Стабилизированный источник питания Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 G05F1/58 

(54) СТАБИЛИЗИЮВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторич ного источника питания. Известен стабилизированный источник питания, содержащий выпрямитель, соединенный входом с входными клеммами, а выходом с ключевым усилителем мощности иа транзисторах, по цепи управления соединенных с блоко управления, выполненным по схеме широтноимпульсного регулирования, задающий генератор и блок защиты от перегрузок и коротких замыканий с токоизмерительным резистором Его недостатком является изменение порога Срабатывания защиты при изменении входного напряжения. Наиболее близок по технической .сущности к предлагаемому стабилизированный источ1шк питания, содержащий усилитель мощности на транзисторах, снабженный резистивным датчиком тока, соединенный выходом через выпрямитель и фильтр с выходными клеммами, а силовым входом с входными клеммами, блок управления, включающий генератор синхронизирующего напряжения и щиротно-импульсный модулятор, соединенный первым входом с выходными клеммами, , а первым и вторым выходами с управляннцими входами усилителя мощности на транзисторах, причем первый вход щиротно-импульсного модулятора соединен с первым входом блока управления, второй - с выходом генератора синхронизирующего напряжения, а выход - с выходом блока управления, и блок защиты, состоящий из порогового элемента и источника эталонного напряже ния, выходом подключенного к второму входу блока управления, п{жчем первый вход порогового элемента подключен к первому входу блока защиты, второй - к выходу источника эталонного напряжения, а выход - к выходу блока защиты Его основными недостатками являются зависимость порога срабатывания защиты от величины входного напряжения, что приводит к необходимости эавыщения расчетной мощности элементов, возможность протекания сквозного тока в транзисторах усилителя мощности или одностороннего намагничивания сердечника силового трансформатора иэ-за изменения постоян37ной времени заряда хонденсатора в блоке защиты, вызванного технологическим разбросом и изменением температуры окружающей срецы, невозможность ограничения пусковых токов из-за инерционности схемы защиты. Перечисленные недостатки приводят к увеличению массы и объема, а также к снижению надежности работы стабилизированного источника питания. Цель изобретения - уменьшение массы и объема и повыщение надеж1юсти стабилизирован ного источника питания. Поставлешая цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания вводят трансформатор напряжений, входная обмотка ко торого подключена к резистивному датчику тока jj

усилителя мощности на транзисторах, а выходная через введенный вьшрямитель - к первому входу блока защиты, снабженного вторым входом , который соединен с введенным дополнительным входом порогового элемента, подключенным к введенному третьему выходу блока управления, соединенному с выходом генератора синхронизирующего напряжения, причем блок управления снабжен вспомогательным формирователем импульсов, выходом подключенным к дополнительному входу шйротно-импульспого модулятора, первым входом - к второму входу блока управления, а вторым - к выходу генератора синхронизирующего; напряжения.

На фиг. 1 приведена схема стабилизированного источника питания; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Стабилизированный источьшк питаьщя содержит усилитель 1 мощности на транзисторах, снабженный резисти ным датчиком 2 тока, соединенный выходом через выпрямитель 3 и фильтр 4 с выходными клеммами, а силовым входом с входными клеммами, блок 5 управления, включающий генератор 6 синхронизирующего напряжения, широтно-импульсный модулятор 7 и формирователь 8 импульсов, соединенный первым входом с выходнь1ми клеммами, а первым и вторым выходами с управляющими входами усилителя I мощности на транзисторах.

Широтно-импульсный модулятор состоит из порогового элемента 9, первым входом соединенного с первым входом блока 5 управления, вторым входом - с первым выходом генератора синхронизирующего напряжения, а выходом - с первыми входами двух трехвходовых ячеек 10 И, вторые входы которых подсоединены к выходу триггера 11, счетнгш вход которого подключен ко второму выходу генератора 6 синхронизирующего напряжения. Генератор 6 синхронизирующего напряжения состоит из задающего генератора 12, выходом соединенным со вторым выходом блока 6, и генератора 13 пилообразного напряжения, входом поддатчику 2 тока усилителя 1 мощности на транзисторах. Второй вход блока 14 заишты соединен с третьим выходом блока 5 управления, соединенным с первым выходом генератора 6 синхронизирующего напряжения, а выход с вторым входом блока управления 5. Пороговой элемент 16 выходом подключен к выходу блока 14 защиты, первым входом - к первому входу блока 14 защиты, вторым - к выходу источника 15 эталонного напряже}шя, а третьим - ко второму входу блока 14 защиты.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

