Стабилизированный источник питания постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАНШЛЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА нбсти и уменьшения размеров и массы источника. . Это достигается тем, что в стаби лизированный источник питания пос.тоннного тока введены управляющий транзистор, дополнительный резистор интегрирующий конденсатор, развязывающий и разделительные диодй, ре.зистор и токоограничивающий резисто при: ем база управляющего транзистор одна пластина интегрирующего конден сатора и один вывод дополнительно- то резистора через развязывающий ДИОД подключенык эмиттеру регулирующего транзистора, коллектор управляющего транзистора подключен к объединенным входам измерительных элементов, его эмиттер - к отрицательной шине вспомогательного выпрямителя и катоду одного разделительного диода, анод которого соедиьен q положительной шиной управляемого выпрямителя и катодом второго разделительного диода, анод которого через резистор соединен со второй пластиной интегрирующего конденсатора, вторым выводом дополнительного резистора и вторым выводом токоограничивающего резисто1ра, первый вывод которого подключен к коллектору регулирующего тр1анзистора. На чертеже приведена принципиаль ная электрическая схема предлагаемого стабилизированного источника питания постоянного тока. Источник питания содержит силовой трансформатор 1,имеющий вспо- моГательную обмотку 2, основную обмотку 3 и управляемую обмотку 4, неуправляемый диод 5, тиристоры по числу отводов управляемой обмотки (насхеме показаны два из них 6, 7 вспомогательный выпрямитель 8, основной вь1прямитель 9, источник 10 пороговых напряжений с делителем, к которому подключены измерительны элементы по числу тиристоров (на схеме показаны два из них 11, 12) входной резистор 13, раздёяйтельны диоды 14, 15, регулирующий транзис тор 1б резистор 17, токоограничивающий резистор 18, разрядный диод 19, развязывающий диод 20, управля щий транзистор 21, интегрирующий к денсатор 22, дополнительный резистор 23, накопительный дроссель 24 блок 25 обратной связи, вход котор го соединен с нагрузкой 26, а выхо со входом регулирующего транзистора 16, Стабй1У ййрдвЖнШ11сточнйк пйта ;кия постоянного тока работает следующим образом. При подаче на; вход источника, т.е. на первичную обмотку силового трансформатора 1, питающего напряжения номинальной величины, на вхо лючевого стабилизатора начинает оступать выпрямленное основным выпямителем 9 напряжение основной обмотки 3 силового трансформатора 1. правляемый выпрямитель также начинает вырабатывать постоянное напряжение, которое, складываясь; с выходным напряжением ключевого стабилизатора, поступает в нагрузку 26. Сумма этих напряжений поддерживается постоянной за счет части напряжения, поступающей в нагрузку 26 со стабилизатора напряжения: если при изменении напряжения питающей сети или тока нагрузки часть нащ)яжения, поступающая в нагрузку 2бот управляемого выпрямителя, изменится, то длительности открытого и закрытого состояний регулирующего транзистора ключевого стабилизатора перераспределяется схемой о6ратной связи так, что выходное напряжение стабилизатора изменится в соответствующую сторону для поддержания суммарного напряжения на нагрузке 26 неизменным. Однако ключевой стабилизатор напряжения может поддерживать напряжение, поступающее в нагрузку 26, неизменным лишь в небольшом Диапазоне изменений напряжения, выдаваемого управляемым выпрямителем. При больших изменениях этого напряжения в обычных источниках происходит следующее:если оно уменьшается, то регулирующий транзистор 16 выходит из режима переключений в область насыщения, что приводит к срыву стабилизации и недопустимому изменению напряжения на нагрузке 26; если оно увеличивается, то к ре гулируюЩему транзистору 16 в режиме отсечки прикладывается все большее напряжение за счет необходимости уменьшения выходной величины напряжения при условии все большего возрастания напряжения,поступающего на вход стабилизатора с основного выпрямителя 9 что может привести к выходу транзистора 16 из строя. В предлагаемом устройстве это исключено, благодаря наличию схемы, контролирующей амплитуду и длитель,ность импульсов, образующихся на коллекторно-эмиттерном переходе регулирующего транзистора 16 и способной изменить напряжение, поступающее с. управляемого выпрямителя, за счет автоматического выбора опти лaльнoгp числа витков вторичной управляемой обмотки 4 силового трансформатора 1. Это происходит следующим образом. Импульсное напряжение, выделяющееся на регулирующем транзисторе 16,поступает на подключенный к нему делитель напряжения из дополнитедьногсГ

