Стабилизированный источник постоянногоНАпРяжЕНия или TOKA Советский патент 1981 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным вторичным источникам питания ргшиоэлектронной аппаратуры различн го назначения, и может найти примен ние в системах ее электропитания. Известен стабилизированный неточник постоянного напр)1жения, в ко тором схема сравнения выполнена на двух транзисторах (дифференциальнЕле cxekcj сравнения), что дает ряд преимуществ по сравнению со схемгиш сравнения на одном транзисторе (компенсация температурного дрефа и др. 1. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения (тока), .содержащий последовательный регулирующий элемент, источник опорного напряжения и дифференциальную схему сравнения и двух транзисторах, база первого из которых череэ делитель подключена к источнику опорного напряжения, а кол лектор второго связан с входом регулирующего элемента 2J. Недостатком такого источника явля ется отсутствие самозащиты от понижения входного напряжения, т.е. воз(«эжности предотвращения понижения .вы.хрдного напряжения при чрезмерном понижении входного. Цель изобретеиня - обеспечение автоматического выключения выходного напряжения или тока при понижении напряжения на входе источника ниже допхстимо1Ч предела без применения устройства защиты.При этом предполагается источник как напряжения,так и тока, импульсного и линейного,с гальванической развязкой выхода от входа и без нее. .Для облегчения диагностики неисправностей необходимо получение от источника информационного сигнала об исправной работе. Это достигается тем, что в стабилизированном источнике постоянного напряжения (тока) коллектор первого транзистора дифференциального усили теля через введенный стабилитрон подключен к входному выводу, при этом в случае гальванической развязки между входом и выходом цепь пврвогр транзистора дифференциального уси.пителя подключена к входу источив ка через введенный конвертор. Получение от источника информационного сигнала об исправной работе достигаетсявключеиием в цепь коллектора первого

транзистора дифференциального усилителя последовательно со стабилитроном введенного индикаторного элемента на светодиоде оптрона.

На фиг. 1 представлена схема предложенного источника для стабилизации напряжения; на фиг. 2 - то же, для стабилизации тока; на фиг, 3 - схема стабилизированного источника постоянного напряжения с гальванической развязкой между входом и выходом и с обеспечением в нем выдачи информационного сигнала об исправной работе. В первых двух вариантах конкретного выполнения устройства (фиг. 1 и 2) между его входом и выходом установлен транзисторный регулирующий элемент 1, к базе транзистора которого подключен выход дифференциальной схемы сравнения 2 на двух транзисторах 3 и 4 (коллектор последнего и является выходом схемы сравнения). База первого транзистора дифференциального усилителя (транзистор 3) через делитель 5 подключена к выходу источника 6 опорного напряжения. Коллектор транзистора 3 через стабилитрон 7 подключен к входу источника. В стабилизаторе напряжения (фиг.1 ) база транзистора 4 через делитель 8 подключена к выходу стабилизатора, а в стабилизаторе тока (фиг. 2) база этого транзистора подключена к измерительному сопротивлению - датчику тока 9. Выход источника подключен к нагруз се 10.

В варианте стабилизированного источника постоянного напряжения с гальванической развязкой (фиг.З) также имеется транзисторный регулирующий элемент 1, дифференциальная схема сравнения 2, делители 5 и 8 опорного и выходного напряжения и источник б опорного напряжения, причем связи между этим источником, делителями и дифференциальным усилителем такие же, как и на фиг. 1 и 2, но связь выхода дифференциальной схемы сравнения (коллектора транзистора 4) с регулирующим элементом 1 здесь выполнена через согласуюций каскад 11 (эмиттерный повторитель), элемент гальванической развязки 12 (диодный оптрон) и модулятор 13 ширины импульсов, который совместно с регулирующим элементом 1 (усилитель мощности) , трансформатором 14 и выпрямителями 15 и 16 образует конвертор 17 с двумя выходами, первый из которых (силовой) подключен к нагрузке, а другой.(служебный) - для питания источника опорного напряжения, схемы сравнения и согласующего каскада (данный источник предполагается импульсного типа регулирования). Последовательно со стабилитроном 7 в коллекторной цепи транзистора 3 включен световод информационного оптрона 18.Включение такого оптрона или просто светодиода возможно и в схемах, представленных на фиг. 1 и 2.

В процессе работы источника стабилизированного напряжения (фиг. 1) происходит непрерывное сравнение его выходного напряжения (поделенного делителем 8) с напряжением, снимаемым с делителя 5 опорного напряжения. В стабализаторе тока ( фиг. 2) на дифференциальный усилитель подается напряжение с эталонного резисторадатчика тока 9. В обоих этих случаях при возникновении разницы сравниваемых напряжений изменяется воздействие на регулирующий элемент (изменяется TDK базы его транзистора) с тем, чтобы регулируемый параметр принял требуемое значение. Если входное напряжение станет понижаться, то будет уменьшаться и напряжение на коллекторе транзистора 3 и в какой-то мо0 iMeHT времени напряжение на коллекторе этого транзистора станет близким к напряжению базы транзистора. Этот транзистор работает в режиме с общим коллектором (эмиттерный повторитель), так как сопротивлением стабилитрона,

включенного в его коллекторную цепь, можно пренебречь. Для нормальной ра-. боты эмиттерного повторителя требуется, чтобы /U.p /Jl в,поэтому при понижении напряжения сети в еще нормально функционирующем стабилизаторе указанное неравенство нарушится и эмиттерный повторитель уже выйдет из режима повторения и напряжение на его выходе (эмиттере) резко уменьшится.

