Вторичный источник питания Советский патент 1990 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к устройствам прв образования постоянного напряжения в постоянное стабилизированное, и мо жет быть использовано для питания различной радиоаппаратуры.

Цель изобретения - повьшение надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения и расширение функциональных возможностей вторичного источника питания.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные вторичного источника питания (ВИП).

Источник питания (фиг, 1) содержит два стабилизатора 1 и 2 постоянного напряжения, соединению по выходам последовательно, а по входу каЬкдый из стабилизаторов 1 и 2 подключен к выводам для подключения источника постоянного напряжения, лри этом каждый из стабилизаторов 1 и 2 выполнен по схеме компенсационного стабшшзатора постоянного напряжения непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором, включенным в соответствующую силовую шину, и токовой защитой с автоматическим самовозвратом, причем параллельно выходу стабилизатора 1 подключен управляемьй силовой ключ 3, выполненный на полевом транзисторе с управляемым р-п-переходом и п- каналом, а параллельно выходу стабилизатора 2 подключен неуправляемый силовой ключ 4, выполненный на диоде. Выводы полевого транзистора 3 подключены соответственно к положи5

0

5

тельному выходу стабилизатора 1 и общей выходной шине стабилизаторов 1 и 2, Вьшод затвора полевого тран. зистора 3 соединен с выходом компаратора 5 напряжения, входные выводы которого подключены параллельно выходу стабилизатора 2,

На схеме по фиг. 2 представлен вторичный источник питания с двумя управляемыми ключами 3 и 4 на выходах стабилизаторов 1 и 2, которые по выходу соединены последовательно, а по входу каждьй из стабилизаторов 1 и 2 ;подкпючен к: выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый из стабилизаторов 1 и 2 выполнен по описанной схем (фиг. 1).

Управляемые силовые ключи 3 и 4 выполнены соответственно на полевом транзисторе с п-каналом и управляюЩ11м р-п-переходом и биполярном п-р-птранзисторе.

Сток СИЛОВОГО транзистора 3 под- 5 ключен к положительному выходу стабилизатора 1, а исток полевого транзистора 3 и коллектор биполярного транзистора 4 подключены одновременно к общей выходной шине стабили- 0 заторов 1 и 2, при этом эмиттер биполярного транзистора 4 соединен с отрицательнь1м выводом стабилизатора 2. Затвор полевого транзистора 3 соединен с выходом первого компаратора 5 5 напряжения, а входные выводы компаратора 5 подключены параллельно выходу стабилизатора 2.

Второй компаратор 6 своими входными выводами подключен параллельно вы0

водам вторичного источника питания (положительный выход стабилизатора 1 и отрицательный выход стабилизатора 2), а выход компаратора 6 через све- тодиод 7.1 оптопары и резистор 8 подключен к общей точке соединения базы биполярного транзистора 4 и отрицательного выхода стабилизатора 2, а база транзистора 4 через катод-анод фототиристора 7.2 оптопары и резисто 9 подключена к положительному входу стабилизатора 2.

ВИП работает следующим образом. Пусть, входное питающее напряжение Ug,( на входе стабили-затора 1 подается ральще, чем входное питающее напряжение U на выходе стабилизатора 2. При этом напряжение на выходе стабилизатора 1 начинает нарастат раньще, чем на выходе стабилизатора 2. Но так как параллельно выходу стабилизатора 1 подключен полевой п-ка- нальный транзистор 3, который открыт при отсутствии отрицательного напряжения на затворе, то на выходе стабилизатора создаегся искусственное короткое замыкание. Внутренняя токовая защита запирает регулирукщий транзистор стабилизатора 1, и его выходное напряжение падает до жнималь- ной величины, которая определяется выражением

%w.(fAm ост

- -осг остаточный ток стабилизатора 1 в режиме короткого замыкания, который опреде ляется параметрами внутренней токовой защиты; С-Н сопротивление сток-исток открытого долевого транзистора при и,,. При включении стабилизатора 2 и нарастании его выходного напряжения до номинального значения срабатывает компаратор 5 и на затвор полевого транзистора 3 подается отрицательное напряжение -н .:г. При этом транзистор 3 запирается и стабилизатор 1, включаясь, выходит на номинальный режим.

Если, например, входное питающее напряжение Гр.г появляется раньше

входного питающего напряжения Uav

ол 1

то напряжение Ug, на выходе стабилизатора 2 появляется раньше UOK,., .

