Источник питания с комплексной защитой Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 

w

fe

Изобретение может быть использовано для питания устройств радиоэлектронной аппаратуры с широкими функциональными возможностями и высокой надежностью. Источник содержит трансформатор, силовой и вспомогательный выпрямители с емкостными фильтрами, стабилизатор напряжения, блок комплексной защиты, узел контроля занижения выходного напряжения, узел индикации аварийного состояния и два развязывающих диода. Такое построение схемы источника позволяет избежать ухудшения его параметров при занижении выходного напряжения, а также улучшить условия его эксплуатации. 1 з. п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания устройств радиоэлектронной аппаратуры стабилизированным напряжением постоянного тока.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательный регулирующий элемент, управляющая цепь которого подключена к выходу усилителя обратной связи, выходной сглаживающий фильтр и узел защиты, состоящий из исполнительного элемента на тиристоре, силовым переходом включенным между входным выводом и регулирующим элементом, датчиков аварийных режимов и блока управления тиристором, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора.

Кего недостаткам можно отнести невозможность выключения исполнительного

элемента и неработоспособность датчика недонапряжения на выходе стабилизатора. Наиболее близким к изобретению является источник питания с комплексной защитой, содержащий предохранитель, трансформатор, выпрямители стабилизатора и вспомогательного источника, фильтр вспомогательного источника, собственно стабилизатор, состоящий из регулирующего элемента, входного и выходного фильтров и усилителя обратной связи, а также комплексную защиту, состоящую из тиристора и узлов защиты от пониженного и повышенного входного напряжения источника питания, от токовой перегрузки, от повышенного выходного напряжения стабилизатора и от повышенной температуры в контролируемых зонах источника питания, причем динистор узла защиты от повышенного входного напряжения и термоконтакты подключены паел ю ел

раллельно цепи эмиттер-коллектор транзистора узла защиты от токовых перегрузок, коллектор согласующего транзистора регулирующего элемента и усилитель обратной связи подключены к эмиттеру этого транзистора через датчик тока и мощный транзистор узла защиты от пониженного входного напряжения, последний узел защиты первым входом подключен к коллектору силового транзистора регулирующего элемента, а вторым входом - к коллектору транзистора узла защиты от повышенного входного напряжения, выход узла защиты от повышенного выходного напряжения стабилизатора подключен к базе транзистора узла защиты от токовых перегрузок, а к коллектору последнего параллельно подключены делитель напряжения узла защиты от повышенного входного напряжения и ограничительный резистор, включенный последовательно с управляющим переходом тиристора защиты, база согласующего транзистора регулирующего элемента подключена к выходу усилителя обратной связи, а вход последнего, источник опорного напряжения и регулируемый делитель напряжения узла защиты от повышенного выходного напряжения стабилизатора подключены к выходному фильтру стабилизатора.

Однако из-за отсутствия в источнике питания узла защиты от пониженного выходного напряжения выходное напряжение стабилизатора может существен но снизиться в процессе эксплуатации за счет различных причин. Следствием такого понижения напряжения может быть как ухудшение режимов и условий работы активных элементов нагрузки стабилизатора, так и сбои или отказы в работе аналоговых и цифровых устройств, питающихся стабилизированным напряжением, величина которого отличается от номинального (расчетного) значения. Узел защиты от пониженного входного напряжения не может отключать согласующий и силовой транзисторы вследствие понижения входного напряжения стабилизатора после выхода стабилизатора на номинальный режим работы.

При каждом срабатывании защиты происходит перегорание предохранителя, включенного последовательно с первичной обмоткой трансформатора, что требует частой его замены б процессе эксплуатации.

Из-за отсутствия индикатора аварийного отключения источника питания затруднено техническое обслуживание системы электропитания, в состав которой входит источник питания, так как требуются затраты дополнительного времени на определение стабилизатора, отключившегося аварийно и вызвавшего отключение всей системы электропитания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем. что в источник питания с комплексной защитой, содержащий трансформатор, силовой и

0 вспомогательный выпрямители с емкостными фильтрами, стабилизатор напряжения, состоящей из регулирующего узла на силовом и согласующем транзисторах с разделенными коллекторными цепями, из

5 усилительно-измерительного узла и выходного конденсатора, блок комплексной защиты, состоящий из узла контроля тока перегрузки, динисторного датчика контроля завышения выходного напряжения, выпря0 мителя, узла контроля завышения выходного напряжения стабилизатора напряжения, узла включения стабилизатора напряжения, узла выключения стабилизатора, тиристор- ного узла закоротки выхода стабилизатора

5 напряжения, N узлов контроля температурных режимов, предохранителя и исполнительного узла, причем предохранитель включен в цепь первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого со

0 средним выводом и двумя симметричными отводами через выпрямительные диоды соединена с емкостными фильтрами выпрямителей, вход измерительно-усилительного узла соединен с выходом стабилизатора

