Система стабилизированного электропитания постоянным напряжением Советский патент 1977 года по МПК G05F1/46 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах электропитания аппаратуры автоматики, вычислительной техники и связи.

Известны системы стабилизированного электропитания постоянным напряжением, которые позволяют уменьшить выбросы напряжеиия в переходных процессах 1. Однако эти устройства не обеспечивают эффективной динамической стабилизации при провалах входного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система стабилизированного электропитания постоянным напряжением 2, содержащая основной вторичиый источник постояииого напряжения, включенный параллельно выходу системы и первому блоку динамической стабилизации, дополнительный источник иитания, например аккумуляторную батарею, подключенную к выходу системы через второй блок динамической стабилизации, и включенные последовательно резистор и конденсатор, объединенные выводы которых подключены ко входам обоих блоков динамической стабилизации.

Недостатком известного устройства является наличие ложных срабатываний транзисторных блоков вне зоны стабилизации выходиого напряжения как в аварийных переходиых режимах, приводящих к потере стабилизации (перегрузка, короткое замыкаине, псчезновеиие переменного напряжения без переключения на резерв и т. д), так и в режимах пуска и выхода основного источника из режима перегрузки илп короткого замыкания. Из-за ложных срабатываний транзисторные блоки могут выйти из строя. Кроме этого, в упомянутых переходных режнмах не обеспечнвается снижение выходных перенапряжений, свойственных выпрямителям с LC-фильтрами.

Нель изобретения - повыщенпе надежности и умеиьшеиие выбросов выходного напряжения устройства в аварийных переходиых режимах, перечислеиных выше.

Указаииая цель достигается тем, что система стабилизированного электропитания постоянным напряжением, содержащая осиовной вторичный источник постоянного напряжения, включенный параллельно выходу системы и первому блоку динамической стабилизации, дополнительиый источник иитання, ианример аккумуляторную батарею, подключенную к выходу системы через второй блок динамической стабилизации и включенные последовательно резистор и коидеисатор, объединенные выводы которых подключены ко входам обоих блоков динамнческой стабнлизации, сиабжена компаратором иа траизнсторе с опорным элементом в эмиттерной цепи, коллектор которого через резистор подключен к выходу конденсатора, не связанному со входамн блоков динамической стабилизации, через дополнительно введенный диод подключенного к общей шине системы.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема системы.

Система содержит основной вторичный источник 1 постоянного напрях ения, например сетевой выпрямитель со сглаживающим фильтром, дополнительные (резервный) источник 2 постоянного напряжения, например аккумуляторную батарею, один полюс которой отсоединен от нагрузки 3 и подключается к ней при исчезновении выходного напряжения основного вторичного источника 1, а также первый и второй блоки динамической стабилизации 4 и 5. Первый блок динамической стабилизации 4 включен параллельно нагрузке 3, а второй блок стабилизации 5 включен между разъединенными полюсами дополнительного источника 2 и нагрузки 3. Входы транзисторных блоков динамической стабилизации 4 и 5 подключены параллельно выходу устройства через конденсатор 6 обратной связи.

Новым элементом предложенного устройства электропитания является дополнительно введенный диод 7, включенный в цепь конденсатора 6 в направлении его заряда, причем в цепь отпирающего смещения диода 7 включен транзистор 8 компаратора 9 выходного напряжения с опорным элементом 10 и резисторами И, 12 делителя. В цепь питания маломощного транзистора 13 блока динамической стабилизации 4 включен стабилитрон 14. Система содержит также контакты 15 автоматического переключателя.

Принцип действия устройства электропитания заключается в следующем. Основной вторичный источник 1 обеспечивает номинальное напряжение на нагрузке 3, а дополнительный ИСТОЧНИК 2, напряжение которого больше напряжения на нагрузке 3, отсоединен от последней. Если переменная составляющая выходного напряжения основного вторичного источника 1 больще какого-то значения, определяемого чувствительностью входов транзисторных блоков динамической стабилизации 4 и 5, то последние работают в усилительном режиме класса «В и ограничивают пульсацию. Точно так же транзисторные блоки динамической стабилизации 4 и 5 действуют при отклонениях выходного напряжения вследствие импульсного изменения тока нагрузки 3, способствуя уменьшению провалов напряжения при набросе нагрузки 3 и выбросов - при ее сбросе. Блоки динамической стабилизации 4 и 5 управляются емкостным током конденсатора 6 обратной связи.

