Источник стабилизированного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках, электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей путем выключения Т1(анзистора регулируемого преобразователя при перегрузке или нарушении в линиях силовой или обратной связи.

На чертеже представлена электрическая схема источника стабилизированного напряжения.

Устройство содержит регулируемый транзисторный преобразователь 1, уси- литель 2 обратной связи, выходом соединенный с первым входом широтно-им- пульсного модулятора (ЫИМ),3. втопой вход которого соединен с импульсным выходом блока 4 вспомогательных напряжений, а выход подключен к управляющему входу транзистора регулируемого реобразователя 1, датчик 5 тока, ключенный последовательно в цепь пиания преобразователя 1 и соединенный с неинвертирующим входом усилителя 6 защиты, выход которого через резистив- о-диодную цепь 7 положительной обратной, связи соединен с упомянутым еинвертирующим входом и через диод 8 подключен к входу широтно-импульсно- го модулятора 3, при этом инверти- рующий вход усилителя 6 защиты соединен через первый делитель 9 напряжения с источником 10 опорного напряжения и через второй резистор 11 - с положительным выводом для подключения агрузки, а неинвертирующий вход усилителя 6 защиты подключен к выходу узла 12 возврата защиты в исходное положение, вход которого соединен с импульсным выходом блока 4 вспомогательных напряжений.

Первьш вход усилителя 2 обратной связи подсоединен к делителю 13 выодного напряжения источника и через первый резистор 14.- к первому полюсу источника ЛО опорного напряжения, а второй вход усилителя 2 соединен с вторым делителем 15 опорного напряжения и через конденсатор 16 подсоединен к второму полюсу источника опорного напряжения, при этом выход упомянутого усилителя 2 через второй резистор 7 соединен с базой транзистора 18, эмиттер которого через элемент 19 смещения соединен с положительным выводом для подключения

нагрузки. Коллектор транзистора 18 подсоединен к входу усилителя 20,питание которого осуществляется от блока 4 вспомогательных напряжений, а выход усилителя 20 соединен с вторым входом широтно-импульсного модулятора 3.

Выходы -регулируемого преобразователя 1 соединены линиями 21- и 22 силовой связи с нагрузкой 23.

От нагрузки 23 в источник стабилизированного напряжения отводятся внешние цепи 24 и 25 обратной связи.

В источнике между указанными цепями обратной связи установлен третий резистор 26.

; сточник стабилизированного напряжения работает следзлощим образом.

При включении источника стабилизированного .напряжения одновременно с подачей на вход питающего напряжения устанавливается напряжение на выходе источника 10 опорного напряжения.

При этом на втором входе 321 3 происходит формирование пилообразного напряжения от питающего импульсного напряжения с выхода блока 4 вспомогательных напряжений. Потенциал, от которого начинается формирование пилообразного напряжения, установле1н более положительным по сравнению с предельным напря}1;ением на выходе усилителя 2 обратной связи, а вершина пилообразного напряжения ниже потенциала открьшания транзистора 18 при отсу.тствии напряжения на выходе источника.

С включением источника опорного напряжения часть его напряжения через резистор 14 подается на первый вход усилителя обратной связи из-за наличия емкости 16, шунтирующей нижнее

плечо делителя 15 напряжения опорного источника 10, напряжение плавно возрастает, приближаясь к величине напряжения на первом входе усилителя обратной связи,

При достижении равенства напряжений на обоих входах усилителя обратной связи напряжение на его выходе и, соответственно, на первом входе ШИМ 3 скачком увеличивается от предельного

напряжения отрицательной полярности, при котором ШИМ 3 был закрыт и, соответственно, был заперт транзистор регулируемого преобразователя источника до значения, находящегося в пре

врата, синхронизированный с частотой работы ШИМ от внутреннего генератора блока 4 вспомогательных напряжений, возвращает усилитель 6 защиты в исходное положение.

Уменьшение сопротивления нагрузки 23 источника в режиме ограничения защитой нагрузочного тока приводит к уменьшению коэффициента заполнения

делах формирования пилообразного напряжения на первом входе ШИМ 3.

Если происходит включение источника на номинальный режим работы,на его выходе появляется напряжение,которое плавно увеличивается с увеличением заряда емкости конденсатора 16 на втором входе усилителя обратной связи. Величина напряжения на первом входе ШИМ 3 при этом находит- fo регулируемого преобразователя 1 до ся в пределах формирования пилообраз- предельной минимальной величины, оп- ного напряжения на его втором входе. ределяемой минимальньм временем отВ режиме короткого замыкания на крытого состо яния транзистора регули- выходе источника увеличения выходного- руемого преобразователя 1, соответ- напряжения не происходит. Дальнейшее 15 ствующим времени рассасьюания избы- возрастание напряжения на втором входе усилителя 2 обратной связи из-за увеличения заряда конденсатора 16 относительно неизменяющегося потенциала на его первом входе приводит к 20 скачкообразному увеличению напряжения на выходе усилителя обратной связи до максимальной величины.

