Стабилизированный источник питания Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике -и может быть использовано д питания различных устройств автома тикии вычислительной техники. Известны стабилизированные источники питания, содержащие микросхемные стабилизаторы, работающие на общую нагрузку 1 . Недостатком этих источников являются низкие. КПД и надежность, недостаточно малые вес и габариты. Наиболее близкий предлагаемому стабилизированный источник питания содержит Л/+1.-нестабильных источников напря жения, N +1-микросхемных стабили заторов, ка):сдый с выводами: входным выходным и общим, выходной вывод каждого из стабилизаторов соединен выходным выводом устройства 21. Однако известное устройство такж имеет низкий КПД, обусловленный бол шими потерями мощности на регулирование i недостаточно высокую надежность, большие вес и габариты. Цель изобретения - повышение КПД путем уменьшения потерь мощности на регулирование, повышение надежности уменьшение веса и габаритов. Указанная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике питания, содержеидем N +1- нестабильных источников напряжения, /V -fl-микросхемных стабилизаторов, каждый с выводами: входным, выходным и общим, выходной вывод каждого из стабилизаторов соединен с выходным выводом устройства, к выходу устройства подключены W-цепей, каждая из которих содержит два последовательно вклю 1еннын резистора, средние точки этих цепей подключены к общим выводам микросхемных стабилизаторов, а нестабильные источники напряжения включены последовательно и к их промежуточным точкам подключены входные выводы стабилизаторов. На чертеже представлена принципи,альная схема предлагаемого стабилизированного источника питания. Устройство содержит однотипные микросхемные непрерывные стабилизаторы 1-4, последовательно соединенные нестабильные источники напряжения 5-8, резисторы 9-14. Стабилизатор имеет выводы; входной 15, выходной 16 и общий 17. Напряжение каждого из

источников 6-8 составляет обычно 510% от напряжения источника 5,

Предлагаемый источник питания работает следующим образом.

Источник 5 вместе с резисторами 9 и 10 обеспечивает на выходе устройства напряжение, большее выходного напряжения стабилизатора 1 на величину падения напряжения в резисторе 9. Через последний протекает ток потребления стабилизатора 1 ( обычно несколько мА и ток, определявший резистором 10, величина сопротивления которого выбирается такой, чтобы ток через него был в несколько раз больше тока потребления стабилизатора, что стабилизирует напряжение на ре- . зисторе 9 и, следовательно, выходное напряжение устройства. Аналогично ис.точник 6 с резисторами 11, 12 и источник 7 с резисторами 13, 14 подают на выход напряжения большие, чем напряжения стабилизаторов. При этом резисторы 10, 12 и 14 могут иметь равную величину сопротивления, а сопротивление резистора 13 выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем было равно величине нестабильности стабилизатора. Сопротивления резисторов 11 и 9 выбираются соответственно в 2 и 3 раза большими.

Минимальное суммарное напряжение источников должно быть больше выходногонапряжения устройства, а максимальное напряжение источника 5 должно быть больше выходного. В последнем случае весь ток нагрузки пропускает регулирующий транзистор стабилизатора 1. Регулирующие транзисторы стабилизаторов 2-4 заперты собственными устройствами управления поскольку напряжения на выходах этих стабилизаторов вьше, чем их напряжение стабилизации.

При монотонном уменьшении напряжения источников 5-8 вначале приближается к состоянию насыщения регулирующий транзистор стабилизатора 1, после чего выходное напряжение устройства уменьшается на небольшую величину и ток нагрузки пропускает реХулирующий транзистор стабилизатора 2, а после его насыщения силовой ток пропускают по очереди стабилизаторы 3 и 4.Г1РИ монотонном увеличении напряжения источников 5-8 описанные процессы протекают в обратном порядк Таким образом,ток нагрузки устройства всегда пропускает один из стабилизаторов ,при этом максимальное падение напряжения на нем составляет тем меньшую долю от диапазона изменения суммарного напряжения источников 58,чем больше стабилизаторов взято.

Диоды во входных цепях стабйлизаторов 1-3 служат для исключения обратных токов через регулирующие транзисторы и Зсвдиты их эмиттерных переходов, когда пропускает ток стабилизатор 4. Если источники 5-7 уж имеют диоды в выходных цепях или еели обратные напряжения на эмиттерных переходах не достигают предельных значений, диоды не нужны.

В качестве источников 5-8 может быть использован выпрямитель с вторичной обмоткой трансформатора с нулевой точкой и с симметричными отпайками с обеих сторон, к которым подключены диоды.

Потери мощности на регулирование уменьшены по сравнению с прототипом в несколько раз, а КПД предлагаемого источника питания может быть более 80%. При применении в устройстве стабилизаторов типа 142ЕН5А (5 В, 3 А; 2,5 В, 7,5 Вт) они могут быть использованы на полный ток, тогда как при работе в одиночку из-за ограниченной мощности рассеяния даже при небольших колебаниях входного напряжения стабилизаторы используются на 1-1,5 А, т,е, использование стабилизаторов в предлагаемой схеме не приводит к увеличению числа необходимых стабилизаторов, однако происходит существенное уменьшение объема и веса радиаторов для них. Меньшее выделение мощности приводит к меньшему.перегреву микросхем и, следовательно, к повышению надежности. Кроме того, при неисправностях (обрывах) в стабилизаторах .источник продолжает нормально функционировать- с худшим КПД.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питания, содержащий Н+1 (N 1,2,3)-нестабильных источников напряжения, JV+1-микросхемных стабилизаторов, каждый с рыводами: входным., выходным и общим, выходной вывод каждого из стабилизаторов соединен с выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД путем уменьшения потерь мощности на регулирование, повышения надежности, уменьшения веса и габаритов, к выходу устройства подключены W-цепей, каждая из которых содержит два последовательно включенных резистора, средние точки каждой из этих цепей подключены к общим выводам каждого из А/- микросхемных стабилизаторов, а нестабильные источники напряжения включены последовательно и к их промжуточным точкам подключены входные выводы стабилизаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Справочник по полупроводниковой электронике под ред. Ллойда П. Хантера. М., Машиностроение, 1975, с. 376, рис, 6.52.

2.Бханумурти. Параллельное соединение источнК1;,ов питания постоянного тока. - Электроника, 1977, 19,

с. 80, рис. 1.