Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах электропитания средств автоматики, вычислительной техники и связи.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения с двумя последовательно включенными регулирующими элементами, содержащий управляемый тиристорный вьшрямитель с блоком управления тиристорами, включенный последовательно в выходнующину регулирующий транзистор, переход эмиттер-коллектор которого соединен параллельно входу блока управления тиристорами, а база подключена к выходу измерительно-усяиительного блока.

Такая схема построения источников позволяет расширить область их применения за счет сочетания высоких энергетических показателей управляемого выпрямителя и высокого качества выходного напряжения транзисторного стабилизатора. При этом параллельное соединение регулирующего транзистора со входом блока управления тиристорами обеспечивает стабилизацию напряжения на регулирующем

транзисторе как при изменении напряжения сети и тока нагрузки, так и при изменении уровня выходного напряжения с помощью измерительно-усилительного блока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий управляемый тиристорный выпрямитель с блоком управления тиристорами, включенный последовательно в выходную щину ре10гулирующий транзистор, переход эмиттер-коллектор которого подключен к первому входу блока управления тиристорами, а база подключена к выходу измерительно-усилительного блока обратной связи, и блок ограничения

15 выходного напряжения 2.

Недостатком известного устройства ящлябТ ся то, что при его работе с различными уровнями стабилизации выходного напряжения, уровень ограничения выходного напряжения