Указанное напряжение положительной

полярности подается через ограничи- 25 преобразователя 1 приводит к увели- тельный резистор 17 на базу транзисто- чению его нагрузочного тока, ра 18, который открывается и с его коллектора на вход усилителя 20 подается открывающий потенциал, создающий на его выходе постоянное напряже- ЗО напряжения на первом входе ус шите- ние, запирающее llfliM 3.ля 2 обратной связи относительно неНа выходе ШИМ 3 при этом устанав-г изменного напряжения на его втором ливается постоянное напряжение, за- входе приводит к скачкообразному воз крьшающее управляющий вход транзисто- растанию напряжения положительной ра регулируемого преобразователя 1. 35 полярности на выходе усилителя обрат- Трансформирование энергии к выходным о связи до предельной максимальной вьшодам источника прекращается,

Повторное включение источника возможно после выключения питающих его напряжений.40 - уменьшением коэффициента заполПри работе источника стабилизиро- «ения регулируемого преобразователя ванного напряжения информация о токе ДО значения близкого к предельному источника поступает с датчика 5 тока выходное напряжение источника, умень- на неинвертирующий вход усилителя 6 шаясь, становится меньше напряжения защиты и сравнивается с пороговым на-45 на базе транзистора 18 и через элемент 19 смещения открьюает транзисточного з аряда в его базе и рекомбинации избыточных неосновных носителей в его коллекторе, когда переходы эмиттер-база и коллектор-база транзистора восстановят свои запирающие свойства.

Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки 23 при минимальном нерегулируемом коэффициенте скважности

В режиме ограничения тока источнкг ка уменьшение его выходного напряжения и, соответственно, уменьшение

величины. Данное напряжение через резистор 17 прикладьшается к базе транзистора 18.

пряжением на его инвертирующем входе, поступающим с делителя 9 напряжения и резистора 11, соединенного с цепью 24 обратной связи.

тор 18, с коллектора которого на вход усилителя 20 подается отпирающий сиг- 1 нал, создаюа;ий на выходе усилителя 20, 50 и соответственно, на входе ММ постоянное запирающее напряжение.

тор 18, с коллектора которого на вход усилителя 20 подается отпирающий сиг- 1 нал, создаюа;ий на выходе усилителя 20, 50 и соответственно, на входе ММ постоянное запирающее напряжение.

На выходе ШРМ при этом создается напряжение, закрьшающее транзистор регулируемого преобразователя 1. Для

При увеличении тока нагрузки до порога его ограничения защитой усили тель 6 защиты переключается через резистивно-диодную цепь 7 обратной связи, выдавая через диод 8 запираю- повторного включения источника стаби- щий сигнал в 1ЧИМ, который закрывает лизированного напряжения необходимо транзистор регулируемого преобразо- выключить его питающие напряжения, вателя 1, ограничивая тем самым его Для источников с разл1«ной величи- коэффициент заполнения. Узел 12 воз- ной номинального выходного напряжеврата, синхронизированный с частотой работы ШИМ от внутреннего генератора блока 4 вспомогательных напряжений, возвращает усилитель 6 защиты в исходное положение.

Уменьшение сопротивления нагрузки 23 источника в режиме ограничения защитой нагрузочного тока приводит к уменьшению коэффициента заполнения

регулируемого преобразователя 1 до предельной минимальной величины, оп- ределяемой минимальньм временем открытого состо яния транзистора регули- руемого преобразователя 1, соответ- ствующим времени рассасьюания избы-

точного з аряда в его базе и рекомбинации избыточных неосновных носителей в его коллекторе, когда переходы эмиттер-база и коллектор-база транзистора восстановят свои запирающие свойства.

Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки 23 при минимальном нерегулируемом коэффициенте скважности

преобразователя 1 приводит к увели- чению его нагрузочного тока, напряжения на первом входе ус шите- ля 2 обратной связи относительно неВ режиме ограничения тока источнкг ка уменьшение его выходного напряжения и, соответственно, уменьшение

изменного напряжения на его втором входе приводит к скачкообразному воз растанию напряжения положительной полярности на выходе усилителя обрат- о связи до предельной максимальной

- уменьшением коэффициента заполвеличины. Данное напряжение через резистор 17 прикладьшается к базе транзистора 18.

тор 18, с коллектора которого на вход усилителя 20 подается отпирающий сиг- нал, создаюа;ий на выходе усилителя 20, и соответственно, на входе ММ постоянное запирающее напряжение.