Если дополнительный источник 2 применяется как резервный, подсоединяемый через контакт 15 автоматического переключателя на выходе основного вторичного источника 1,

то транзисторный блок 5 динамической стабилизации обеспечивает непрерывность питания нагрузки 3 па время, необходимое для срабатывания электромеханического переключателя. Также и при обратном переключении, когда подсаживается напрял ение на основном вторичпом источнике 1 питания, так как на него внезапно переходит вся нагрузка, блок динамической стабилизации 5 создает

10 дополнительный переходный ток, способствующий поддержанию напряжения на нагрузке 3.

При работе устройства с номинальным выходным напряжением диод 7 открыт и напряжение на нем практически неизменно. Ток смещения диода 7 ограничивает максимально возможный ток разряда конденсатора 6. Поэтому при к. 3. в нагрузке 3, когда напряжение на нагрузке 3 начинает резко снижаться,

20 днод 7 запирается, а конденсатор 6 разряжается определенным током на цепь смещения диода 7. Это позволяет исключить токовую перегрузку блока динамической стабилизации 5. По мере уменьшения выходного напряжения устройства увеличивается напрял ение на находящихся в линейном peH-iHMe транзисторах блока динамической стабилизации 5 и рассеиваемая на них мощность, что приводит в известных устройствах к выходу транзисторов из строя. Однако, как только напряжение с резисторов 11, 12 станет меньще напряжения опорного элемента 10, транзистор 8 отсекает цепь разряда конденсатора 6. При этом запираются все транзисторы блока 5 и

5 последние оказываются защищенными.

Уставка компаратора 9 выбирается меньше минимального уровня напряжения стабилизации на нагрузке 3.

0 В режиме короткого замыкания нарастает выходной ток основного вторичного источника 1 и запасенная в его дросселе фильтра энергия. При исчезновении к. з., например, вследствие перегорания местного предохранителя, напряжение начинает возрастать. Основной источник развивает значительную мгновенную мощность, так как идет заряд его выходных конденсаторов и емкости в нагрузке 3. Поэтому подключение к нему дополнительной нагрузки, т. е. транзисторов блока динамической стабилизации нежелательно. Это не происходит в предложенном устройстве, так как конденсатор 6 заряжен и диод 7 заперт до тех пор, пока напряжение

5 на нагрузке 3 не приблизится к напряжению на конденсаторе, близкому к номинальному значению. Именно в этом интервале переходного процесса необходимо подключение транзисторного блока динамической стабилизации 4, который способствует наилучшему гашению выброса. С другой стороны, такое включение способствует уменьшению временного интервала работы блока динамической стабилизации 4, т. е. снижает рассеиваемую

на нем мощность.

При пуске основного вторичного источника 1, например выпрямителя, также нежелательно подключение блока динамической стабилизации 4 в начальный момент пуска, так как увеличивается пусковой ток и время пуска. Точно так же, как п при выходе из режима к. 3., для снятия выбросов при пуске блок динамической стабилизации 4 включаться в работу при приближении к номинальному уровню выходного напряжения и принять на себя ток, равный току заряда выходных конденсаторов. При пуске конденсатор 6 не заряжен предварительно и на вход блока динамической стабилизации 4 поступает сигнал на отпирание его транзисторов. Однако полное срабатывание каскада становится возможным лишь тогда, когда напряжение на выходе устройства будет больше напряжения пробоя стабилитрона 14, включенного в цепь питания транзистора 13 блока динамической стабилизации.

Формула изобретения

Система стабилизированного электропитания постоянным напряжением, содержащая основной вторичный источник постоянного напряжения, включенный параллельно выходу

системы и первому блоку динамической стабилизации, дополнительный источник питания, например аккумуляторную батарею, подключенную к выходу системы через второй блок динамической стабилизации и включенные последовательно резистор и коиденсатор, объединенные выводы которых подключены ко входам обоих блоков динамической стабилизации, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения выбросов напряжения в аварийных переходных режимах, система снабжена компаратором на транзисторе с опорным элементом в эмиттериой цепи, коллектор которого через резистор подключен к выводу конденсатора, не связанному со входами блоков динамической стабилизации, через дополнительно введенный диод подключенного к общей шине системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки:

1.«Источники электропитания на полупроводниковых приборах, под ред. С. Д. Додика и Е. И. Гальперина, изд. Советское радио, 1969 г., с. 203.

2.Авторское свидетельство № 404066 кл. G 05f 1/56, 1973 г. - (прототип).