Маломощный источник питания Советский патент 1993 года по МПК G05F1/56 

лителя напряжения 5 подключен к первому входу схемы 6 сравнения и усиления, выход которой соединен с управляющим входом регулирующего элемента 1, а второй вход схемы 6 соединен с источником опорного напряжения 7, а также нагрузочным преобразователем 13. Для повышения надежности в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва введены дополнительный транзистор 11, дифференцирующее звено 12 и пороговый

элемент 8. Дополнительный транзистор 11 соединен эмиттером с эмиттером транзистора 3. База дополнительного транзистора 11 подключена к выходу дифференцирующего звена 11, вход которого подключен к формирователю прямоугольных импульсов 14, а пороговый элемент 8 включен между выходом источника опорного напряжения 7 и базой транзистора 3. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Сущность изобретения: маломощный источник питания содержит регулирующий элемент 1 на составном транзисторе, включенный в одну из шин питания последовательно с датчиком тока 2, один из . выводов которого соединен с эмиттером транзистора 3, а другой через резистор смещения 4 соединен с базой транзистора 3. Коллектор транзистора 3 соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента 1. Маломощный источник питания содержит так же делитель напряжения 5, подключенный между крайним выводом датчика тока и нулевым выводом. Выход де

Маломощный источник питания относится к электротехнике, в частности к источ- никам вторичного электропитания. Устройство предназначено для работы в составе бортовой аппаратуры, входящей в.со- став радиоэлектронных аэрокосмических комплексов, работающих в современных боевых условиях, в.частности в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва. К таким космическим аппаратам, движущимся по замкнутым орбитам непрерывно включенными, относятся приборы вычислительной техники и соответствующие источники питания. Расход то- ка таких приборов составляет единицы миллиампер. При этом в кратковременном сеансе связи возможен наброс тока до сотен миллиампер. В этой связи к источникам питания такого рода предъявляется требо- вание минимального расхода тока холостого хода.

Целью изобретения является повышение надежности при работе в процессе и после воздействия ионизирующих йзлуче- кий ядерного взрыва.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема маломощного источника питания; на фиг.2 - зависимость напряжения на нагрузке по выходу ивых нагрузочного преобразователя от тока нагрузки 1Вх для известных устройств ,и предлагаемого устройства.

Коллектор регулирующего элемента 1 соединен с первой входной клеммой. Эмит- тер регулирующего элемента соединен с датчиком тока 2, второй вывод последнего соединен с выходной клеммой. Выходная клемма соединена с эмиттером транзистора 3 защиты, с эмиттером дополнительного транзистора 11 и со входом делителя напряжения 5, другой вывод последнего соединён с общей шиной. Общая шина соединена со второй входной клеммой. Коллектор дополнительного транзистора 11 соединен с базой транзистора 3. Резистор смещения 4 включен между базой транзистора 3 и эмиттером регулирующего элемента 1. База дополнительного транзистора 11 соединена с выходом дифференцирующего звена 12, а вход последнего подключен к третьей входной клемме. Первый вход схемы б сравнения и усиления соединен с источником опорного напряжения 7. Второй вход схемы сравнения 6 соединен с выходом делителя напряжения 5. Коллектор транзистора 3 соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента 1. Выход схемы 6 сравнения соединен с затвором регулирую- щего элемента 1. Источник опорного напряжения 7 соединен с затвором полевого транзистора 9, входящего в состав порогового элемента 8. Исток транзистора 9 через резистор порогового элемента 8 подключен к аноду диода 10, входящего в состав порогового элемента 8. Катод диода 10 является выходом порогового элемента 8 и подключен к базе транзистора 3. Формирователь прямоугольных импульсов 14 для управления нагрузочного преобразователя 13 соединен с управляющими переходами транзисторов 15 и 16 нагрузочного преобразователя 13. Между коллекторами транзисторов 15 и 16 подключена первичная обмотка выходного трансформатора 17 нагрузочного преобразователя 13. Средняя точка первичной обмотки трансформатора 17 соединена с выходной клеммой. Один из входов формирователя прямоугольных импульсов 14 нагрузочного преобразователя 13 соединен с входом дифференцирующего

звена 12. К вторичным обмоткам выходного трансформатора 17 подключены выходные выпрямители 18.

Рассмотрим работу устройства при отсутствии перегрузки и коротких замыканий в цепях внешних нагрузок выпрямителей 18 в нормальных условиях. После поступления напряжения на входные клеммы появляется напряжение на входе и на выходах нагрузочного преобразователя 13. При номинальном токе нагрузки падение напряжения на датчике 2 тока незначительно, транзистор 3 защиты закрыт и не влияет на работу регулирующего элемента 1, который совместно с источником 7 опорного напряжения, схемой 6 сравнения и делителем напряжения 5 образуют схему линейного стабилизатора компенсационного типа. Напряжение на истоке транзистора 9 приблизительно равно напряжению на его затворе и равно опорному напряжению. Напряжение на выходе линейного стабилизатора заведомо выше опорного напряжения. Поэтому диод 10 закрыт, а транзистор 9 обесточен. На третью входную клемму линейного стабилизатора и на вход дифференцирующего зве- на ,12поступает прямоугольная волна напряжения от формирователя прямоугольных импульсов 14 нагрузочного преобразователя 13. На выходе дифференцирующего звена 12, т.е. на базе дополнительного транзистора 11 формируются кратковременные положительные и отрицательные импульсы, повторяющиеся с большой скважностью. В результате дополнительный транзистор 11 открывается также кратковременно работает со скважностью, которая составляет величину порядка двадцати.

При этом процессы переключения дополнительного транзистора 11 на работу всего устройства влияния не оказывают, поскольку дополнительный транзистор 11 играет роль выключателя для транзистора 3, а в нормальных условиях транзистор 3 находится в выключенном состоянии.

