Вторичный источник питания Советский патент 1993 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоаппаратуры.

Известен вторичный источник питания с защитой от перегрузки по току и короткого замыкания, в котором проходной транзистор регулирующего элемента подключен коллектором к выходному выводу. Это позволяет уменьшить падение.напряжения, а, следовательно, и мощность рассеивания на регулирующем элементе, поскольку не требуется дополнительного- напряжения для создания базового тока проходного транзистора, так как базовый ток проходного транзистора течет из общей шины, а не из входного вывода.

Недостатком такого устройства является недостаточно высокий коэффициент полезного действия из-за значительного рассеивания мощности на датчике тока, а также нестабильный порог защиты от перегрузки по току и короткого замыкания, который задается база-эмиттерным переходом транзистора узла защиты, что приводит к снижению надежности вторичного источника питания.

Наиболее близким к изобретению является вторичный источник питания, содержащий регулирующий элемент на составном транзисторе, включенный в силовую шину, коллектором к выходному выводу, а базой - к коллектору выходного транзистора узла обратной связи, включающего в себя делитель выходного напряжения, источник опорного напряжения и операционный усилитель, токозадающий двухполюсник, выполненный на транзисторе с резистором в эмиттерной цепи и включенный между входным выводом и управляющей цепью регулирующего элемента. Управляющий вход токозадающего двухполюсника, подключен к выходу генератора тока и через элемент смещения на последовательно соединенных резисторе и диоде подключен к входному выводу. Кроме того, узел обратной связи включает в себя также масштабный резистор, фиксирующий диод и буферный резистор, при этом масштабирующий резистор включен между общей шиной и эмиттером выходного транзистора узла обратной связи, а база этого транзистора подключена к источнику опорного напряжения и выходу операционного усилителя соответственно через фиксирующий диод и буферный резистор, а эмиттер составного транзистора регулирующего элементе подключен к общему

со

с

о

оо О

to

выводу резистора и диода элемента смещения.

Прототип имеет повышенный коэффициент полезного действия, а также более высокую надежность за счет увеличения стабильности порога защиты от перегрузки по току. Недостатком его являются ограниченные функциональные возможности из- за отсутствия отображения его состояния- режима стабилизации напряжения или режима стабилизации тока. В результате режим стабилизации тока, например, при перегрузке источника по току может быть ошибочно принят за его неисправность, поскольку в этим режиме напряжение на выходе источника оказывается ниже номинального значения.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения индикации режима работы.

Поставленная цель достигается тем, что во-вторичный источник питания, содержащий регулирующий элемент на составном транзисторе, включенный в силовую шину, коллектором к выходному выводу, а базой - к коллектору выходного транзистора узла обратной связи, включающего в себя дели тель выходного напряжения, источник опорного напряжения и операционный уси литель, токозадающий двухполюсник, выполненный на транзисторе в эмиттерной цепи и вкпюченный между входным выводом и управляющей цепью регулирующего элемента, управляющий вход токозадающе- го двухполюсника подключен к выходу генератора тока и через элемент смещения на последовательно соединенных резисторе и диоде подключен к входному выводу, кроме того узел обратной связи включает в себя также масштабирующий резистор, фиксирующий диод и буферный резистор, при этом масштабирующий резистор включен между общей шиной и эмиттером выходного транзистора узла обратной связи, а база этого транзистора подключена к источнику опорного напряжения и выходу операционного усилителя соответственно через фиксирующий диод и буферный резистор, а эмиттер составного транзистора регулирующего элемента подключен к общему выводу резистора регулирующего элемента подключен к общему выводу резистора и диода элемента смещения, введен узел индикации на транзисторе, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор использован в качестве вывода индикации, причем в качестве фиксирующего диодэ использован переход база-эмиттер транзистора, проводимость которого противоположна проводимости транзисторе узла индикации

и коллектор которого соединен с базой транзистора узла индикации.

Электрическая схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

Вторичный источник питания содержит

регулирующий элемент 1 на составном транзисторе, включенный в силовую шину коллектором к выходному выводу 2, а базой - к коллектору выходного транзистора 3 уз0 ла 4 обратной связи, включающего в себя делитель 5 выходного напряжения, источник 6 опорного напряжения и операционный усилитель 7, токозадзющий двухполюсник 8, выполненный на транзи5 сторе 9 с резистором 10 в эмиттерной цепи и включенный между входным выводом 11 и управляющей цепью регулирующего элемента 1, управляющий вход токозадающего двухполюсника 8 подключен к выходу гене0 ратора 12 тока и через элемент 13 смещения, выполненный на последовательно обе соединенных резисторе 14 и диоде 15, подключен к входному выводу 11. Узел 4 обратной связи также включает в себя

5 масштабирующий резистор 16, дополнительный транзистор 17, переход эмиттер- база которого выполняет функцию фиксирующего диода, и буферный резистор 18, при этом масштабирующий резистор 16

0 включен между общей шиной 19 и эмиттером выходного транзистора 3 узла 4 обратной связи, база которого подключена к источнику 6 опорного напряжения и выходу операционного усилителя 7, соответствен5 но через переход эмиттер-база дополнительного транзистора 17 и буферный резистор 18, эмиттер составного транзистора регулирующего элемента 1 подключен к общему выводу резистора 14 и диода 15

0 элемента 13 смещения, коллектор дополни- v-чьного транзистора 17 соединен с базой тр-чнзисторэ 20 узла 21 отображения состояния вторичного источника питания, эмиттер которого соединен с общей шиной 19, а

5 коллектор использован в качестве информационного выхода 22 отображения состояния вторичного источника питания.