5 напряжения, а выход и вход питания - соответственно с базой и коллектором согласующего транзистора, эмиттер силового транзистора соединен с выходной шиной, коллектор согласующего транзистора через

0 последовательно соединенные выходную цепь узла включения и датчик тока узла контроля тока, перегрузки подключен к первым выводам динисторного датчика контроля завышения напряжения и узлов контроля тем5 пературных режимов, вторые выводы которых и выход узла контроля тока перегрузки подключены к управляющему входу узла выключения стабилизатора напряжения, выход которого соединен с отключаю0 щим входом узла включения стабилизатора, вход включения которого соединен с коллектором силового транзистора, вход узла контроля завышения выходного напряжения подключен к выходу стабилизато5 ра напряжения, а выход соединен с управляющим входом узла контроля тока перегрузки, управляющий вход тиристорно- го узла закоротки выхода стабилизатора напряжения соединен с выходом узла контроля тока перегрузки, введены узел

контроля занижения выходного напряжения, состоящий из делителя выходного напряжения, источника опорного напряжения с плавным нарастанием напряжения и усилителя постоянного тока, узел индикации аварийного состояния, два развязывающих диода, а исполнительный узел выполнен на реле с двумя размыкающими контактами, причем выходная цепь тиристорного узла подключена к выходу стабилизатора напряжения через первый развязывающий диод, а к выходу вспомогательного выпрямителя - через параллельно соединенные обмотку исполнительного реле и узел индикации, первый размыкающий контакт исполнительного реле включен между выходом силового выпрямителя и коллектором силового транзистора, а второй размыкающий контакт включен между выходом вспомогательного выпрямителя и первым выводом динисторного датчика контроля завышения напряжения выпрямителя, выход усилителя постоянного тока узла занижения выходного напряжения соединен с управляющим входом узла контроля тока перегрузки, управляющие входы - с выходами делителя выходного напряжения и источника опорного напряжения, вход которого подключен к фильтру вспомогательного выпрямителя через второй развязывающий диод.

Кроме того, в источник питания с комплексной защитой введены дополнительные выходные выводы, а реле исполнительного узла снабжено дополнительными размыкающими контактами по числу указанных выводов.

Источник питания с комплексной защитой содержит трансформатор 1, силовой 2 и вспомогательный 3 выпрямители с емкостными фильтрами 4 и 5 соответственно, стабилизатор б напряжения, узлы комплексной защиты, узел 7 контроля тока перегрузки, динисторный датчик 8 контроля завышения входного напряжения, узлы 9 и 10 контроля соответственно занижения и завышения выходного напряжения стабилизатора напряжения, узлы 11 и 12 включения и выключения соответственно стабилизатора напряжения, и узлов 13 контроля температурных режимов, тиристорный узел 14 зако- ротки выхода стабилизатора напряжения, исполнительный узел 15 защиты, узел 16 индикации аварийного состояния, развязывающие диоды 17 и 18 и предохранитель 19. Стабилизатор 6 состоит из регулирующего узла на силовом 20 и согласующем 21 транзисторах с разделенными коллекторными цепями, из усилительно-измерительного узла 22 и выходного конденсатора 23. Узел 9

контроля состоит из делителя 24 выходного напряжения стабилизатора, источника 25 опорного напряжения с плавным нарастанием напряжения и усилителя 26 постоян- 5 ного тока. Выпрямитель 2 содержит диоды 27 и 28, выпрямитель 3 - диоды 29 и 30. Предохранитель 19 включен в цепь первичной обмотки трансформатора 1, вторичная обмотка которого со средним выводом и с

0 двумя симметричными отводами соединена через выпрямительные диоды 27, 28 и 29,30, 17 с емкостными фильтрами 4 и 5 выпрямителей 2 и 3 соответственно. Вход узла 22 соединен с выходом стабилизатора 6, а вы5 ходи вход питания-соответственно с базой и коллектором транзистора 21. Эмиттер транзистора 20 соединен с выходной шиной. Коллектор транзистора 21 через последовательно соединенные выходную цепь

0 узла 11 и датчика тока узла 7 подключен к первым выводам датчика 8 и узлов 13, вторые выводы которых и выход узла 7 подключены к управляющему входу узла 12, выход которого соединен с отключающим входом

5 узла 11, вход включения которого соединен с коллектором транзистора 20. Вход узла 10 подключен к выходу стабилизатора 6, а выход соединен с управляющим входом узла 7, Управляющий вход узла 14 соединен с

0 выходом узла 7. Выход усилителя 26 узла 9 соединен с управляющим входом узла 7, а управляющие входы - с выходами делителя 24 и источника 25, вход которого подключен к выходу выпрямителя 3 через диод 17. Узел

5 15 выполнен на реле с двумя размыкающими контактами. Выходная цепь узла 14 подключена к выходу стабилизатора 6 через диод 18, а к выходу выпрямителя 3 - через параллельно соединенные обмотку испол0 нительного реле 15 и узел 16 индикации. Первый размыкающий контакт реле 15 включен между выходом выпрямителя 2 и коллектором транзистора 20, а второй размыкающий контакт - между выходом выпря5 мителя 3 и первым выводом динисторного датчика 8.

