Источник питания постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току и короткого замыкания Советский патент 1989 года по МПК G05F1/573 

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение надежности. Это достигается тем, что диоды 10, 11 и 12, пороговый узел 13 и дифференциальный усилитель 14 обеспечивают плавный пуск источника при повторной подаче входного напряжения, и большое усиление слабого сигнала, снимаемого с датчика тока 2, позволяет существенно снизить на нем потери. 2 ил.

.1

10

рядок) меньше сопротивления первого резистора 7.

Дифференциальный усилитель 14 и пороговый узел 13 могут быть выполнены по известным схемам на базе интегральных операционных усилителей, например К 157УД2.

Релаксационный генератор 4 может быть выполнен по известным схемам, например, на базе однопереходного транзистора типй КТ117 с времязада- ющей RC-цепыо на входе;

На фиг. 2 приняты следующие обозИзобретение относится к электротехнике, а именно к источникам питания, и может быть использовано в системах пита1гая радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение на дежности.

На фиг. 1 представлена структурная схема источника питания; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Источник питания содержит преобразующий блок 1, датчик 2 тока, Включенный последовательно в силовую ши- 5 начения: 15 - диаграмма изменения со- ну, узел 3 дополнительного питания,противления нагрузки источника питарелаксационный генератор 4, транзис-ния; 16 - диаграмма сигнала на выхотор 5, конденсатор 6, первый 7, вто-де релаксационного генератора 4; 17 рой 8, третий 9 резисторы, первый 10, диаграмма изменения напряжения на второй 11 и третий 12 диоды, порого- 20 конденсаторе 6; 18 - диаграмма сигна- вый узел 13 и дифференциальный усилитель 14, входами соединенньй с выходами датчика 2 тока,, .а выходом - с входом порогового узла 13, выход ко-, торого соединен через катод-анод пер- 25 вого диода. 10 с базой транзистора 5, эмиттер которого через анод-катод второго диода 11 соединен с управляющим входом релаксационного генератора 4, выход которого соединен с входом управления преобразующего блока 1, при этом плюсовой выходной вывод узла 3 дополнительного питания соединен через первый резистор 7 с базой и через второй резис-Гор 8 с коллектором транзистора 5, а также через катод-анод третьего диода 12 - с первыми выводами конденсатора 6 и третьего резистора 9, вторые выводы которых соединены соответственно с минусовым выходным выводом узла 3 дополнительного питания и катодом первого диода 10, причем выводы питания дифференциального усилителя 14 соединены с выходными выводами дополнительного узла 3 питания, минусовой выходной вывод которого соединен также с общей шиной источника питания. Датчик 2 тока резистивного типа обеспечивает падение напряжения при мак- о мальвой работы дифференциального уси- симальном токе 30-60 мВ и может пред- лителя необходимо, чтобы величина ставлять собой отрезок обыкновенного монтахсного провода.

Третий резистор 9 предназначен для

30

ла на выходе порогового узла 13; 19 - диаграмма изменения выходного тока; 20 - диаграмма изменения выходного

напряжения, I

При включении источьшка питания

появляется напряжение на вьсходных выводах узла 3 дополнительного питания. Так как на выходных выводах источника питания напряжение отсутствует, оно отсутствует и на входах дифференциального усилителя 14 и, следовательно, на его выходе установится нaпpяжeниeJблизкое к напряжению питания, что вызовет срабатьшание порогового узла 13 - на его выходе логический О, конденсатор 6 разряжен, транзистор 5 закрыт, релаксационный генератор 4 генерирует импульсЬ на пониженной частоте (фиг. 2, диаграмма 16), при которой обеспечиваются малые потери и надежная работа преобразующего блока даже при условии короткого замыкания на выходе (фиг,2) На выходе источника (фиг. 2, диаг- 45 |рамма 20) наблюдается незначительньш рост напряжения. .При,достижении им величины, достаточной для нормаль- :ной работы дифференциального усилителя 14 (liMeeTCH ввиду, что для нор35

40

синфазного сигнала превьшала напряжение отрицательного источника питания на 0,,5 в), на его выходе устаноограничения тока разряда конденсато- 55 вится напряжение, пропоргщональное ра 6 через выход порогового узла 13току нагрузки источника питания, и

и, чтобы он не влиял на работу остальных частей, его сопротивление выбирается значительно (минимум на попри условии, что ток нагрузки меньш предельно допустимого,.оно будет меньше напряжения срабатьгоания поре

0

рядок) меньше сопротивления первого резистора 7.

Дифференциальный усилитель 14 и пороговый узел 13 могут быть выполнены по известным схемам на базе интегральных операционных усилителей, например К 157УД2.