Вторичный источник питания работает следующим образом.

0При подаче питающего напряжения

транзисторы регулирующего элемента 1 открываются коллекторным током выходного транзистора 3 узла 4 обратной связи. С помощью узла 4 обратной связи-напряжение

5 на выходном выводе 2 относительно общей шине 19 устанавливается равным номинальному значению и стабилизируется. В результате сравнения напряжения на выходном выводе 2 через делитель 5 выходного напряжения с опорным напряжением

источника 6, операционный усилитель 7 вырабатывает такое напряжение, которое требуется для обеспечения стабилизации напряжения на выводе 2.

Через элемент 13 смещения протекает небольшой по величине ток, задаваемый генератором 12 тока. Через резистор 14 элемента 13 смещения протекает ток нагрузки вторичного источника питания. Величина тока генератора 12 выбирается много мень- ше величины тока нагрузки. Поэтому можно считать, что падение напряжения на резисторе 14 элемента 13 смещения определяется только током нагрузки.

Напряжение на элементе 13 смещения прикладывается к управляющему входу динамической нагрузки (токозадающий двухполюсник 8). Падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 9 динамической нагрузки равно пядению напрл- жения на диоде 15 элемента 13 смещения. В результате падение напряжения на резисторе 10 динамической нагрузки оказывается равным падению напряжения на резисторе 14 элемента 13 смещения, т.е. падение напряжения на резисторе Юдина мичес.кой нагрузки также определяется только током нагрузки, хотя через резисто, 10 протекает эмиттерный ток транзистора Ј который практически можно считать раь ным коллекторному току этого транзистора.

Регулирующий элемент 1 необходимо выполнять на гаком количестве транзисто ров, :хобы его управляющий базовый ток был много меньше коллекторного тока тран- зистора 9 динамической нагрузки. При выполнении этого условия можно считать, что коллекторный ток транзистора 9 равен коллекторному току выходного транзистора 3 узла 4 обратной связи, т.е. его эмиттерному току. Величина же эмиттерного тока выходного транзистора 3 определяется напряжением на его базе, которое поступает с выхода операционного усилителя 7, и сопротивлением масштабирующего резисто- ра 16. Таким образом, в источнике питания имеет место жесткая связь между выходным током нагрузки и падением напряжения на масштабирующем резисторе 16.

С увеличением тока нагрузки вторич- ного источника питания напряжение на масштабирующем резисторе 16 будет увеличиваться. При достижении падения напряжения на масштабирующем резисторе 16 напряжения источника 6 отпирается до- полнительный транзистор 17 и дальнейший рост напряжения на масштабирующем резисторе 16 прекращается, что означает прекращение увеличения выходного тока регулирующего элемента 1 и переход вторичного источника питания в режим стабилизации тока,

В отличие от прототипа в описываемом источнике питания функцию фиксирующего диода выполняет переход эмиттер-база дополнительного транзистора 17, который, отпираясь в момент перехода источника питания из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, не только гюекращает рост напряжения на масштабирующем резисторе 16, но и своим коллекторным током отпирает до насыщения транзистор 20 узла 21 отображения состояния вторичного источника питания. Коллектор транзистора 20 и является информационным выходом отображения состояния вторичного источника питания 22.

Таким образом, происходит не только защита вторичного источника питания , перегрузки по току или короткого замыкания на выходе, но и достоверная индикация режима его работы.

Техническая эффективность изоорете- ния заключается в расширении функциональных ВОЗМОЖНОСТей оЮПИЧГОГО источника пи-амия. ИспО 1ь.ч;н чипе изобретения позволяет получать оГч.активную ин- рормацию о режиме работы вторичного ис. мника мигания, правильно оценивать его состояние, что повышает надежность как сг.мгго BV оичного и-лочника питания, так и устройсгр для п пзния которых он ..юльзуегся

Формул изобретения Ртог. -i- ый L-..ТОЧНИК питания, содержащий регул, оующий элемент на составном транзисторе, включенный в силовую шину, коллектором к выходному выводу, а базой - к коллектору выходного транзистора узла обратной связи, включающего в себя делитель выходного напряжения, источник опорного напряжения и опепационный усилитель, токозадающий двухполюсник, выполненный на транзисторе с резистором в змиттерной цепи и включенный между входным выводом и управляющей цепью регулирующего элемента, управляющий вход гокозэдающего двухполюсника подключен к выходу генератора тока и через элемент смещения на последовательно соединенных резисторе и диоде подключен к входному выводу, кроме того, узел обратной связи включает в себя также масштабирующий резистор, фиксирующий диод и буферный резистор, при этом масштабирующий резистор включен между общей ш:.жои и эмиттером выходного транзистор узлй 4J- ратной связи, а база этого транзистора г.од- ключена к источнику опорного напряжения

и выходу операционного усилителя соответственно через фиксирующий диод и буфер ный резистор, а эмиттер составного транзистора регулирующего элемента подключен к общему выводу резистора и диода элемента смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения индикации режима работы, в него введен узел индикации на транзисторе, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор использован в качестве вывода индикации, причем в качестве фиксирующего диода использован переход эмиттер-база транзистора, проводимость которого противоположна проводимости транзистора узла индикации и коллектор которого соединен с базой транзистора узла индикации.

Использование: для электропитания радиоаппаратуры. Сущность изобретения: устр-во является стабилизатором тока или напряжения. В него введен узел индикации на транзисторе, коллектор которого использован в качестве вывода индикации. Благодаря этому узлу не может быть ошибки в определении режима работы устр ва. Надежность повышается. 1 ил.

/У ff1--7F1 ГУ