Источник стабилизированного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 

Ё

Использование: в электротехнике. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор 1, выпрямитель 2. сглаживающий LC-фильтр З, диод 4 и конденсатор 5 сглаживающего DC-фильтра, силовой 6 и согласующие 7 и 8 транзисторы регулирующего элемента, узел 9 управления, первый 10 и второй 11 защитные транзисторы, ограничительный резистор 12, первый 13, второй 14 и третий 15 резисторы делителя напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к элктротехни- ке и может быть использовано при проекти- ровании источников вторичного электропитания.

Известны источники стабилизированного напряжения, обладающие повышенным КПД и содержащие органы токовой защиты.

В одном из известных источников стабилизированного напряжения высокий КПД достигнут за счет работы регулирующего транзистора в импульсном режиме, в качестве датчика токовой перегрузки использован выходной коммутирующий дроссель.

Недостатками известного источника являются сложность проектирования и низкая точность органа токовой защиты из-за переменной формы напряжения на коммутирующем дросселе, зависимости амплитуды и скважности этого напряжения от величины питающего напряжения и нагрузки, а также

ограниченная возможность использования коммутирующего дросселя

В известном источнике КПД увеличен путем разделения выходных цепей силового, согласующего и управляющего транзисторов регулирующего элемента с помощью цепочки, состоящей из палу проводникового элемента и ограничительного резистора.Указанная цепочка одновременно участвует в работе узла защиты

Недостатками указанного источника являются большой разброс порога срабатывания узла защиты и невысокий коэффициент использования разделительной цепочки.

Наиболее близким к предлагаемому является источник стабилизированного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами, а вторичная обмотка через выпрямитель подключена к входу сглаживающего LC-фильтра, сглаживающий DC-фильтр, диодом подключенный к точке соединения

VJ

4 Ю 00

о о

одного вывода дросселя LC-фильтра с выходным выводом выпрямителя, регулирующий элемент, выполненный на силовом и согласующих транзисторах одного типа проводимости, и узел управления, причем коллектор силового транзистора и конденсатор сглаживающего DC-фильтра подключены к другому выводу дросселя с выходным выводом и входом узла управления, выводы питания которого включены между выходом сглаживающего DC-фильтра и общей шиной, а база силового транзистора подключена к эмиттеру первого согласующего транзистора, база которого подключена к эмиттеру второго согласующего транзистора, база которого подключена к выходу узла управления.

В данном источнике обеспечивается малое падение напряжения на силовом транзисторе и повышенный КПД за счет разделения входных коллекторных цепей транзисторов регулирующего элемента с помощью сглаживающих LC- и DC-фильтров.

Недостатками источника являются низкая надежность из-за отсутствия защиты элементов от токовых перегрузок, возможности перегрузки согласующей цепи в случае обрыва коллекторной цепи силового транзистора или при понижении питающего напряжения ниже заданной величины, а также невысокая эффективность работы сглаживающих LC- и DC-фильтров.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения защиты элементов от перегрузок в аварийных режимах с одновременным повышением эффективности работы сглаживающих LC- и DC-фильтров.

Поставленная цель достигается тем, что источник стабилизированного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами, а вторичная обмотка через выпрямитель подключена к входу сглаживающего LC-фильтра, сглаживающий DC- фильтр, диодом подключенный к точке соединения одного вывода дросселя LC- фильтра с выводом выпрямителя, регулирующий элемент, выполненный на силовом и согласующих транзисторах одного типа проводимости, и узел управления, причем коллектор силового транзистора и конденсатор сглаживающего DC-фильтра подключены к другому выводу дросселя сглаживающего LC-фильтра, эмиттер силового транзистора соединен с выходным выводом и входом узла управления, выводы питания которого включены между выходом сглаживающего DC-фильтра и общей шиной, а база силового транзистора подключена к эмиттеру первого согласующего транзистора, база которого подключена к эмиттеру второго согласующего транзистора, база которого подключена к выходу узла управления, снабжен первым и вторым защитными транзисторами, ограничительным резистором и делителем напряжения, состоящим из последовательно соединенных

Q первого, второго и третьего резисторов, причем делитель напряжения подключен крайними выводами соответственно к выходам сглаживающих LC- и DC-фильтров, точка соединения второго и третьего

5 резисторов подключена к коллекторам первого и второго согласующих транзисторов, точка соединения первого и второго резисторов подключена к базе первого защитного транзистора, эмиттер которого

0 подключен к выходу сглаживающего DC- фильтра, а коллектор подключен к одному выводу ограничительного резистора и базе второго защитного транзистора, коллектор которого подключен к базе второго согласу5 ющего транзистора, а эмиттер второго защитного транзистора и другой вывод ограничительного резистора подключены к эмиттеру силового транзистора.

Напряжение на конденсаторе сглажи0 вающего DC-фильтра обеспечивает повышенное питающее напряжение коллекторных цепей согласующих транзисторов по сравнению с напряжением питания коллекторной цепи силового

5 транзистора, мощность рассеяния силового транзистора при этом мала. КПД источника повышен. Одновременно величина этого напряжения пропорционально зависит от тока нагрузки, что позволяет повысить надеж0 ность путем ограничения перегрузки элементов источника в аварийных режимах и повысить эффективность работы сглаживающих LC- и DC-фильтров.

На чертеже представлена электриче5 екая схема источника стабилизированного напряжения.

Источник стабилизированного напряжения содержит трансформатор 1. выпрямитель 2, сглаживающий LC-фильтр З, диод

0 4 и конденсатор 5 сглаживающего DC-фильтра, силовой 6, первый 7 и второй 9 согласующие транзисторы регулирующего элемента, узел 9 управления, первый 10 и второй 11 защитные транзисторы, ограни5 чительный резистор 12. первый 13, второй 14 и третий 15 резисторы делителя напряжения.