5 Теперь оно будет равным напряжени(6, образующемуся на резисторе, включенном в эмиттерную цепь дифференциального усилителя при учете шунтирования им через переход база-эмиттер

0 транзистора 3 (уже не работающего как эмиттерный повторитель) выхода делителя 5. В результате транзистор 4 дифференциального усилителя резко открывается, что приводит к падению его коллекторногЬ напряжения, а значит и напряжения на базе и, соответственно, на эмиттере регулирующего элемента 1, т.е. на выходе источника. В режиме стабилизации тока это обусловит и сброс выходного тока.

0 Причем срыв стабилизации произойдет внезапно, в то время как до этого выходное напряжение (или ток), поддерживались стабилизированными.

Следует остановиться на вопросе сохранения точности стабилизации при подключении цепи коллект9ра транзистора 3 к входу источника, напряжение на котором нестабильно. Оно уменьшится совсем незначительно, поскольку 0 коэффициент стабилизации последовательного эмиттерного повторителя обычно составляет несколько сотен.

В источнике постоянного напряжения с гальванической развязкой (фиг. 3) стабилизация осуществляется путем изменения ширины(скважности импульсов, подаваемых на регулирующий элемент (усилитель мощности) 1 за счет воэдеПствия на вход модул тора 13 ширины импульсов со стороны дифференциального усилителя через со гласующий касксШ 11 и оптрон 12, Получаемое с выхода выпрямителя 15 нап ряжение подается на нагрузку и с нее по цепям обратной связи поступает н делитель 8, а затем на дифференциал нрй усилитель. Напряжение, снимаемое с выпрямите ля 16, не зависит от скважности импульсов усилителя мощности, так как он является амплитудным детектором, напряжение которого равно напряжению сети с учетом коэффициента трансфор мации .трансформатора 14 с его первич ной обмотки на вторичную, к которой подключен выпрямитель 16 (т.е. напря жение на этом выпрямителе линейно зависит от уровня напряжения сети). Поэтому самозащита и здесь работает точно так же, как и в описанных вариантах, но только теперь при прекращении работы эмиттерного повторителя резко увеличится ток светодиода оптрона 12, вследствие чего ширина имлульсов модулятора 13 уменьшится, вызвав уменьшение напряжения на выходе выпрямителя 15(на нагрузке 10) . На протяжении всего времени нормальной работы источника через .светодиод 18 идет ток (причем постоянный по величине независимо от напряжения на входе источника питания, так как ток эмиттерного повторители практически не зависит от напряжения его питания), но как только повторитель перестанет работать, ток светодиода сразу же прекратится и не станет выдаваться информация о нормальной работе,ранее выдававшаяся с фотодиода оптрона 18. В более прос той схеме, когда вместо оптрона 18 используется обычный светодиод, станет видно, что он погас. Работа этого элемента при установке его в стабилизаторы, изображенные на фиг. 1 и 2, ничем не отличается. Применение этой самозащиты не исключает возможности установки в источник питания еще и защиты по повышению и по понижению выходного напряжения (тока), так как возможно его отклонение от заданного значения не только вследствие гГ5нижения напряжения сети, но и по причине внутренних неисправностей в источнике питания или вследствие перегрузки. Тогда после резкого уменьшения выходного напряжения или тока, случившегося при срабатывании заявленной самозащиты (выходное напряжение или ток снижается примерно на порядок, что определяется соотношением внутреннего сопротивления делителя опорного напряжения и сопротивления резистора, установленного в цепи эмиттеров транзисторов дифференциального усилителя),происходит вторичное срабатывание - теперь уже устройства по понижению выходного напряжения, которое обеспечит окончательное выключение источника питания и нужную сигнализацию, индикацию и прочее, что в нем предусмотрено, причем для правильной оценки ситуации (причин выключения источника питания) может быть использован вь1рабатываемый в предложенной самозащите информационный сигнал. Формула изобретения 1. Стабилизированный источник постоянного напряжения или тока, содержащий последовательный регулирующий элемент, источник опорного напряжения и дифференциальную схему сравнения на двух транзисторах, база первого из котЪрых через делитель подключена к источнику опорного напряжения, а коллектор второго связан с входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического выключения выходного напряжения (тока) при понижении напряжения на входе источника ниже допустимого предела, коллектор первого транзистора дифференциального усилителя через введенный стабилитрон подключен к входному выводу. 2.Источник поп,1, отличающийся тем, что при питании от сети постоянного напряжения и при наличии гальванической развязки межУ входом и выходом цепь питания первого транзистора дифференциального усилителя подключена к входуисточничка через введенный конвертор. 3.Источник по пп. 1 и 2, о т ичающийся тем, что, с цеью получения информационного сигала об исправной работе, в цепь оллектора первого транзистора диференциального усилителя последоваельно со стабилитроном включен ввеенный индикаторный элемент. 4. Источник по п. 3, о т.л и ающийся тем,что индикаторый элемент выполнен на светодиоде птоэлектронного прибора. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Источники электропитания на олупроводниковых приборах. Проектиование и расчёт, под ред. С.Д.Додиа.-М., Советское радио, 1969, . 102-103. 2.Патент США 3909702, л. Н 02 М 3/335, 1970.

S7

D

V6

I Т Рп 1 «L,

€U

L.y.J

L...

D

te

9