Источник питания работает следующим образом.

После подключения к сети переменного

0 напряжения источник не включается, если выходное напряжение выпрямителя 3 ниже порогового напряжения узла 11, при этом выходное напряжение устройства равно нулю. Если входное напряжение устройства

5 соответствует номинальному значению (с заданными допусками), то узел 11 включается и коммутирует напряжение фильтра 5 на коллектор транзистора 21 и на узел 22. Стабилизатор 6 напряжения выходит на номинальный режим. При этом узел 9 не

срабатывает, так как скорость нарастания напряжения источника 22 ниже скорости нарастания выходного напряжения стабилизатора 6. При срабатывании датчика 8 или узлов 13 включается узел 12, который вызывает выключение узла 11 и снятие напряжения с узла 22, а также включается узел 14, в результате чего включается узел 16 индикации, открывается диод 18 и разряжается конденсатор 23 через тиристор узла 14, включается реле 15 и отключает своими контактами от выпрямителей 2 и 3 соответственно транзистор 20 и динистор 8. По сигналу узла 16 оператор-отключает источник от сети.

При токовой перегрузке стабилизатора 6 включается узел 7, вызывая своим выходным сигналом включение узлов 12 и 14. Далее процесс отключения устройства происходит аналогично описанному. При понижении или повышении выходного напряжения стабилизатора 6 включаются соответственно узлы 9 или 10, вызывая своими выходными сигналами включение узла 7. Далее процесс отключения устройства происходит аналогично описанному.

Третья пара размыкающих контактов реле 15 может быть использована для автоматического отключения других источников питания, образующих с устройством систему электропитания.

Формула изобретения 1. Источник питания с комплексной защитой, содержащий трансформатор, силовой и вспомогательный выпрямители с емкостными фильтрами, стабилизатор напряжения, состоящий из регулирующего узла на силовом и согласующем транзисторах с разделенными коллекторными цепями, из усилительно-измерительного узла и выходного конденсатора, блок комплексной защиты, состоящий из узла контроля тока перегрузки, динисторного датчика контроля завышения выходного напряжения, выпрямителя, узла контроля завышения выходного напряжения стабилизатора напряжения, узла включения стабилизатора напряжения, узла выключения стабилизатора, тиристор- ного узла закоротки выхода стабилизатора напряжения, N узлов контроля температурных режимов, предохранителя и исполнительного узла, причем предохранитель включен в цепь первичной обмотки трансформатора, вторичная обмотка которого со средним выводом и двумя симметричными отводами через выпрямительные диоды соединена с емкостными фильтрами выпрямителей, вход измерительно-делительного узла соединен с выходом стабилизатора напряжения, а выход и вход питания - соответственно с базой и коллектором согласующего транзистора, эмиттер силового транзистора соединен с выходной шиной,

коллектор согласующего транзистора через последовательно соединенные выходную цепь узла включения и датчик тока узла контроля тока перегрузки подключен к первым выводам динисторного датчика контроля

0 завышения напряжения и узлов контроля температурных режимов, вторые выводы которых и выход узла контроля тока перегрузки подключены к управляющему входу узла выключения стабилизатора напряже5 ния, выход которого соединен с отключающим входом узла включения стабилизатора, вход включения которого соединен с коллектором силового транзистора, вход узла контроля завышения выходного напря0 жения подключен к выходу стабилизатора напряжения, а выход соединен с управляющим входом узла контроля тока перегрузки, управляющий входтиристорно- го узла закоротки выхода стабилизатора на5 пряжения соединен с выходом узла контроля тока перегрузки, отличающий- . с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, в него введены узел, контроля

0 занижения выходного напряжения, состоя- , щий из делителя выходного напряжения, источника опорного напряжения с плавным нарастанием напряжения и усилителя постоянного тока, узел индикации аварийного

5 состояния, два развязывающих диода, а исполнительный узел выполнен на реле с двумя размыкающими контактами, причем выходная цепь тиристорного узла подключена к выходу стабилизатора напряжения

0 через первый развязывающий диод, а к выходу вспомогательного выпрямителя - через параллельно соединенные обмотку исполнительного реле и узел индикации, первый размыкающий контакт исполни5 тельного реле включен между выходом силового выпрямителя и коллектором силового транзистора, а второй размыкающий контакт включен между выходом вспомогательного выпрямителя и первым

0 выводом динисторного датчика контроля завышения напряжения выпрямителя, выход усилителя постоянного тока узла занижения выходного напряжения соединен с управляющим входом узла контроля тока

5 перегрузки, управляющие входы - с выходами делителя выходного напряжения и источника опорного напряжения, вход которого подключен к фильтру вспомогательного выпрямителя через второй развязывающий диод.

2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем. что введены дополнительные выходные выводы, а реле исполнительного узла снабжено дополнительными размыкающими контактами по числу указанных о выводов.