Последовательность прямоугольных импульсов и 12 с выхода задающего генератора 12 (фиг. 2) поступает на вход триггера 11, вход формирователя 8 импульсов и вход генератора 13 пилообразного напряжения, с выхода которого напряжение симметричной треугольной формы Uj3 подается на входы пороговых элементов 9 и 16. Пороговый элемент 9 сравнивает напряжение пилообразной формы с напряжением на выходных клеммах и формирует на выходе последовательности прямоугольных импульсов U2 (фиг. 2), длительности которых обратно пропоршюнальны напряжению на выходных клеммах. Выходные сигналы Un триггера 11 (фиг. 2) и порогового элемента 9, складываясь на входе двух трехвходовых ячеек 10 И, формируют на их выходах последовательности импульсов управления UIQ, сдвинутых друг относительно друга на 180, которые управляют работой транзисторов усилителя 1 мощности. Выходной сигнал формирователя 8 импульсов, выполненного на триггере, при этом не влияет на работу устройства.

Сигнал Uj с датчика 2 тока повторяющий по форме ток транзисторов усилителя мощноети, через трансформатор 18 и вьшрямитель 17 поступает на вход порогового элемента 16, где он сравнивается с суммой эталонного U,;, и пилообразного Ц, напряжений (фиг. 2). ключенного к выходу задающего генератора 12, а выходом - к первому выходу блока 6. Формирователь 8 импульсов первым входом подключен к второму входу блока управления 5, вторым - к второму выходу генератора 6 синхронизирующего напряжения, а выходом - к третьим входам трехвходовых ячеек 10 И широтно-импульсного модулятора 7. Блок 14 защиты стабилизированного источника питания содержит источник 15 эталонного напряжения и пороговый элемент 16, и его первый вход соединен с выходом вьшрямителя 17, входом подключе1шого ко вторичной обмотке трансформатора 18 напряжения, первичная обмотка которого подсоединена параллельно резистивному 57 При возникновении токовой перегрузки выходной сигнал выпрямителя 17 достигает порога срабатывания порогового элемента 16 на выходе которого появляются импульсы напряжения и 16, (фиг. 2), опрокидьшаюише триггер 8, выходной сигнал которого Ug (фиг. 2). запирает ячейки 10 И. При этом транзисторы усилителя 1 мощности запираются до конца полупериода. В начале следующего полупериода сигнал задающего генератора 12 возвращает триггер 8 в исходное состояние, что обеспечивает дальнейшую работу устройства. Изменяя соотношение витков трансформатора 18 или амплитуду пилообразного напряжения генератора 13, можно добиться срабатьшания схемы i защиты при неизменном токе нагрузки. Схема защиты с переменным опорным напря жением позволяет сохранить при перегрузках к коротких замьпсаниях неизменную постоянную составляющую коллектортого тока усилите ля мощности, что позволяет уменьшить расчетную мощность элементов устройства и, следовательно, уменьшить его массу и габариты. Высокая точность и быстродействие схемы защиты позволяют : ффективно бороться с токами, возникающими при включении стабилизированного источника питания, что повышает его надежност Формула изобретения Стабилизированный источник питания, содержащий усилитель мощности на транзисторах, снабженный резнстивным датчиком тока, соедасненный выходом через вьшрямитель и фильтр с выходными клеммами, блок управления, включающий генератор отнхронизирунпцего напряжения и широтно-импульсный модулятор. 4 соединенный первым входом с выходными клеммами, а первым и вторым выходами с управляющими входами ушлителя мощности на транзисторах, причем первый вход ширетно-импульсного модулятора соединен с первым входом блока управления, второй с выходом генератора сннхроннзирующего напряжения, а выход с выходом блока управления, и блок защиты, состоящий из порогового элемента и источника эталонного напряжения, выходом подключенного к второму входу блока управления, причем вход порогового элемента подключен к первому входу блока защиты, второй - к выходу источника эталонного напряжения, а выход - к выходу блока защиты, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения массы и объема и повышення надежности, в него введен трансформатор напряжения, входная обмотка которого подключена к резистнвному датчику тока усилителя мощности на транзисторах, а выходная через введенный вьшрямнтель к первому входу блока защиты, снабженного вторым входом, который соединен с введенным дополнительным входом порогового элемента, подключенным к введенному третьему выходу блока управления, соединенному с выходом генератора шнхроннзнрующего напряжения, причем блок управления снабжен вспомогательным формирователем импульсов, выходом подключенным к дополнительному входу широтно-импульсного модулятора, первым входом к второму входу блока управления, а вторым - к выходу генератора синхронизирующего напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 522494, кл. G 05 F 1/58, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 505097, кл. Н 02 М Ш/315, 1976.