Релаксационный генератор 4 может быть выполнен по известным схемам, например, на базе однопереходного транзистора типй КТ117 с времязада- ющей RC-цепыо на входе;

На фиг. 2 приняты следующие обоз5 начения: 15 - диаграмма изменения со- противления нагрузки источника питадиаграмма изменения напряжения на конденсаторе 6; 18 - диаграмма сигна- мальвой работы дифференциального уси- лителя необходимо, чтобы величина

ла на выходе порогового узла 13; 19 - диаграмма изменения выходного тока; 20 - диаграмма изменения выходного

напряжения, I

При включении источьшка питания

появляется напряжение на вьсходных выводах узла 3 дополнительного питания. Так как на выходных выводах источника питания напряжение отсутствует, оно отсутствует и на входах дифференциального усилителя 14 и, следовательно, на его выходе установится нaпpяжeниeJблизкое к напряжению питания, что вызовет срабатьшание порогового узла 13 - на его выходе логический О, конденсатор 6 разряжен, транзистор 5 закрыт, релаксационный генератор 4 генерирует импульсЬ на пониженной частоте (фиг. 2, диаграмма 16), при которой обеспечиваются малые потери и надежная работа преобразующего блока даже при условии короткого замыкания на выходе (фиг,2). На выходе источника (фиг. 2, диаг- |рамма 20) наблюдается незначительньш рост напряжения. .При,достижении им величины, достаточной для нормаль- ной работы дифференциального усилителя 14 (liMeeTCH ввиду, что для нор

диаграмма изменения напряжения на конденсаторе 6; 18 - диаграмма сигна- мальвой работы дифференциального уси- лителя необходимо, чтобы величина

синфазного сигнала превьшала напряжение отрицательного источника питания на 0,,5 в), на его выходе устанопри условии, что ток нагрузки меньше предельно допустимого,.оно будет меньше напряжения срабатьгоания порегового узла 13, его выход закрыт (фиг. 2, диаграмма 18), начинается заряд конденсатора 6 (фиг.2,диаграмма 17) и плавное открытие транзистора 5, что приводит к плавному росту частоты работы релаксационного генератора 4 (фиг. 2, диаграмма 16) и выходу источника на номинальный режим работы.

При уменьшении сопротивления нагрузки (фиг. 2, диаграмма 15) и пре- вышении током нагрузки максимально допустимого значения (фиг. 2, диаг- .рамма 19) напряжение на выходе дифференциального усилителя 14 превышает порог срабатывания порогового узла 13, его выход переходит в состояние логического О (фиг. 2, диаграмма 18), что приводит к закрытию трАн- зистора 5, началу разряда через третий резистор 9 конденсатора 6 и, следовательно, к сншкению частоту работы релаксационного генератора 4, снижению выгодного напряжения и тока нагрузки. При снижении тока нагрузки ниже предельного допустимого значе- кия выход порогового узла 13 устанавливается в закрытое состояние (фиг,2,

диаграмма 18), транзистор 5 приоткры- ЗО пину, а выходом - с входом порогово- вается, время до формирования очередного импульса релаксационным генератором 4 сокращается, выходное напряжение немного возрастает и ток наг-, рузки снова превышает предельно допустимое значение. Процесс повторяется - источник питания переходит в режим стабилизации тока нагрузки (фиг. 2, диаграмма 19). При коротком замыкании нагрузки напряжение на выходе источника питания падает до нуля (фиг. 2, диаграммы 15,20), что вызывает установку на выходе дифференциального усилителя 14 напряжения, близкого к напряжению питания, и, следовательно, срабатывание пороговото узла 13 (фиг. 2, диаграмма 18), :установке пониженной частоты работы релаксационного генератора 4 (фиг, 2,

го узла, выход которого соединен с вторым выводом третьего резистора и катодом первого диода, анод которого соединен с базой tpaнзиcтopa, эмиттер которого через анод-катод второго диода соединен с управляющим входом релаксационного генератора, при этом вторые вьшоды первого и второго резисторов соединены с ..плюсовым выходным выводом узла дополни- тельно о питания и с катодом третьего дийда, анод которого соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод котор.ого соединен с минусовым д5 выходным выводом -узла дополнительно- 1 го питания и общей шиной, причем вы- воды питания дифференциального усилителя соединены с выходными вьшода- ми узла дополнительного питания.

35

40

1509854f

диаграмма 16). При пропадании короткого замыкания источтшк питания плавно выходит на номинальный режим работы, аналогично тому, как это происходит при его пуске.

Формула изобрет ения

Источник питания постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току и короткого замыкания, содержащий преобразующий блок, датчик тока, . узел дополнительного питания, релаксационный генератор, выходом соединенный с входом управления .преобразующего блока, транзистор, конденсатор, первый и второй резисторы, соединенные первыми вьшодами соответственно с базой и коллектором транзистора, и третий резистор, соединенный первым выводом с первым выводом конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первый, второй и третий диоды, пороговый узел и дифференциальный усилитель, входами соединенный с в-ыводами датчика тока, включённого последовательно в силовую

ЗО пину, а выходом - с входом порогово-

го узла, выход которого соединен с вторым выводом третьего резистора и катодом первого диода, анод которого соединен с базой tpaнзиcтopa, эмиттер которого через анод-катод второго диода соединен с управляющим входом релаксационного генератора, при этом вторые вьшоды первого и второго резисторов соединены с ..плюсовым выходным выводом узла дополни- тельно о питания и с катодом третьего дийда, анод которого соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод котор.ого соединен с минусовым д5 выходным выводом -узла дополнительно- 1 го питания и общей шиной, причем вы- воды питания дифференциального усилителя соединены с выходными вьшода- ми узла дополнительного питания.

35

40

/5

Я//

IB

u . LI LI

/7

Os

18 ( /з

li I I I I I M IHIl

Фиг. г