Источник питания постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F3/02 

короткого замыкания при отсутствиии защиты. Однако, при коротком замЬ1каний йй токоограничивающем транзисторе рассеивается значительная мощность, так как к нему прик хадывается полное на-5

пряженке источника пои .токе, большем номинального, поэтому, если возможен длительный режим короткого замыкания, приходится принимать меры для рассеивания этой Мощности, что увеличивает Ю габариты и снижает надежность источника.

Цепью изобретения является повышение надежности источника Это достигается тем, что в предлагаемом источни- 15 ке каждый из нелинейных д&ухполнх;никОБ другим выводом подключен к аноду сосг вбтствующего из диодов вьшрямителя и выполнен на базе элемента с S -образной вольт-амперной характе- 20 ристикой.

Кроме того, каждый из нелинейных йвухиолюсников может быть выполнен е виде тиристора, между анодом и управляющим электродом которого вклю- .25 чены последовательно диод и стабилитрон.

Кйждый из нелинейных двухполюсников может быть выл олнен также в виде тиристорного оптрона, светодиод кото- 30 рого включен между анодом и катодом фотсп-ирйстора оптрона через диод и стаёилитрон.

На фиг, 1 дана схема описываемого источника, на фиг. 2 и 3 - варианты вы- 35 пблнёйия нелинейного двухполюсника, на фиг. 4 и 5 - Больт-ампёрШе Га рак- , теристикй нелинейных двухполюсников.

Источник содержит {см. фиг. l) питающий трансформатор 1, вторичные40 обмотки которого, соединенные в звезду пбдкйк54ены к вьшрямителю 2, токоограничивающий транзистор 3, точка 4 базы которого через резистор 5 йбдкгооЧёна к отриаатё пьному выходному выводу 6, 5 а коллектор - к положительному выходному выводу 7, измерительный резистор 8, включенный между эмиттером транзистора 3 и плюсрвыМ выводом выпрямителя 2. Точка 4 базы транзистора 50 3 соединена с точками анодов 9 диодов выпрямителя 2 через нелинейные двухполюсники 1О с S -образными . вольт-амперными характеристиками 11 (см. фиг. 4).

Каждый непннейньй двухполюсник 10 может быть выполнен в виде тиристора 12 (см. фиг. 2), между анодом и управляющим электродом которого включены последовательно диод 13 и стабилитрон 14, или в виде тиристорного оптрона 15 (см. фиг. З), светодиод 16 которого включен между анодом и катодом фототиристора 17 оптрона через диод 18 и стабилитрон 19.

Источник работает следующим образом.

При номинальных токах нагрузки 20 падение напряжения на диодах выпрямителя 2, резисторе 8 и переходе эмиттер - база транзистора 3 (между точками 9 и 4) меньще напряжения переключения 21 (см. фиг. 4) нелинейного двухполюсника 1О, поэтому последний находится в выключенном состоянии, т.е. имеет высокое сопротивление. При этом транзистор 3 находится в состоянии насьпцения за счет тока базы, обеспечивающ гося резистором 5.

При превыщении током нагрузки некоторой величины (перегрузке или коротком замыкании нагрузки) падение напряжения между точками 9 и 4 превышает напряжение переключения 21, один из нелинейных двухполюсников 10 вклю чаетсй, падение напряжения 22 на нем определяется рабочей точкой 23 - точкой пересечения нагрузочной характеристики 24 резистора 5 и вольт-амперной. характеристики 11 нелинейного двухпо-люсника 1О. Практически это напряж ние находится в пределах 1-2В. Это означает, что транзистор 3 запрется, так как падение намряжения между точ- ками 9 и 4, определяющееся током эмиттера транзистора 3, должно быть равно падению напряжения 22 на двухполюсник Из-за нелинейности прямых сопрбтивлеНИИ диодов выпрямителя 2 и перехода эмиттер-база транзистора 3 кратность токов эМйттёра можно тс(чно Определить только графоаналитически. Ориентировочно, если пренебречь паДёййбй на вьшрямителя 2 и переходе эмиттеру база транзистора 3, можно получить

