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

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Изобретение относится к области электропитания радиоэлектронных уст ройств и может быть использовано в системах электропитания различной радиотехнической аппаратуры, аппарат ры автоматики, вычислительной и изме рительной техники. Известен источник питания с защитой по минимальному значению напряжения в котором задержку работы защиты обеспечивает реле времени 1 .Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет ся источник питания с защитой, содержащий вторичный блок питания,вход и выход которого имеют общую точку, блок для защиты с минимальным преде лом выходного напряжения источника питания, состоящий из датчика защигы,входные выводы которого подк.гаочен к выходным выводам вторичного б.лока питания, а выход подключен к управляющему входу вторичного блока питания, из узла включения защиты, выходом подключенного к управляющему входу датчика защиты, а входом - к входным выводам источника и из питающего узла 2 . Недостатком известного источника является то, что в нем включение защиты (защиты по минимальному значению) происходит не точно в момент входа вторичного.блока питания в номинальный режим,а,как правило, позднее, т.к. задержка в слючения защнты больше, чем она нужнафакти 1ёСКИ . Это объясняется тем, что при расчете реле времени исходят из того, чтобы время задержки было равно и.пи больше времени входа в режим вторичного блока питания при 1Ьамом неблагоприятном сложении допусков на параметры реле времени и вторичного блока питания; т. е. расчет производится таким образом, что и в том случае, если вторичный блок питания будет иметь наиболее возможное для него время входа в номинальный режим, а выдержка реле времени при этом получается минимальной, время задержкл не должно быть меньше времени входа вторичного блока питания в номинальный режим. Целью изобретения является повышение временной точности включения защиты и.обеспечение возможности использования вторичных блоков питания, как с общей точкой между входом и выходом, так и без нее.

Поставленная цель достигается тем 4TOj в источнике питания с защитой узел включения защиты выполнен на дифференцирующем операционном усилителе, двух транзисторах разного типа проводимости, диоде, исполнительном элементе с функцией запоминания, интегрирующей RC цепи, резисторах и конденсатора, при этом инвертирующий вход дифференцирующего операционного усилителя через первый и второй конденсаторы подключен соответственно к выходу вторичного блока питания и к выходу интегрирующей RC цепи, входом связанной с входным выводом вторичного блока питания, а выход дифференцирующего операционного усилителя через первый резистор подключен к базе первого транзистора и через-диод, включенный в прямом направлении - к- эмиттеру этого транзистора и одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора и к одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора подключен к пита- ющему узлу, а эмиттер подключен ко входу исполнительного элемента с функцией запоминания выходом подключенного к управляющему входу датчика защиты. Кроме того, в узел включения защиты введен оптроНгВ качестве его фотоприемника использован резистор интегрирующей RC цепи, свободный конец которой подключен к выходу питающего узла, а вход интегрирующей НС цепи через, фотодатчйк Ъптрона и через ограничивающий резисто при питающей сети постоянного тока подключен к входным выводам вторичного блока питания, а при сети переменного тока мевду входными выводами источника питания и светодиодом оптрона введен выпрямительный мост, а исполнительный элемент с функцией запоминания узла включения защиты выполнен на оптронном тиристоре, светодиод которого через третий резитор включен между эмиттером второ.го транзистора и питающим узлом, а его тиристор является выходом исполнительного элемента с функцией запоминания.

Н4 фиг. 1 схематически представлен источник питания с защитой, в котором используется вторичный блок питания, имеющий общую точку между входом и выходом, а первичная сеть питания - сеть постоянного тока; на фиг. 2 - источник питания с защитой в котором используется вторичный блок питания,вход и выход которого изолированы между собой, а первичная сеть - также сеть постоянного

тока; на фиг. 3 - источник питания с защитой, в котором также использован вторичный блок питания с изолированными между собой входом и выходом но первичная сеть - сеть переменного напряжения.

Примеры конкретного осуществления изобретения даны для варианта положительной полярности выходного напряжения вторичного блока питания.