Рассмотрим работу устройства в аварийной ситуации, при перегрузке или при коротком замыкании в цепи внешней нагрузки на выходе выпрямителей 18, возникающих в процессе воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва.

В этом случае напряжение возникающего на датчике тока 2 оказывается достаточно для приоткрывания транзистора 3, в результате чего регулирующий элемент 1 начинает запираться, а напряжение на вы- ходе линейного стабилизатора снижается. При этом открывается диод 10, а следова5

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тельно, появляется дополнительный открывающий ток в цепи базы транзистора 3 и транзистор 3 еще больше открывается. Процесс нарастает лавинообразно. Транзистор 3 полностью открывается и запирает регулирующий элемент 1. Остаточный ток при этом составляет малую долю номинального тока. Поддержание транзистора 3 в открытом состоянии обеспечивается за счет тока, поступающего от порогового элемента 8. При этом пропадает и сигнал, поступающий от датчика 2. Однако вследствие действия эффекта запоминания в регулирующем элементе 1 .транзисторе3 и пороговом элементе 8 транзистор 3 удерживается в открытом состоянии до появления очередного кратковременного импульса на базе дополнитель-г ного транзистора 11. Эффект запоминания достигается за счет гистерезиса, который получается за счет положительной обратной связи, которая образуется работой порогового элемента 8, транзистора 3, диода 10 и транзистора 11. В момент появления очередного входного импульса кратковремен но открывается дополнительный транзистор 11 и производит сброс открытого транзистора 3. Если в рассматриваемый момент времени сохраняется состояние короткого замыкания в цели внешней нагрузки одного из выпрямителей 18, то появление импульса большой амплитуды на датчике тока 2 приводит к выключению регулирующего элемента 1 и дальнейшему повторению описанных процессов. После устранения перегрузки или короткого замыкания в цепи внешней нагрузки одного из выпрямителей 18 или же после окончания импульсного спецвоздействия происходит автоматическое самовосстановление работоспособности устройства. При перегрузке или коротком замыкании обеспечивается глубокий сброс тока, потребляемого от первичного источника питания. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является наличие дополнительного транзистора 11, работающего в режиме кратковре- менного включения, что обеспечивает с одной стороны, глубокий сброс тока в экстремальной ситуации, ас другой стороны, самовосстановление выходных напряжений после окончания экстремального режима. Следует отметить, что в некоторых случаях линейные стабилизаторы напряжения структурно располагаются после магнитно- транзисторных преобразователей, т.е. после выходных выпрямителей и выходных фильтров. Э таких случаях для подачи на третий вход может быть использовано напряжение прямоугольной формы, поступающее от вторичной обмотки, к которой подключены упомянутые диоды. Известно, что во время спецвоздействий сопротивление изоляции электролитических конденсате ров резко падает вплоть до состояния короткого замыкания. Поэтому, если предложенный маломощный источник питания предназначен для питания аппаратуры, к шинам питания которой подключены электролитические конденсаторы, то в рассматриваемой ситуации будет обеспечена работоспособность всего комплекса в целом после окончания импульсных спецвоздействий за счет более глубокого сброса тока и мощности на регулирующем элементе. Отличительной особенностью предлагаемого устройства по сравнению с известными является эффективная защита не только при нулевом сопротивлении нагрузки, но и при некотором определенном пониженном сопротивлении нагрузки, каковым является вход магнитно-транзисторного преобразователя, когда на выходных цепях последнего возникает режим пеое- грузки или короткого замыкания.

По сравнению с прототипом за счет отсутствия постоянно потребляющего каскада управляемого стабилизатора тока в предлагаемом устройстве уменьшен расход энергии..

На основе предложенного устройства спроектиров.ан маломощный многоканальный стабилизированный источник питания, выполненный в виде интегральной гибридной микросхемы, состоящий из линейного стабилизатора и преобразователя с током холостого хода три миллиампера при выходных мощностях от 0,01 до 4 Вт. Напряжение первичной сети 23.„34 В, частота преобразования 100 кГц, устойчивость к ионизирующим воздействиям на уровне ЗУ.

Использование предложенного маломощного источника питания позволит повысить надежность и живучесть аппаратуры, в том числе при работе во время и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва за счет более эффективной

0

5

0

5

0

5

0

5

0

работы защиты, повысить надежность благодаря появлению возможности уменьшения массы экранирующих конструкционных элементов, что особенно важно, когда масса и габариты бортового радиоэлектронного комплекса ограничены, сократить расход энергии и ток холостого хода.

Формула изобретения

Маломощный источник питания, содержащий регулирующий элемент на составном транзисторе, включенный в одну из шин питания последовательно с датчиком тока, один из выводов которого соединен с эмиттером транзистора защиты, а другой вывод через резистор смещения - с базой транзистора защиты, коллектор транзистора зашиты соединен с истоком составного транзистора регулирующего элемента, делитель напряжения, подключенный между крайним выводом датчика тока и нулевым выводом, выход делителя напряжения подключен к первому входу схемы сравнения и усиления, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, второй вход схемы сравнения и усиления соединен с выходом источника опорного напряжения, нагрузочный преобразователь, подключенный входами к крайнему выводу датчика тока и нулевому выводу, формирователь прямоугольных импульсов для управления нагрузочным преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при работе в процессе и после воздействия ионизирующих излучений ядерного взрыва, введены дополнительный транзистор, дифференцирующее звено и пороговый элемент, при этом эмиттер дополнительного транзистора соединен с-эмиттером транзистора защиты, база дополнительного транзистора подключена к выходу дифференцирующего звена, вход которого подключен к формирователю прямоугольных импульсов, а пороговый элемент включен между выходом источника опорного напряжения и базой транзистора защиты.