II и,

21

и

22

21

гдеЗд- д - максимальный ток эМиттера, соответствующий порогу срабатывания защиты (т.е. условию 1121)) tJgQj-p - ток эмиттера, устанавливающийся в цепи эмиттера после срабатывания защиты (после включения нелинейного двухполюсника): ITji - предельное напряжение меж ду точками 9 и 4, при котором еще не срабатывает двухполюсник, 1122 падение напряжения на двухполюснике после срабатьшания. Надлежащим выбором кратности добиться существенного уменыиения тока Daorp ®обеспечить ток короткого замыкания схемы tJ ц. 3 - U о , где О щ,, -но минальный ток нагрузки. Хотя в режиме к. все выходное напряжение падает на транзисторе 3, мощность, рассеиваемая на нем. невели ка, так как невелик ток короткого замыкания 0,5 Б Нагрузочная характеристика 25 источника приведена на фиг. 5. После снятия к.з. или устранения п& регрузки источник восстанавливает рабочее состояние, так как благодаря под ключению нелинейных двухполюсников 10 к разным фазам трансформатора I ранее включенный двухполюсник в.ьпидачается при снижении мгновенного значе ния напряжения данной фазы относитель но любой из двух других, т.е. задержка восстановления напряжения не превьпиа 2.Т/2 6,6 мс (при частоте сети 50 Гц). Из вьшускаемых промышпенностью полупроводниковых приборов наиболее подходящими элемеш-ами для формирования б -образной вольт-амперной ха рактеристики являются тиристоры и оптроны. В первом случае (см. фиг. 2) между анодом и управляющим электродом тиристора включается стабилитрон 14 и диод 13, поэтому тиристор 12 включается, когда в цепи его управляк щего электрода проходит достаточной в личины ток, что происходит в случае «. - анодное напряжение, - падение напряжения на дио де 13, lJ(4. - напряжение стабилизации стабилитрона 14, Рца падение напряжения на пер ходе управляющий электрод - катод тиристора 12, соответствукнпее току вклю чешш его. Величины ЦТ I и IT j достаточно стабильны и известны с удовлетворительной точностью, тогда как Uy j колеблется в пределах О,5-10 В и более, что требует предварительного о- бора для использования в данной схеме тиристоров с минимальным Идэ (например, с IT у 9 2В). При использовании в качестве нелинейного двухполюсника тиристорного оптрона (см. фиг. З) специального подбора производить не требуется, так как прямое падение напряжения на светодиоде 16 оптрона при токах через него, соответствующих токам включения фототиристора 17 оптрона, не. превышает по техническим условиям 2В. Диоды 13 и 18 предохраняют переход управляющий электрод-катод тиристора 12 и светодиод 16 от обратного напряжения. Предлагаемый источник может быть использован при построении искробезопасных источников повыщенной мощ;Ности, в которых сокращение длительности коммутационных разрядов обеспечивается тиристорными короткооамыкателями, щунтирующиМи выход источника, т.е. переводящими его в режим короткого замыкания. Эффект от использования изобретения заключается в снижении мощности, рассеиваемой в режиме к.з. на токоограничивающих элементах источника, .что позволяет повысить надежность, уменьшить габариты и вес источника. Формула изобретения 1. Источник питания постоянного напряжения, содержащий питающий трансформатор, вторичные обмотки которого, соединенные в звезду, подключены к выпрямителю, вьшолненному на диодах по схеме с нулевым выводом, токоограничиваюгаий транзистор, эмиттер которого через резистор подключен к катодам указанных диодов, коллектйр соединен с положительным выходным выводом, а база через резистор подключена к отрицательному выходному выводу, и нелинейные двухполюсники, один вывод каж доге из которых подключен к бб1зе транзистора отличающийся тем, что, с целью повьщ1ешся надежности источника, каждый из нелинейных двухполюсников другим выводом подключен к нрду соответствующего из диодов выпрямителя и выполнен на базе элемента