Вход вторичного блока питания 1 гГодключен к первичной сети, а выход к нагрузке и к блоку для защиты 2, Вло-к для защиты 2 содержит датчик защиты 3, узел включения защиты 4 и питающий узел 5. Дифференциальный операционный усилитель 6 выполнен на базе интегральной микросхемы. Между его выходом и инвертирующим входом включен резистор 7. Выход усилителя 6 через резистор 8 соединен с базой транзистора 9 (типа проводимости п-р-п) и через диод 10 с конденсатором 11 и эмиттером транзистора 9. Коллектор транзистора 9 подключен к нагрузочному резистору 12 и базе транзистора 13 (типа р-п-р включенного по схеме эмиттерного повторителя. Эмиттер транзистора 13 через резистор 14 подключен к светодиоду тиристорного оптрона 15 (исполнительный элемент). К инвертирующему входу усилителя 6 подключены два конденсатора 16 и 17. Противоположный вывод конденсатора 16 подключен к выходу вторичного блока питания 1, интегрирующая RC-цепь состоит из конденсатора 18 и резистора 19,- противоположный вывод которого подключен ко входу вторичного блока питания. На фиг. 2 и 3 в узел включения защиты 4 введен оптрон 20, фотодатчик которого через ограничивающий резистор 21 и через выпрямительный мост - 22 подключен к входным выводам вторичного блока питания 1.

Источник работает следующим образом: при подаче на вторичный блок питания 1 напряжения первичной сети Сфиг. 1 )на его выходе появляется .. напряжение, которое одновременно поступает на нагрузку на датчик защиты 3 и узел включения защиты 4, Датчик защиты 3 начнет работать не сразу, а после поступления на его управляющий вход сигнала от узла вклчения защиты 4. этот.узел подает на датчик защиты разрешающий сигнал после входа вторичного блока питания 1 в номинальный режим. Этот сигнал возникает следующим образом: нарастающее с момента включения вторичного блока питания выходное напряжение диференцируется операционным усилителем.

Выходное напряжение дифференцирующего операционного усилителя подается на базу транзистора 9 (через

резистор 8) и на эмиттер этого транзистора (через диод 10). Полярност этого напряжения (здесь и далее имеется ввиду полярность относительно общей шины) в данном варианте отрицательная. Величина напряжения отрицательной полярности на базе транзистора 9 оказывается большей, чем на его эмиттере, так как в результате заряда конденсатора 11 на диоде.10 создается некоторое падение напряже ния. На резисторе 8 падения напряжения не возникает, так как ток базы транзистора 9 отсутствует, и поэтому транзистор 9 находится в закрытом состоянии. При нарастании выходного напряжения вторичного блока питания 1 напряжение на выходе усилителя б, а значит, и на базе транзистора 9, станет понижаться, стремясь к нулю, напряжение на эмиттере этого транзисТ ра остается на том уровне, др ко,торого заряжался конденсатор 11, Между базой и эмиттером возникает разность потенциалов, отпирающая этот транзистор, и конденсатор il разряжается через открывшийся транзистор 9 и резистор нагрузки 12. Ток базы транзистора 9 ограничивается резистором 8. Образующееся напряжение на резисторе 12 (за счет тока разряда конденсатора 11) повторяется эмиттерньи4 повторителем, собранным на транзисторе 13. Через ограничительный резистор 14 и светодиод оптронного тиристора 15 пройдет импульс тока,в результате чего тиристор оптрона 15 включится и датчик защиты начнет работать.В дальнейшем при работе источника питания датчик защиты остается включенным,так как тиристор оптрона 15,включившись,уже не требует управляющего воздействия со стороны своего светодиода.

Коли после подачи напряжения питания на вторичный блок последний не станет работать вследствие неисправности 3 Heiif самом или вследствие коtJOTKoro замыкания его выхода,вызванного .неисправностью в цепях нагрузки, на-входной конденсатор 16 сигнала нарастающего напряжения не поступит. JSfia включения датчика защиты в том случае используется вторая входная цепь дифференцирующего операщюнного усилителя (со стороны конденсатора 17) . .

