Стабилизированный источник питания с защитой Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

1

Устройство относится к электротехнике и нредназначено для использования в системах электропитания.

Известен стабилизированный источник питания с защитой, содержащий регулирующий лранзистор, транзистор защиты и датчик тока 1.

Наиболее близким по техническому рещению к данному изобретению является стабилизированный источник питания с защитой, содержащий последовательно включенный в силовую щину регулирующий транзистор, база которого подключена к выходу управляющего транзистора и делителю выходного напряжения, генератор Ройера, выходная обмотка которого через выпрямитель подключена к исполнительному элементу 2.

Известное устройство может быть эффективно применено при повьиненном сопротивлении нагрузки. Это объясняется тем, что при низкоомной нагрузке (0,1 1 Ом) для генератсфа нет раз.мичия меж.ту коротким замыканием и нормальным режимом, так как генератор имеет собственное внутрен нее сонроти1иение, состоящее из сопротивления проводов во входной и выходной обмотках, сопротивлении транзисторов, диодов и т. д. Реализация для таки.ч условий генератора Ройера чрезвычайно усложняется - последний необходимо делать достаточно мощным, что ведет к существенному увеличению установленной мощности блока защиты, а из-за заметного увеличения потерь в режиме холостого хода и к определенному уменьн1ению КПД стабилизатора в целом.

Вместе с гем, из-за широкого внедрения

интегральных схем, часто используются низкоомные нагрузки, требующие специальных низковольтных источников (напряжение 5 В, ток А, т. е. R 0,5-0,05 Ом). Именно для таких источников применение предлагаемого устройства защиты ()K;I. вается эффективным.

Цель изобретения - повышение КПД стабилизатора и существенное уменьшение установленной мощности элементов защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике питания с защитой исполнительный элемент выполнен на транзисторе, эмиттер которого подключен к базе регулнрукчцего транзистора, а кол,u;KT()) к выходу управляюшсго транзистора, причем параллельно регулирующему транзистору включен и унтирующий резистор, а питающий вход генератора Ройера включен параллельно выходным выводам, кроме того тем, что носледовательно с щунтирующим резистором включен полупроводниковый ключ, включаемый при перегрузках. На фиг. 1 представлена основная принципиальная схе.ма стабилизированного источника питания с за цитой; на фиг. 2 и 3 возможные варианты исполнения полупроводникового ключа. Стабилизированный источник содержит последовательно включенный в силовую шину регулирующий транзистор 1, база которого подключена к выходу управляющего транзистора 2 и делителю выходного напряжения 3, нагрузку 4, исполнительный элемент на транзисторе 5, резистор 6, резистор 7, включенный параллельно регулирующему транзистору 1, генератор Ройера 8, выходная обмотка которого через выпрямитель 9 подключена к исполнительному элеме 1ту на транзисторе 5 (фиг. 1), резистор 10, тиристоры 11, 12, разделительные диоды 13, 4 конденсатор 15 (фиг. 2), транзистор 16, диод 17, 18, резисторы 19, 20 (фиг. 3). Источник работает следующим образом. В нормальном, не аварийном, режиме генератор Ройера работает в режиме автоколебаний, поддерживая транзистор 5 в состоянии насыщения, и не влияет на работу стабилизатора. При возникновении короткого замыкания происходит срыв автоколебаний, транзистор 5 закрывается, разрывая цепь управления регулирующего тран- .- . . зистора 1. При снятии перегрузки схема Это происходит самовосстанавливается. благодаря шунтирующему резистору 7, который таким образо.м используется не пс прямому назначению (например, для рассеивания избыточной мощности на регулирующем транзисторе), а для подачи в нагрузку некоторого минимального тока, достаточного для того, чтобы при устранении перегрузки на выходе стабилизатора появлялось напряжение, необходимое для включения генератора 1 -1,5 В. При таких условиях сопротивление резистора 7 может быть выбрано достаточно большим, не влияющим на процесс стабилизации. При выполнении вариантов предлагаемого устройства следует учесть, что при очень щироких пределах изменения тока нагрузки, когда сопротивление резистора 7 может стать сравнимым с сопротивлением регулирующего транзистора 1 и повлиять на его регулирующие характеристики, целесообразно включать щунтирующий резистор через ключ и только на время нерегрузки. Для МОП1НЫХ нагрузок это следует осуществлять с номои1ью тиристора (фиг. 2). При перегрузках по току и.мпульсами генератора выключается транзистор 5 (остальная часть схемы, состоящая, из управляющего транзистора 2, нагрузки 4, генератора 8 с обмоткой 9 на фиг. 2 и 3 не приведена, так как соверщенно не отличается от схемы на фиг. 1 и с по.мощью резистора 10 включается тиристор 11. При это.м обеспечивается подача тока через диод 14 и щунтирующий резистор 7 а нагрузку и, кро.ме того, заряжается через диод 13 коммутирующий конденсатор 15 до напряжения питания. После снятия перегрузки включается транзистор 5 и тиристор 12, а тиристор 11 выключается вследствие разряда конденсатора 15. При мало.мощных нагрузках ключ целесообразно выполнять на основе транзистора 16 (фиг. 3), который будет открываться при закрывании последнего. Такое параллельнее управление обоими транзисторами достигается введение.м разделительных диодов 17, 18 и использование.м транзисторов различного типа проводимости. Формула изобретения 1. Стабилизированный источник питания с защитой, содержащий последовательно включенный в силовую щину регулирую ций транзистор, база которого подключена к выходу управляюп1его транзистора и делителю выходного напряжения, генератор Ройера, выходная обмотка которого через выпрямитель подключена к исполнительному элементу, отличающийся тем, что, с целью повыщения КПД и существенного уменьщеНИИ установленной мощности элементов защиты, исп6лнительр{ый элемент выполнен на транзисторе, эмиттер которого подключен к базе регулирующего транзистора, а коллектор к выходу управляющего транзистора, причем параллельно регулирующему транзистору включен щунтирующий резистор, а питающий вход генератора Ройера включен параллельно выходным выводам. 2. Стабилизированный источник питания по п. 1, отличающийся тем, что последовательное шунтирующим резистором включен полупроводниковый ключ, включае.мый при перегрузках. Источники информации, принятые во вниание при экспертизе 1.Карпов В. И. Полупроводниковые коменсационные стабилизаторы напряжения и тока. М., «Энергия, 1967, с. 60, рис. 40. 2.Патент США N° 34003320, кл. 323-4, 1968.

fu-г.г

кЗ