Источник постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/58 

154) ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к источникам электропитания устройств автоматики и радиоэлектронной аппаратуры. Известен источник питания, в котором защита осуществляется путем срыва колеба ний модулятора длительности и запиранием регулирующего элемента от имеющегося в стабилизаторе источника запирающего смещения LIJ. Известен также источник питания, в котором защита осуществляется закрыванием последовательного регулирующего элемента линейного стабилизатора напряжения от отдельного источника запирающего смещения 2, Наиболее близким к изобретению технич ким рещением является источник, постоянно го напряжения, .содержащий подключенный ко вторичной обмотке питающего трансформатора мостовой выпрямитель из двух диодов и двух тиристоров, к выходу которого подключен источник напряжения с блоком защиты от перегрузок по току, состоящий из ключевого элемента, связанного с (Са перегрузки, включенного в защищаемую цепь, и цепь контроля уровня тока . Однако известные устройства: надежно ра- ботают только при нагрузке емкостного или активного характера и только для сравнительно высоких напряжений, для каждого из тиристоров необходима цепь управления, кроме того, цепь контроля уровня тока громоздка и инерционна, что снижает качественные -,показатели устройства в целом. Целью изобретения является уцрошение схемы источника и повыщение его надежности. Эта цель достигается тем, что аноды тиристоров мостового выпрямителя соединены между собой, а их управляющие электроды соединены между собой с помощью диодной развязки и через ограничительный резистор подключены к одному выводу исполнительного элемента блока защиты, другой вывод которого соединен с общей точкой катодов диодов мостового выпрямителя; в качестве ключевого элемента и цепи конт- вани транзистор, эмиттер которого подключе к катодам диодов мостового выпрямителя и через один резистор соединен с отрицательным зажимом дополнительно введенного источника питания, положительный зажим которого через фоторезистор подключен к б зе транзистора, соединенной через вспомог тельный диод с его эмиттером, и через дру гой резистор - с анодами диодов мостовог выпрямителя, при этом светодиод через тре гий резистор подключен к датчику перегруз кн и оптически связан с фототиристором; ключевой элемент и цепь контроля уровня тока блока защиты выполнена в виде одного тиристорного . оптрона, тиристор кото- рого использован в качестве ключевого элемента, а светодиод включен в цепь коллектора транзистора, в эмиттерную цепь которого ;вкшочен опорный элемент, а в базовую цепь - фототиристор другого оптро на, сбетодиод которого через резистор соединен с датчиком перегрузки. На фиг, 1 представлена функциональная схема предлагаемого источника постоянного напряжения; на фиг. 2 и 3 - возможные варианты практической реализации этого устройства. Источник постоянного напряжения содержит питающий трансформатор 1, мостовой выпрямитель 2, состоящий из диодов 3,4 и тиристоров 5,6, развязывающие диоды 7,8, ограничительный резистор 9, ключевой элемент 10, источник 11 питания постоянного тока, датчик 12 перегрузки, цепь 13 контроля уровня тока, нагрузку 14, светодиод 15 и фототиристор 16 первого тиристорного оптрона 17, опорный элемент 18, транзистор 19, светоднод 20 и фототиристор 21 второго тиристорного оптрона22, резистор 23, диод смещения 24, развязывающие диоды 25,26. Источник постоянного напряжения (фиг. Г работает следующим образом. В нормальном режиме работы ключевой элемент 10 замкнут, так как величины нащ пряжения, снимаемого с датчик.а 12 перегрузки,, недостаточно для срабатывания цепи 13 контроля уровня тока. Ток управления тиристорами 5,6 протекает через вторичную обмотку трансформатора 1, через один из двух диодов 3,4, замкнутый ключевой элемент 1О, ограничительный резистор 9 и один из двух развязывающих диодов 7 или BS в зависимости от полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1. В этом режиме тиристоры работают как диоды .в мостовой, схеме выпрямления, т.е, ток цепи контроля уровня тока не проходит через нагрузку и не зависит от характера реакции сглаживающего фильтра. В режиме токсжых перегрузок или корот кого замыкания срабатывает ключевой элеxieHT 10 цепи 13, контроля уровня тока обрывая цепь управления тиристорами 5,6. При приходе обратной, полуволны напряжения на один из открытых тиристоров он закрывается, а нагрузка отключается от источника постоянного напряжения. В случае необходимости защиты маломощных источников питания в нем в качает. ве ключевого элемента 10 может быть применен фототиристор тиристорного оптрона 1ФИГ. 2). Тогда параллельно датчику 12 перегрузки через ограничительный резистор подключается светодиод 15 тиристорного оптрона 17, фототиристор 16 которого входит в цепь 13 контроля уровня тока. Фотх)тиристор 16 включен между базой транзистора 19 и опорным элементом 18. В цепи коллектора транзистора 19 установлен светодиод 20 тиристорного оптрона 22. Между базой транзистора 19 и отрицательным полюсом дополнительного источника питания аключен резистор 23. Фототиристор второго тирксторного оптрона 22 и является ключевым элементом 1О. Устройство 1фиг. 2) работает следующим образом. В нормальном