания до 0,4А максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторах, снижается в 5 раз. Принимая, что допустимая мощность, рассеиваемая одиночным тра нзистором, не превьщтает 20 Вт, число параллельно включенных транзисторов для известного устройства, должно быть порядка 16, в то время, как для предлагаемого устройства достаточно трех - четьфех транзисторов. Одновременно в 5 раз уменьшаются и габариты радиатора, необходимого для отвода мощности, рассеиваемой на транзисторах регулирующего органа, а также для крепежа этих транзисторов.

Формула изобретения

Стабилизирующий источник электропитания по авт.св. № 1179301, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и уменьшения его габаритов, в него введены токостабилизирующий двухполюсник, два транзисторных ключа и делитель напряжения на резисторах, причем токостабилизирующий двухполюсник п подключен к питающей клемме служебного источника питания и выполнен на последовательно включенных токо- задающем резисторе и транзисторе, коллектор которого подключен к выходу делителя напряжения, база - к точке соединения стабилитрона и токоограничивающего резистора, подключенного через транзисторный ключ к питающим клеммам служебного источника питания, делитель напряжения на резисторах подключен к выходу измерительного выпрямителя цепи обратной связи, причем выход делите ля подключен к переходу змиттер - база второго транзисторного ключа, коллектор которого подключен к базе первого транзисторного ключа, а через ограничивающий резистор к питающей клемме служебного источника.

10

Составитель С, Горбачева Редактор Н, Егорова Техред А.Кравчук Корректор М. Пожо

Заказ 3108/43 Тираж 863Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

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

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

w

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности защиты транзисторов регулирующего элемента при замыкании нагрузки и значительное уменьшение его габаритов. Силовая часть регулирующего элемента, выполненная на параллельно включенных транзисторах с выравнивающими резисторами в эмит- терных цепях, через выпрямительно- коммутируюш;ий мост подключена последовательно в цепь передачи электроэнергии. Согласующая часть и схема управления подключены к выходу служебного источника, включающего в себя согласующий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, мостовой выпрями;тель и С-фильтр. Схема управления входом через мостовой выпрямитель и второй согласующий трансформатор подключена к выходным клеммам источника, а выходом - к управляющему электроду транзистора согласующей части регулирующего органа. Каскад защиты от перегрузок по току и коротких замыка НИИ в потребителе с плавным включением, обеспечивающий перевод транзисторов регулирующего органа в режим отсечки с повторно-кратковременным пробным включением при воздействии перегрузки или коротком замыкании на выходе, выполнен с управляемым источником тока, обеспечивающим при коротком замыкании на выходе подпитку резистивного делителя напряжения, служащего для измерения тока че- „ рез транзисторы регулирующего органа, и тем самым значительное уменьшение величины тока порога срабатьтания,а следовательно, и величины мгновенной мощности на транзисторах регулирующего органа. I ил. СО ю О1 N О)