«I

на выходе стабилизатора 1. При этом через полевой транзистор (исток-сток)

692,

3 и общую нагрузку протекает ток 1 который определяется следующим выражением:

5 у UBt,.-U2);-c и вых. г

FH- - --R-- где и (, - напряжение полностью открытого полевого транзистора при и,- ,,0:

4 . - fl

ЪЫУ-,г напряжение на выходе стабилизатора 2;

RH - сопротивление нагрузки. ,, протекающий через транзис- , тор 3, создает на выходе стабилизатора 1 искусственное короткое замыкание .

Так как компаратор 5 выполняется съемно с задержкой на включение, рав- 20 ной максимальной разнице по времени появлению выходных напряжений .) bb)i.v например, из-за различных скоростей нарастания ивы.и Ugb.x.,, а также из-за различных времен,включе- 25 ння стабилизаторов 2 и 1, то режим искусственного короткого за ыкания продолжается до момента перевода регулирующего транзистора стабилизатора 1 в режим ограничения его внут- 30 ренней токовой защитой. По истечении времени задержки срабатывает компаратор 5 (на выходе его появляется логический ноль) и на затвор полевого транзистора подается минус по отно- шению к истоку. Полевой транзистор 3 запирается, и на его выходе устраняется искусственное короткое ние, что приводит к выходу стабилизатора 1 на номинальный режим, Q Таким образом, стабилизаторы 1 и 2 напряжения с внутренней токовой защитой, соединенные последовательно, выходят на номинальный режим работы независимо от последовательности вклю- 5 чения входных напряжений. При этом по предлагаемой схеме можно включать любые стабилизаторы напряжения с быстродействующей автоматической токовой защитой, имеющие различные остаточ- 0 ные токи в режиме короткого замыкания. Кроме того, предлагаемая схема (фиг. О может обеспечивать определенный порядок включения стабилизаторов 1 и 2, что особенно важно при 5 построении вторичных источников питания, работающих ня микропроцессорные комплексы, например, серии К580 или при питании усилителей, -лостроен- ных на полевых транзисторах с управ-

яемым p-n-переходом, где необходим сначала подать запирающее напряжени ia затворы полевых транзисторов, В последнем случае компаратор выполня 2ТСЯ схемно с задержкой как на включение, так и на выключение.

ВИП по схеме фиг. 2 работает при jj ключе НИИ и в нормальном режиме аналогично схеме по фиг, 1, т.е. сначала включается стабилизатор 2, а затем включается стабилизатор 1. При юрмальном режиме, когда Ug(j(, и вых.г соответствуют заданным номи- гальным значениям, ключ 4, который лыполнен на биполярном транзисторе, 1акрыт и не оказывается никакого влияния на работу вторичного источника ipHTamnH, Если выходное напряжение

выхи

или

и gi,,y стабилизатора 1 или

Z увеличивается (при выходе из строя сдного из стабилизаторов 1-и 2)j то увеличивается и напряжение, подаваемое на вход двухпорогрэого «омпарато- ja 6. При увеличении выходного напряжения (.)Х.г) вторичного источника питания выше заданной величины (срабатывает;; компаратор 6, что приво- }улт к включению светодиода 7.1 тирис- орной оптопары. Резистор 8 в цепи |;ветодиода 7.1 ограничивает ток через фьрсодной каскад компаратора 6. Проте- 1{сание тока через светодиод 7.1 приво к включению фототиристора 7.2, itipH этом через переход база-эьмттер ранзистора 4 протекает ток, величи- jia которого определяется выражением

UBX,2-UT.2-Ub9T4 R---

-базовый ток транзистора

А;

-входное напряжение стабилизатора 2; .

-падение напряжения на переходе анод-катод фототиристора 7.2;

падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 4; Ra - сопротивление резистора

9.

Величина К. выбирается из расчета 4тобы при минимально допустимом значении Uj)(,2 значение базового тока 1Кгф обеспечивало работу транзистора А в режиме насыщения. Итак, после |включения транзистора 4 выходное на- Гтряже}ше стабилизатора 2 падагде I

&Т4 fi TU

и

и

и

6Х.2

т.г

Кэт

8

0

5

0

ет до минимального значения, определяемого падением напряжения на переходе коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 4. Уменьшение выходного напряжения приводит к выключению компаратора 5 и, как следствие, к снятию запирающего напряжения с выводов затвор-исток полевого транзистора 3, что приводит к включению транзистора 3. После этого два стабилизатора 1 и 2 вторичного источника питания начинают работать в режиме короткого замыкания. При этом через исправный стабилизатор протекает остаточный ток короткого замыкания, величина которого определяется параметрами его внутренней токовой защити, а через неисправный стабилизатор протекает ток короткого замыкания, который определяется входным напряжением Ц