режиме работы напряжение, снимаемое с датчика 12. перегрузки недос- таточно для того, чтобы световая энергия светодиода 15 включила фототиристор 1б оптоэлектронного ключа 17. Б этом режиме транзистор 19 насыщен (ток базы его протекает по резистору 23), а по светодиоду 20 второго тиристорного оптрона 22 протекает ток. Энергия светодиода 20 включает фототиристор 21. Цепь управления тиристорами 5,6 мостового выпрямителя 2 включена, напряжение со вторичной обмотки трансформатора 1 после выпрямления подается на источник 11 питания постоянного тока и на нагрузку 14. В режиме токовых перегрузок или корогких замыканий включается светод1:од 15 и фототиристор 16 гиристорного оптрона 17 и запирающее смещение от опорного элемента 18 подается на вход транзистора 1й. Последний закрывается, ток проходящий черев светодиод 20, резко снижается, и при переходе переменного напряжения через нуль фототиристор 22 отключается, разрывая цепь управления тиристоров 5,6. При приходе обратной .полуволны / напряжения на открытый тиристор он закрывается и нагрузка отключается от источника постоянного напряжения. При защите мощных источников в качестве ключевого элемента не может быть применен фогогиристор, обладающий, как правило, сравнительно небольшой мощностью рассеяния. В этом случае.целесообразно пр менить в качестве элемента 1О транзистор в цепь коллектора которого включен ограни чительный резистор 9 (фиг. З). Светодиод 15 тиристорного оптрона 17 подключен параллельно датчику перегрузки 12, а фототиристор 16 включен в цепь дополнитель ного источника питания, отрицательный полюс которого через ограничительный резис тор подключен к эмиттеру транзистора 10. Между эмиттером и базой транзистора установлен диод смешения 24, а база тран зистора через ограничительный резистор и вторую пару развязывающих диодов 25, 26 подключена к вторичной обмотке трансформатора 1. Устройство 1ФИГ. З) работает следующим образом. В нормальном режиме работы напряжение, снимаемое с датчика перегрузки 12, недостаточно для-того, чтобы световая энергия светодиода 15 включила фототирис тор 16 тиристорного оптрона 17. Транзир- тор 10 открыт (ток базы его протекает через ограничительный резистор и один из двух развязывающих диодов 25 или 26, в зависим,ос.ти от полярности переменного напряжения), цепь управления тиристорами 5,6 мостового выпрямителя 2 замкнута. . Напряжение со вторичной обмотки трансфор матора 1 после выпрямления подается на источник 11 питания постоянного тока и рагрузку 14. В режиме токовых перегрузок или корот ких замыканий включаются светодиод 15 и фототиристор 16 гиристорного оптрона 17. Создается цепь для протекания тока че рез дополнительный источник питания, и напряжение на диоде 24 является запирающим для транзистора 10, который запирает ся, разрывая цепь управления тиристорами 5,6. При приходе обратной полуволны напряжения на открытый тиристор он закрывается, а нагрузка отключается от источника постоянного напряжения. Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает эффективную защиту источника питания независимо от характера сглаживающего фильтра и нагрузки. Фор.мула изобретения .. I 1. Источник постоянного напряжения, содержащий подключенный к вторичной обм ке питающего трансформатора мостовой выпрямитель из двух диодов и двух тиристоров, к выходу которого подключен стабилизатор напряжения с блоком защиты от перегрузок по току, состоящий из ключевого элемента, связанного с тиристорами мостового выпрямителя датчика перегрузки, включенного в защищаемую цепь и цепь контроля уровня тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы источника и повышения его надежности, аноды тиристоров мостового выпрямителя соединены между собой, а их управляющие электроды соединены между собой с помощью диодной развязки и через ограничительный резистор подключены к одному выводу исполнительного элемента блока защиты, другой вывод которого соединен с общей точкой катодов диодов мостового выпрямителя. 2.Источник постоянного напряжения по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ключевого элемента и цепи контроля уровня тока блока защиты использован транзистор, эмиттер которого подключен к катодам диодов мсх:тового выпрямителя и через один резистор соединен с отрицательным зажимом дополнительно введенного источника питания, положительный зажим которого через фототиристор подключен к базе транзистора, соединенной через вспомогательный диод с его эмиттером, и через дру гоЙ резистор - с анодами дйодов мостовоговыпрямителя, при этом светодиод через третий резистор подключен к датчику перегрузки и оптически связан с фототиристором. 3.Источник постоянного напряжения по п. 1, отличающийся тем, что ключевой элемент и цепь контроля уровня тока блока защиты выполнены в виде одного гиристорного оптрона, тиристор которого использован в качестве .ключевого элемента, а светодиод включен в цепь коллектора транзистора, в эмиттерную цепь которого включен опорный элемент, а в базовую цепьфототиристор другого оптрона, светодиод которого через резистор соединен с датчиком перегрузки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство № 448452, кл. Q 05 1/58, 1970. 2.Авторское свидетельство № 441554, кл. G, 05 1/58, 1970. 3.Авторское свидетельство № 457142, кл. Q 05 f 1/58, 1970.