В ш;:точнике питания, вторичный блок питания которого имеет связь .с выходом (фиг. 1) через резистор 19 начнет заряжаться конденсатор 18 и нарастающее на этсм конденсаторе напряжение, дифференцируясь операционным усилителем (при этом работает конденсатор 17) обусловит включение тиристора оптрона 15. Датчик защиты 3 включившись, обнаружит отсутствие (или недостаточную величину) вч

ходного напряжения вторичного блока питания 1 и сработает.

При использовании в источнике питания с защитой вторичного блока питания, вход и выход которого изолированы между собой (фиг. 2 и фиг. 3), резистор интегрирующей RC-цепи подключается уже не ко входу вторичного блока питания, а к питгиощему узлу 5. До подачи напряжения первичной сети Q на вторичный блок питания (даже если питающий узел 5 уже работает), напряжение на конденсаторе 18 не нарастает, так как величина сопротивления (фотоприемника (резистор 19 RC-цепи) оптрока 20 при этом очень боль5шая. Но при включении вторичного блока питания в первичную сеть фотодатчик оптрона 20 подсветит фотоприемник, величина сопротивления его резко уменьшится и на конденсаторе 18 начнет нарастать напряжение от питающего узла, 5, что обеспечит включение датчика защиты.

На вход дифференцирующего операционного усилителя сигналы поступают 5 по обеим входным цепям, но так как постоянная- времени интегрирующей . RC-цепи выбирается значительно меньшей минимально возможного времени нарастания выходного напряжения вторичного блока питания, то при нормальной работе последнего, вторая входная Цепь дифференциального операционного усилителя не влияет на момент включения датчика защиты. 5 Ток фотодатчика оптрона 20 определяется ограничивающим резистором 21 (при заданном напряжении, сети). в случае использования сети переменного тока (фиг.З) фотодатчик оптрона 20 и резистор 21 по.цключаются ко входу вторичного блока питания через выпрямительный мост 22.

Изобретением достигается повышение временной точности включения датчика защиты после подачи напряжения

первичной сети на вторичный блок питания и входа последнего в номинальный режим - независимо от скорости этого процесса и влияния дестабилирующих фактсйров. Таким образом, осуществляется автоматическое включение защиты синхронно со входом питания в номинальный .

В случае, если после включения

вторичного блока питания его выходное напряжение не появится, вследствие неисправности в нем самом или короткого замыкания его выхода (например, со стороны нагрузки) узел

включения защиты включит датчик защиты раньше, чем при исправном вторичном блоке Питания, так как постоянная времени интегрирующей RC- цепи выбирается значительно меньшей чем минимально возможное время входа вторичного блока питания в номинальный режим. Таким образом, уменьшается время возможной перегрузки вторичного блока питания.

Обеспечение своевременности включения защиты источника питания с защитой В аварийной ситуации, особенно в случае ее возникновения сразу же после его включения, повышает надежность как питаемой аппаратуры, так и самого источника питания.

Формула изобретения

подключен к базе второго транзистора и к одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора подключен к питающему узлу, а эмиттер подключен ко входу исполнительного элемента с функцией запоминания, выходом подключенного к управляющему входу датчика защиты.

что, с целью обеспечения возможности использования вторичных блоков питания, как с общей точкой.между входом и выходом, так и без нее, в

с узел включения защиты введен оптрон, причем в качестве его фотоприемника использован резистор интегрирующей КС-цепи, свободный конец которой подключен к выходу питающего узла, а вход интегрирующей RC-цепи через фотодатчик оптрона и через ограничивающий резистор при питающей сети постоянного тока подключен к входньлм выводам вторичного блока питания, а при сети перемен5 ного тока между входными выводами источника питания и светодиодом оптрона введен выпрямительный мост.

Примечание: формула от0 коррректирована в соответствии с прототипом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5 1. Гейман Г. В.., Затычный А. А.. Датчики релейно-транзисторного типа для непрерывного контроля уровней выходных напряжений стабилизированных выпрямителей, Вопросы радиоf электроники , серия ОТ, вып. 21, 1969.

2. Унифицированные блоки питания (УБП) ЕС ЭВМ ЩКО 323.032.ТУ.