20 при пробое регулирующего транзистора остается неизменным. При этом отнощение уровня ограничения к уровню стабилизации выходного напряжения изменяется. Так выбрав отнощение уровня ограничения к максимальному уровню стабилизации выходного напряжения равным 1,1 при уменьшении уровня стабилизации выходного напряжения в два раза указанное отношение возрастает в 2,2 раза, т.е. при пробое регулирующего транзистора напряжение на потребителях увеличивается в 2,2 раза и выходит за максимально-допустимый предел (1,1-1,2 от номинального значения). ЦетП) изобретения - повышение надежности стабилизированного источника путем изменения уроъня ограничения напряжения одновременно с изменением уровня стабилизации выходного .напряжения. Поставленная цель достигается тем, что указанный блок ограничения выполнен в виде транзисторного усилителя, коллектор которого соединен со вторым входом блока управления тиристорами, в цепи эмиттера включен источник смещения, а база соединена с базой вход ного транзистора измерительио-усилительного блока, выполненного в виде дифференциального транзисторного усилителя с источником опорного напряжения и делителем выходного напряжения стабилизированного источника, при этом источник смещения блока ограничения подключен к точке соединения источника опорного напряжения с базой выходного транзистора дифферегащального усилителя. Такое схемное построение источника позволяет автоматически менять уровень выход)1ого напряжения управляемого выпрямителя (уровйнь ограничения в случае пробоя регулирующего транзистора) при изме1 ении уровня стабилизации выходного напряжения с помощью измерительно-усшштельного блока. При этом отнощение указанных уровней сохраняется с заданной точностью. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизированного источника постоянного напряжения. .Источник содержит управляемый выпрямитель 1 с блоком 2 управления тиристорами и регулирующий транзистор 3. Переход эмиттерколлектор регулирующего транзистора 3 соединен параллельно входу d - сГ блока 2 управления тиристорами, а база подклю 1ена k выходу измерительно-усилительного блока 4 Измерительно-усилительный блок 4 содержит дифференциальный усилитель на транзисторах 5 и 6, делитель 7-8-9 выходного напряжения стабилизированного источника и источник 10 опорного напряжения. Блок II ограничения выходного напряжения при пробое регулирующего транзистора 3 содержит транзнстор 12, коллектор которого соединен со входом а - -в блока 2 управления тиристорами, и источник 13 смещения, включенный в цепи эмиттера транзистора 12. База транзис4тора 12 соединена с базой входного транзистора 5 измерительно-усилительного блока 4 и подключена к средней точке делителя 7-8-9 выходного напряжения. Источник 13 смещения подключен к точке соединения источника 10 опорного напряжения с базой выходного транзистора 6 дифференциального усилителя. Стабилизированный источник постоянного напряжения работает следующим образом. При нормальной работе выходное напряжение источника стабилизируется на заданном уровне регулирующим транзистором 3, управляемым измерительно-усилительным блоком 4. Напряжение U с перехода эмиттер-коллектор транзистора 3 поступает на вход о -(J блока 2 управления тиристорами. Блок 2 управляет тиристорами выпрямителя 1 так, чтобы поддерживать напряжение 0 на переходе змиттер-коллектор постоянным с заданной точностью. В таком режиме работы источника разность потенциалов между базами транзисторов 5 и 6 дифференциального усилителя близка к нулю, поэтому напряжение источника 13 в сумме с этой разностью потенциалов удерживает транзистор 12 в закрытом состоянии. На вход О - -6 блока 2 напряжение с коллектора транзистора 12 не поступает, т.е. блок 11 на работу стабилизированного источника не влияет. Данному режиму работы источника соответствуют поляркости напряжений, указанные на схеме без скобок. Уровень стабилизации выходного напряжения определяется выражением 11 - (on- d-9e- Ud-3g)(RAitR . у ч: гдеУрр- напряжение источника 10 опорного напряжения; напряжения на переходах база-змиттер транзисторов 5 и 6 дифференциального усилителя; R. . сопротивления верхнего и нижнего плеч делителя 7-8-9 выходного напряжения. Учитывая, что велнчина-Ur U 0, имеем - Уоп(ВА1±КА2) При пробое (коротком замыкании) регулнрующего транзистора 3 напряжение U на его переходе эмиттергколлектор уменьшается до нуля. Уменьшение напряжения на входе а - (5 блока 2 вь1зывает увеличение выходного напряжения управляемого выпрямителя 1. Выходное напряжение выпрямителя поступает на вход стабидизированного источника. Увеличение выходного напряжения приводит к дальнейшему открыванию входного транзистора 5 и к запиранию выходного транзистора 6 дифференциального усилителя. Когда разность потенциалов между базами транзисторов 5 и 6 превышает напряжение источника 13 смещения, транзистор 12, приоткрываясь, подает на вход а --6 блока 2 напряжение (J2 . увеличение которого приостанавливает дальнейший рост выходного напряжения управляемого выпрямителя 1 (стабилизированного источника) на заданном уровне ограничения. Этому режиму работы источника соотвествуют полярности напряжений, указанные на схеме в скобках. Уровень ограничения выходного напряжения определяется выражением - CJon- Uc U(Уэn)( ) ВЫХ.ОГр. гдеи,-..- напряжение источника 13 смещения; dPjtZ напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 12 блока 11 ограничения При изменении уровня стабилизации выходного напряжения с помощью потенциометра 8 измерительно-усилительного блока одновременно с изменением потенциала базы транзистрра 5 изменяется потенциал базы закрытого транзистЬра 12 блока ограниче шя. В случае пробоя регулирующего транзистора 3 выходное напряжение будет ограничиваться на новом уровне. Из второго и третьего выражений следует, что отношение уровня ограничения к уровню стабилизации выходного напряжения равно ВЫХ.ОГР Jon CfA Jg9ia , , выкvJon оп Это отношение является для заданных значений UJJP . UCM , величиной постоянной, поэтому при изменении уровня стабилизации выходного напряжения с помощью измерительно-усилительного блока происходит автоматическое и пропорциональное изменение уровня ограничения, что повышает надежность стабилизироваьшого источника при пробое регу лируюшего транзистора. Кроме того, предлагаемый источник постоянного напряжения не требует настройки блока ограничения и повышает стабильность работы, так как блок ограничення управляется измерительно-усилительш.(м блоком. Формула изобретения Стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий управляемый тиристорный выпрямитель с блоком управления тиристорами, включенный последовательно в выходную шину регулирующий транзистор, переход эмиттер-коллектор которого подключен к первому входу блока управлешя тиристорами, а база подключена к выходу измерительно-усилительного блока обратной связи, и блок ограничения выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности источника путем изменения уровня ограничеш1я напряжения при пробое одновременно с измене1{ием уровня стабилизации выходного напряжения, указанный блок ограничения вьшолнен в виде транзисторного усилителя, в котором коллектор транзистора соединен со вторым входом блока управления тиристорами, в цепи эмиттера 9ТОГО транзистора включен источник смещения, а база транзистора соединена с базой входного транзистора измерительно-усилительного блока обратной связи, выполненного в виде дифференциального транзисторного усилителя с источником опорного напряжения и делителем выходного 1 ипряжения стабилизированного источника, при этом источник смещения блока ограничения подключен к .точке соединения источника опорного напряжения с базой выходного транзистора дифференциального усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Управляемый источник питания. Информационно-справочный листок № 020528, МРП, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 678476, кл. G 05 F 1/58, 1977.