Источник питания постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания,а более ко кретно - к полупроводниковым стабили заторам напряжения с двойным регулир ванием: импульсным и линейным, испол зуемым для питания радиоэлектронной аппаратуры с высокими требованиями к качеству электропитания при широком диапазоне плавного регулиров ния питающего напряжения. В стабилизаторах такого типа возникают значительные перенапряжения линейного регулятора в переходных режимах, особенно в момент включения, что приводит к частому пробою проходных транзисторов линейного регулятора. Применение высоковольтных транзисторов в качестве проходных не решает полностью задачи защит линейного регулятора, так как не исключается тепловой пробой при включе нии стабилизатора на полную нагрузку Особенно остро встает вопрос защиты регулирующего транзистора линейного стабилизатора с двойным регулированием на сравнительно высокие выходные напряжения. Известна система защиты регулирующего транзистора линейного стабил затора от перенапряжений при включеНИИ стабилизатора fl, которая осуществляется путем закорачивания Змиттерно-коллекторного перехода контактами специально введенного для этой цели реле.По окончании переходного процесса контакты реле размыкаются, обеспечивая тем самым возможность нормального функционирования стабилиза-тора. Недостатками данной схемы защиты регулирующего транзистора линейного стабилизатора являются зн-ачительный. выброс напряжения на выходе стабилизатора при его включении, невозможность применения данной схемы в стабилизаторах с-широким диапазоном регулирования выходного напряжения стабилизатора, отсутствие защиты от переходных процессов в установившемся режиме. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известный f2J источник питания постоянного напряжения, который содержит тиристорный ключевой регулятор напряжения,включенный последовательно между входной клеммой и входом OLC сглаживающего фй.пьтра, выход которого через линейный стабилизатор компенсационного типа с последовательным регулирующим элементом подключен к выходным клеммам, блок фазового управления с времязадающей рс-цепью, выход которого подключен к управляющему входу тиристорного ключевого регулятора напряжения, а вход - к переходу коллектор-эмиттер регулирующего элемента линейного стабилизатора напряжения.

Так как в подобном источнике питания на регулирующем транзисторе линейного стабилизатора в установившемся режиме напряжение практически неизменно во всем диапазоне изменения выходного напряжения, то возможно гполучение выходных напряжений, превышающих допустимое коллекторное напряжение .регулирующего транзистора. При включении такого источника во время переходного процесса на регулирующем транзисторе возникает перенапряжение из-за перерегулирования тиристорного ключевого регулятора.

Это объясняется инерционностью цепи обратной связи ключевого регулятора. Перенапряжение достигает: особенно значительной величины в стабилизаторах, рассчитанных наработу в диапазоне напряжений, существенно превышающих допустимое напряжение регулирующего транзистора линейного стабилизатора. Это снижает их эксплуатационную надежность из-за частого выхода из строя регулирующего транзистора линейного стабилизатора.

Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения и надежности источника питания.

Это достигается тем, что в известном источнике питания постоянного напряжения 2 выход линейного стабилизатора напряжения компенсационного типа через стабилитрон соединен с времязадающей RC-цепью устройства фазового управления.

На чертеже изображена электрическая схема описываемого источника питания.

Источник 1 опорного напряжения, измерительный делитель на резисторах 2 и 3, усилитель 4 обратной связи регулирующий транзистор 5 и выходной фильтр 6 образуют последовательный линейный стабилизатор напряжения 7 компенсационного типа. На его входе включен последовательный тиристорный ключевой регулятор напряжения 8, состоящий из тиристора 9, LC-фильTpk, состоящего из дросселя 10 и кон|Демса.тора 11, блокирующего диода 12 и подключенного к переходу коллекторэмиттер регулирующего транзистора 5 .устройства 13 фазового управления. В устройство 13 входят источник 14 опорного напряжения трапецеидальной формы и подключенный к нему управляемый релаксационный генератор импульсов 15 на однопереходном транзисторе 16, резисторах 17,18 и времязадающей Г С-цепи, состоящей из резистора 19 и конденсатора 20, конденсатор которой шунтирован через резистор 21 коллекторно-эмиттерным переходом управляющего транзистора 22. База транзистора 22 соединена с общей точкой тиристора 9 и коллектора транзистора 5 через конденсатор 23 и подключена к выходу второго измерительного делителя напряжения на резисторах 24, 25, одно плечо которого подсоединено к,эмиттеру транзистора 5, а второе - к источнику 14. Выход гене- ратора 15 соединен с управляющим электродом тиристора 9, а выход времязадающей RC-цепи подключен через стабилитрон 26 к эмиттеру транзистора 5.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания конденсатор 23 устройства управления , начинает относительно медленно заряжаться от источника 14 через резистор 25,обеспечивая постепенное изменение фазы импульсов генератора 15,управляющих тиристором 9 ,и плавное нарастание выходного напряжения стабилизатора. По достижении выходным напряжением установленной величины транзистор 5 под воздействием усилителя 4 выходит из насыщенного состояния и на нем начинает возрастать напряжение, которое по достижении рабочего напряжения стабилитрона 26 открывает его и препятствует дальнейшему изменению фазы управляющих импульсов генератора 15 и росту напряжения на выходе регулятора 8 до начала воздействия на генератор 15 обратной связи по цепи: резистор 24, транзистор 22, резистор 21, устанавливающей рабочее напряжение транзистора 5. При этом нелинейная обратная связь через- стабилитрон 26 прекращается ввиду того, что его рабочее напряжение выбирается несколько выше рабочего напряжения транзистора 5 в установившемся режиме, и источник питания продолжает работать аналогично известному.

Простота устройства защиты,возможность ее применения в раИее разработанных источниках питания, высокая эксплуатационная надежность позволяют рекомендовать его для питания радиоэлектронной аппаратуры с высокими требованиями к качеству электропитания при широком регулировании питающего напряжения.

Формула изобретения

Источник питания постоянного напряжения, содержащий тиристорный.ключевой регулятор напряжения, включенный последовательно между входной клеммой и входом LCD сглаживающего фильтра, выход которого через линейный стабилизатор напряжения- компенсационного типа с последовательным регулирующим элементом подключен к выходным клеммам, блок фазного управления с времязадаюмей RС-цепью, выход которого подключен к управляющему вхо ду тиристорного ключевого регулятора напряжения, а вход - к переходу коллектор-эмиттер регулирующего элемента линейного стабилизатора напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества вы- ХоднбГо напряжения, и надежности источника питания в работе при повы1шенных напряжениях,выход линейного стабилизатора напряжения компенсаци- ; онного типа через стабилитрон соеинен с времязадакяцей RC-цепью блока фазного управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Агапов М.В., Пихута А.Е. Электрическая защита полупроводниковьи источников питания.М., Сов.радио, 1966, с. 116, рис, 74. 2. Приборы и техника эксперимента, 1924, 1, с. 155-156.