Первичная обмотка трансформатора 1 подключена к входным выводам, вторичная обмотка через выпрямитель 2 соединена с

входом сглаживающего LC-фильтра З и с диодом 4 сглаживающего DC-фильтра. Коллектор силового транзистора 6 и конденсатор 5 сглаживающего DC-фильтра подключены к выходу сглаживающего LC- фильтра 3, эмиттер силового транзистора 6 соединен с выходным выводом и входом узла 9 управления, выводы питания которого включены между выходом сглаживающего DC-фильтра и общей шиной, а база через переходы эмиттер - база первого 7 и второго 8 согласующих транзисторов подключена к выходу узла 9 управления. Делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных первого 13. второго 14 и третьего 15 резисторов, крайними выводами под- ключен соответственно к выходам сглаживающих LC-фильтров З и ОС-фил ьт- ров 4 и 5. Точка соединения второго 14 и третьего 15 резисторов подключена к коллекторам первого 7 и второго 8 согласующих транзисторов. Точка соединения первого 13 и второго 14 резисторов соединена с базой первого 10 защитного транзистора, эмиттер которого подключен к выходу сглаживающего DC-фильтра 4 или 5, коллектор соединен с выходным выводом через параллельно включенные ограничительный резистор 12 и переход база - эмиттер второго 11 защитного транзистора, коллектор которого подключен к базе второго 8 согласующего транзистора.

Источник стабилизированного напряжения работает следующим образом.

Выходное напряжение поддерживается на заданном уровне за счет соответствующего изменения проводимости силового транзистора 6 под воздействием сигнала узла 9 управления. Напряжение на коллекторах первого 7 и второго 8 согласующих транзисторов выше коллекторного напряжения силового транзистора 6 на величину напряжения на конденсаторе 5 сглаживающего DC-фильтра. Это обеспечивает минимальные значения падения напряжения и мощности рассеяния на силовом транзисторе 6, повышенный КПД. При этом напряжение на конденсаторе 5 сглаживающего DC-фильтра изменяется пропорционально току нагрузки, что позволяет организовать защиту элементов от перегрузок в аварийных режимах, расширить функции сглаживающих LC-фильтра З и DC-фильтров 4 и 5. При номинальном токе нагрузки суммарное падение напряжения на втором 14 и третьем 15 резисторах недостаточно для отпирания первого защитного транзистора 10, заперт и второй 11 защитный транзистор, не оказывая влияния на работу источника. В случае токовых перегрузок увеличивается

напряжение на конденсаторе 5 сглаживающего DC-фильтра, повышается падение напряжения на втором 14 и третьем 15 резисторах. Это приводит к отпиранию первого 10 и второго 11 защитных транзисторов, призапиранию силового транзистора 6 и ограничениютока перегрузки.

В случае обрыва коллекторной цепи силового транзистора 6 или при снижении пи0 тающего напряжения ниже заданных пределов коэффициент усиления силового транзистора 6 снижается до единицы, что приводит к увеличению коллекторного тока первого согласующего транзистора 7. Так

5 как коллекторный ток первого согласующего транзистора 7 протекает через третий резистор 15. на последнем значительно возрастает падение напряжения, отпираются первый 10 и второй 11 защитные транзисто0 ры,призапирая силовой транзистор 6.перегрузка элементов источника при этом ограничивается.

Таким образом, в приведенных аварийных режимах значительно снижается пере5 грузка элементов источника, повышается надежность его работы. При этом повышается эффективность работы сглаживающего LC-фильтра З, диода 4 и конденсатора 5 сглаживающего DC-фильтра, так как они

0 обеспечивают нормальную работу элементов защиты в аварийных режимах. Перегрузка элементов источника уменьшена в 3-5 раза.

Формула изобретения

5

Источник стабилизированного напряжения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами, а вторичная обмотка

0 через выпрямитель подключена к входу сглаживающего LC-фильтра. сглаживающий DC-фильтр, диодом подключенный к точке соединения одного вывода дросселя LC- фильтра с выходным выводом выпрямителя,

5 регулирующий элемент, выполненный на силовом и согласующих транзисторах одного типа проводимости, и узел управления, причем коллектор силового транзистора и конденсатор сглаживающего DC-фильтра

0 подключен к другому выводу дросселя сглаживающего LC-фильтра, эмиттер силового транзистора соединен с выходным выводом и входом узла управления, выводы питания которого включены между выходом сглажи5 вающего DC-фильтра и общей шиной, а база силового транзистора подключена к эмиттеру первого согласующего транзистора, база которого подключена к эмиттеру второго согласующего транзистора, база, которого подключена к выходу узла управления, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты элементов от перегрузок в аварийных режимах с одновременным повышением эффективности работы сглаживающих LC- и DC- фильтров, он снабжен первым и вторым защитными транзисторами, ограничительным резистором и делителем напряжения, состоящим из последовательно соединенных первого, второго и третьего резисторов, причем делитель напряжения подключен крайними выводами соответственно к выходам сглаживающих LC- и DC-фильтров, точка соединения второго и третьего

резисторов подключена к коллекторам первого и второго согласующих транзисторов. точка соединения первого и второго резисторов подключена к базе первого заицитно5 го транзистора, эмиттер которого подключен к выходу сглаживающего DC- фильтра, а коллектор подключен к одному выводу ограничительного резистора и базе второго защитного транзистора, коллектор

10 которого подключен к базе второго согласующего транзистора, а эмиттер второго защитного транзистора и другой вывод ограничительного резистора подключены к эмиттеру силового транзистора.

15

дых.