резистора 23 и токоограничивающего резистора 18. Дополнительный резистор 23 одновременно включен и в цепь эмиттер-база управляющего транзистора 21, поэтому определенная часть импульсного напряжения, снимаемого делителем с регулиругацего транзистора 16, проинтегрированная интегрирующим конденсатором 22, устанавливает рабочую точку управляющего транзистора 21 в определенном месте его характеристики. Уровень напряжения на интегрирующем конденсаторе 22, а, следовательно, и местонахождение рабочей точки управляющего транзистора 21 на кривой характеристики зависит от ширина К амплитуды импульсов. При номиналь-; ных значениях напряжения питающей сети и тока нагрузки величина напрл женин на интегрирующем конденсаторе 22 устанавливается такой, что управляющий транзистор 21 находится в приоткрытом состоянии, и через входной резистор 13 протекает коллекторный ток, обеспечивающий определенно падение напряжения на этом резисторе, благодаря которому некоторая часть измерительных элементов 11, 12 открыта и вырабатывает управляющий сигнал для соответствующей части тиристоров б, 7. Несмотря на то, что отпирающий сигнал может поступать одновременно на несколько тиристоров, откры± будет только тот, к которому приложено прямое напряжение в течение одного полупериода. Таким тиристором в данном случае является тот, который подключен к максимальному числу витков управляемой обмотки 4, потому что к остальным тиристорам в проводящий.полупериод, приложено напряжение, равное раэности напряжений на аноде последнего из получивших управляющий сигнгш тиристора и на катодах предьщущих ему тиристоров, подключенных к меньшему числу витков управляемой обмотки 4 силового трансформатора 1. Следовательно, эти тиристоры, равно как и неуправляемый диод 5, закрыты, также как закрыты следующие после открытого тиристоры из-за отсутствия управляющего сигнала.

Величины резисторов делителя источника пороговых напряжений подобраны так, что при максимальном входном напряжении и минимально-дотгус ТИМОМ токе, нагрузки все измерительные элементы откттачены и все тиристоры закрыты. Выпрямление переменно.го напряжения осуществляется неуправляемым диодом 5, причем это напряжение снимается с наименьшего числа витков управляемой обмотки 4. Если входное напряжение, поступающее от сети, уменьшается или возрастает ток нагрузки, амплитуда и длитель-::.

ность импульсов напряжения на регулирующем транзисторе 16 не остаются постоянными.В первом случае уменьшается амплитуда, а во втором - длительность. Это приводит к уменылению значения интеграла напряжения, вызывающего смацение рабочей точки управляющего транзистора 21 в сторону его большего закрытия, коллекторный ток уменьшается, а так как входной резистор 13 установлен в

10 цепи коллектора управляющего транзистора 21, то падение напряжения на нем также уменьшается, что вызывает открытие измерительного элемента 11, коллектор (он же выход) ко15торого соединен с управляющим электродом тиристора 6. Последний открывается, подключает секцию витков управляемой обмотки 4, таким образом повышается напряжение, посту0пающее от этойобмотки в нагрузку 26. Дополнительная стабилизированная часть напряжения, поступающая в нагрузку со стабилизатора и складыв.ающаяся с напряжением, поступающим от

5 управляемого .выпрямителя, становит; ся меньшй и длительность импульсов напряжения на регулирующем транзисторе 16 увеличивается, что устраняет вероятность срыва режима стаби0 .пизации. Аналогично при дальнейшем снижении входного напряжения или увеличении тока нагрузки управляющий транзистор 21 открывается все больше, падение напряжения на входном резисторе 13 возрастает и поочередно от5крывающиеся измерительные элементы 11, 12 открывают .следующие тиристоры, . подключая дополнительные секции витков управляемой обмотки 4 трансформатора 1.

0

Наконец, при достижении входным напряжением минимально-допустимой величины или током нагрузкимаксимально-допусти мой величины срабатывает последний измери5тельный элемент 12, открывая тиристор 7 и подключая управляемую обмотку 4 полностью. Полное число витков управляемой обмотки 4 таково, что при этих условиях ка

0 регулирующем транзисторе 16 имеется некоторое импульсное напряжение, достаточное для осуществления процесса стабилизации. Очевидно, что при изменениях тока нагрузки и вход

5 ного напряжения в противоположном направлении измерительные элементы отключаются в обратном порядке, отключая лишние витки управляем эй обмотки 4 и снимая избыточное

0 напряжение с регулирующего транзистора 16.

Благодаря этому, в предлагаемом устройстве устраняется возможность , выхода стабилизатора из строя с од.ной стороны и срыва процесса стаби