На выходе ШРМ при этом создается напряжение, закрьшающее транзистор регулируемого преобразователя 1. Для

повторного включения источника стаби- лизированного напряжения необходимо выключить его питающие напряжения, Для источников с разл1«ной величи- ной номинального выходного напряжения выбор минимального выходного напряжения, которое открьшает транзистор 18 и, соответственно, запирает регулируемый преобразователь 1, определяется вы бором элемента 19 смеще- ния, который в об1чем случае может состоять из последовательно соединенных диодов и стабилитрона. Для некоторых источников эмиттер транзистора 18 может быть соединен непосредственно с выходным вьшодом источника.

Включение источника в случае обрыва линий 21,22 силовой связи или цепей 24,25 обратной связи, а также об- рью этих цепей при нормальной работе источника приводит.к отпиранию транзистора 18, срабатьюаниз з усилителя 20 и запиранию транзистора регулируемого преобразователя 1. При этом в случае обрьша цепи 24 необходимая связь эмиттера транзистора 18 с минусовой цепью осуществляется через резистор 26

При включении источника с ошибочной перестановкой цепей 24 и 25 на первый вход усилителя 2 обратной евя- аи поступает потенциал ниже, чем на его втором входе.

К управляющему переходу транзистора 18 при этом приложено отпирающее напряжение, что также приводит к за- пиранию транзистора регулируемого преобразователя 1.

Такая работа устройства управления транзистором регулируемого преобразователя 1 повышает надежность и рас- ширяет функциональные возмохяости стабилизированного источника напряжения.

Формула изобретения

Источник стабилизированного напряжения, содержащий регулируемьй транзисторный преобразователь, под- ключенный выходом через линии силовой связи к вьшодам для подключения нагрузки, усилитель обратной связи, выходом соединенный с первым входом

ШИрОТНО-ИМПуЛЬСНОГО модулятора, ВТО-

рой вход которого соединен с импульс- ньм выходом блока вспомогательных напряжений, а выход подключен к управляющему входу транзистора регулируемого преобразователя, датчик тока.

ВНИИПИ Заказ 5807/51

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

. O

15 0

5

0

j

0

г

гп

5

включенный последовательно в цель питания преобразователя и соединенный с неинвертирующим входом усилителя защиты, выход которого через резис- тивно-диодную цепь положительной обратной связи соединен с упомянутым неинвертирующим входом и через диод подключен к второму входу щиротно- импульсного модулятора, при этом ин- вертирующий вход, усилителя защиты соединен с первым делителем источника опорного напряжения и через резистор и цепь обратной связи - с положительным вьшодом для подключения нагрузки, а неинвертирующий вход упомянутого усилителя защиты подключен к выходу узла возврата защиты в исходное положение, вход которого соединен с импульсным выходом блока вспомогательных напряжений, упомянутый усилитель обратной связи первым входом соединен с делителем выходного напряжения, вторым входом с вторым делителем источника опорного напряжения, о тличающий.ся тем, что, с целью повьшения надежности и расширения функциональных возможностей путем выключения транзистора регулируемого преобразователя при перегрузке или нар-ушении в линиях силовой или обратной связи,,введены три резистора, конденсатор, транзистор, элемент смещения и дополнительный усилитель, причем первый вход усилителя обратной связи соединен через первый резистор с положительным полюсом источника опорного напряжения, а второй вход усилителя обратной связи соединен через конденсатор с отрицательным полюсом источника опорного напряжения, выход усилителя обратной связи через второй резистор подключен к базе транзистора, эмиттер которого через элемент смещения и цепь обратной связи подключен к положительному вьводу для подключения нагрузки, а коллектор подключен к входу дополнительного усилителя, питающегося от блока вспомогательных напряжений,выход дополнительного уси- , лителя соединен с вторым входом ши- ротно-импульсного модулятора, третий резистор подключен через цепи обратной связи к выводам для подключения нагрузки.

Тираж 659 Подписное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Целью изобретения является повьшение надежности и расширение функциональных .возможностей путем выключения транзистора регулируемого преобразователя при перегрузке и нарушении в линиях силовой или обратной связи. Источник содержит преобразователь 1, усилитель обратной связи 2, широтно-импульсный модулятор (Ш М 3, датчик тока 5, усилитель защиты 6, цепь 7 положительной обратной связи. Первый делитель напряжения 9 соединен с источником опорного напряжения 10, который соединен с вторым делителем 15. В режиме короткого замыкания увеличения выходного напряжения не происходит, так как открывается транзистор (Т 18, с которого подается запирающее напряжение на ШМ 3. Обрыв линий силовой связи 21,22 или цепей обратной связи 24,25 приводит к отпиранию Т 18, срабатыванию усилителя 20 и запиранию транзистора преобразователя 1. Такая работа обеспечивает .расширение функциональных возможностей . 1 ил. 9 (Л со ел О5 4 сд