W-2

5

0

5

0

5

внутренним сопротивлением неисправного стабилизатора и сопротивлением колпектор-эмиттер насыщенного тран5 зистора 4. Этот режим продолжается до момента перегорания предохранителя 10 или 11 (фиг, 2), который обычно устанавливается в положительной шине источников питания. После этого вы0 .ходное напряжение UBy,,j(.2 неисправного стабилизатора 2 падает до нуля, а исправный стабилизатор 1 остается в режиме искусственного короткого замыкания, так как на его выходе управляемый ключ 3 остается включенным, При этом выходное напряжение ВИП определяется падением напряжения на насыщенном ключе 3,

Для того, чтобы исключить ложное срабатывание компаратора 6 и включение транзистора 4 в момент включения вторичного источника питания, компаратор 6 выполняется с задержкой на момент выхода вторичного источника питания на номинальный режим. Для случая понижения выходного нагфяже- ния работа ВИП по фиг. 2 аналогична описанному.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет включать на последовательную работу стабилизаторы напряжения описанного типа, которые имеют быстродействующую токовую защиту, при этом величина остаточного тока короткого замыкания может быть значительно меньше, чем величина половины тока нагрузки (обычно требуемая дпя включения стабилизаторов по схеме прототипа в случае, когда Ugbix.,.I Кроме того, изобретение позволяет обеспечить не только порядок включения стабилизаторов вторичного источника питания, но и защиту нагруз ки от повышеш1я или понижения выходного напряжения вторичного источника питания в случае выхода из строя одного из стабилизаторов. Управляемый ключ 3 может выполняться как на нолевом, так и на биполярном транзис- торе, ключ 4 может быть выполнен на полевом, биполярном транзисторе и тиристоре.

Формула изобре

тения

ду второго стабилизатора, а выход соединен с управляющим выводом управляемого силового ключа,.

52, Источник гштания по п, 1, о т личающийся тем, что управляемый ключ выполнен на полевом транзисторе с п-канапом и управляемым р-п- переходом, при этом сток и исток поле- 10 вого транзистора подключены соответственно к положительному выходу первого стабилизатора и к общей шине указан- ных стабилизаторов, а затвор зтого транзистора соединен с выходом ком- t5 па атора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоаппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения и расширение функциональных возможностей. Источник содержит два стабилизатора 1,2 постоянного напряжения компенсационного типа непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором с токовой защитой с автоматическим самовозвратом. Параллельно выходам стабилизаторов подключены силовые ключи 3,4. В источник введено два компаратора 5,6. Первый входами подключен к выходу второго стабилизатора, а выходом - к управляющему входу ключа 3. Второй входами подключен к выходу источника, а выходом - к цепочке из последовательно соединенных светодиода 7.1 оптопары и резистора 8. Между управляющим входом ключа 4 и положительным входом стабилизатора 2 включены последовательно соединенные фототиристор 7.2 и резистор 9. В источнике обеспечен не только порядок включения стабилизаторов, но и защита нагрузки от повышения или понижения выходного напряжения при выходе из строя одного из стабилизаторов. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Вторичный источник питания, содержащий два стабилизатора постоянного напряжения, соединенные по выходам последовательно, а по входу каждый из стабилизаторов подключен к выводам дпя подкпючения источника постоянного напряжения, при этом каждый из стабилизаторов выполнен с включением в силовую шину регулирующего транзистора, имеющего токовую защиту с автоматическим возвратом, причем параллельно выходу каждого стабилизатора подключен силовой ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения включения на последовательную рабо- ту стабилизаторов напряжения, первый силовой ключ выполнен управляе фш и подключен силовыми выводами параллельно выходу первого стабилизатора и введен компаратор напряжения, вход которого подключен параллельно выхо3. Источник питания по п, 1, о т- личающийся тем, что, с целью расширения Функциональных возможнос- 20 тай, другой силовой ключ, подключенный параллельно выходу второго стабилизатора, выполнен управляемом на биполярном п-р-п-транзисторе и введены второй компаратор напряжения, тирис- 5 торная оптопара и два резистора, при этом коллектор и эмиттер биполярного транзистора подключены соответственно к общей шине указанных стабилизаторов и к отрицательному выходу вто- 0 Рого стабилизатора, база биполярного транзистора соединена через катод- анод фототиристора оптопары и первый резистор с положительным входом второго стабилизатора, а его эмиттер со- 5 единен через второй резистор и катод- анод светодиода оптопары с выходом второго компаратора, вход которого подключен параллельно выходным выводам.

(Риг.1