Источник питания постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 G05F1/58 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, соединенный последовательно с нагрузкой, токостабилизирующий двухполюсник и источник смещения двухполюсника, выполненный по схеме параметрического стабилизатора, подключенный параллельно регулирующему транзистору днодом к входной цепи fl.

Недостатком известного технического решения является низкий коэффициент стабилизации, так как при изменении питающего напряжения вследствие конечности динамического сопротивления источника смещения токостабилизирующего двухполюсника на нем происходит изменение падения напряжения, вследствие чего изменяется стабилизируемый ток и соответственно выходное напряжение стабилизатора. Кроме того, в нем отсутствует защита от перенапряжений на выходе источника, и он предназначен для работы только в режиме стабилиза ции постоянного напряжения.

Наиболее близким техническим решенией к предлагаемому является источник питания постоянного тока, содержащий последовательный регулирующий элемент, подключенный к схеме управления, и источник опорного напряжения - стабилитрон, подключейный к выходу дополнительного источника питания, при этом в. качестве до10полнительного источника питания применен токостабилизирующий двухполюсник на транзисторе, коллектор которого подключен к выходу схемы управ- ления-. База транзистора токостабилизи-

15 рующего двухполюсника через диод, а эмиттер через резистор .соединены с входной цепью регулирующего элемента 2 }.

Недостатком известного устройст20ва является низкий коэффициент стабилизации, так как коррекция, вносимая в результате подключения резистора между эмиттером транзистора токостабилизирующего двухполюсника и

25 общей шиной стабилизатора, нед статочна для компенсации нестабильности выходного напряженкя.

В устройстве не предусмотрена защита от перенапряжений на выходе

30 стабилизатора. Кроме того, оно не может работать в режиме стабилизатора тока, осуществляя при этом защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходеf температурная нес табильность его велика и полностью определяется элементами cxeNM стаби ли 3 атора. Цель изобретения - улучшение-выходных характеристик, повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей источника питания постоянного тока. Поставленная цель достигается тем, что в источник питания постоян ного тока введены дополнительные регу лирующий элемент и блок управления,ус литель постоянного тока которого подключен к дополнительным выходному д лителю и источнику опорного напряже ния, а. выход - к дополнительному ре гулирующему элементу, подключенному к общей шине источника питания постоянного тока и к эмиттеру транзис тора токостабилизирующего двухполюсника, что позволяет уменьшить не стабильность выходного напряжения источника питания постоянного тока путем коррекции тока транзистора то костабилизирующего двухполюсника-. Дополнительный регулирующий элемент может быть выполнен в виде транзистора, база которого подключена к выходу усилителя постоянного тока, эмиттер - к общей шине, а коллектор через резистор - к эмитте ру транзистора токостабилизирующего двухполюсника. Так как температурный коэффициент напряжения дополнительного источника опорного напряжения противоположен по знаку температурному коэффициенту напряжения основного источника напряжения, то происходит уменьшение температурной нестабильности выходного напряжения исто ника питания постоянного тока. Дополнительный регулирующий элемент может быть выполнен в виде фотоприемника.(фоторезистора или фототранзистора), один вывод которо го подключен к эмиттеру транзистора токостабилизирующего двухполюсника, а другой - к общей шине, блок управ ления выполнен в виде светоизлучателя, оптически связанного с фоторе зистором и подключенного через рези тор параллельно выходным зажимам ис точника питания постоянного тока. Кроме того, для перехода в режим стабилизации тока при уменьшении выходного сопротивления менее допус тимого в общую шину источника может быть включен дополнительный резистор, -один вывод которого подключен дополнительному источнику опорного напряжения, дополнительному регулирующему элементу и входному зажимуj а другой - к выходному зажиму. Дополнительный резистор при этом может быть переменным, что позволяет устанавливать величину тока старили зации. Дополнительный регулирующий элемент в этом случае также может быть выполнен в виде фoтoпpиe никa оптоэлектронного прибора, при этом блок управления, выполненный в виде светоиэлучателя, подключен параллельно дополнительному резистору. На .фиго 1 и 2 показан источник питания, работающий в режиме стабилизатора напряжения; на фиг. 3 и 4 - источник питания, работающий в режиме стабилизатора тока. Источник питания постоянного тока (фиг. 1) содержит последовательный регулирующий элемент 1, блок 2 управления, состоящий из усилителя 3 пос-. тоянного тока, к входным выводам которого подключены выходной реаистивный делитель 4 и источник 5 опорного напряжения. Шход усилителя 3 постоянного тока подключен к управляющей цепи регулирующего элемента 1 и токостабилизирующему двухполюснику б, состоящему из транзистора 7, диода 8, резисторов 9 и 10, База транзистора 7 подключена к точке соединения диода 8 с резистором 9, а эмиттер транзистора 7 через резистор 10 с противоположным выводом диода 8 подключены к входной цепи регулирующего элемента 1. Дополнительный блок 11 управления (фиг. 1) содержит усилитель 12 постоянного тока, дополнительный выходной делитель 13 и дополнительный источник 14 опорного напряжения. Выход усилителя 12 постоянного .тока подключен к дополнительному регулирующему элементу 15. Дополнительный регулирующий элемент 15 может быть выполнен в виде транзистора 16 (фиг.1 и 3) или фотоприемника (фоторезистора или фототранзистора) 17 (фиг. 2 и 4) , Дополнительный блок 11 управления (фиг. 2) при этом выполнен в виде светоизлучателя 18, оптически связанного с фотоприемником 17 и подклю ченного через резистор 19 параллельно выходным зажимам источника питания постоянного тока. Для работы в режиме стабилизации тока (фиг. 3 и 4) в общую шину источника включен резистор 20, параллельно которому через дополнительный источник 14 опорного напряжения подключены входные выводы усилителя 12 постоянного тока (фиг. 3) или светоизлучателя 18 (фиг. 4). Источник постоянного тока работает следующим образом. При изменении входного напряжения на выходе источника питания постоянного тока происходит изменение напряжения, которое отрабатывается цепью обратной связи, включгиощей блок 2 управления с токостабилиэирующим двухполюсником 6 и регулирукиций элемент 1. Однако изменения выходного нгшряжения, проигходяйдае вследствие изменения параметров элементов узлов регулирующего элемента 1, блока 2 упр авления. и токостабилизирукицего двухполюсника 6 цепи обратной связи (например, источника 5 опорного напряжения диода 8 и др..), не отрабатываются. Для их компенсации введена дополнительная корректирующая цепь обратной связи, включающая дополнительный блок 11 управления с дополнительным регулирующим элементом 15, осуществлякидам коррекцию тока токостабилизирующего двухполюсника 6 и выходного напряжения источника питания постоянного тока.

Дополнительная цепь обратной свящи работает следующим образом.

При изменении выходного напряжения источника питания в результате изменения входного напряжения на усилитель 12 постоянного тока (фиг. 1) дополнительного блока 11 управления поступает с дополнительного делителя 13 выходного напряжения управляющий сигнал, в результате чего изменяется ток 4iepe3 дополнительный регулирующий-элемент 15, изменяя падение напряжения на резисторе 10 и соответственно г;отенциал эмиттера и ток коллектора транзистора 7.

Одновременно изменение входного питающего напряжения также сказывается на падение напряжения на резисторе (цепь: резистор 10, дополнительный регулирующий элемент 15) и совместно с коррекцией, вводимой дополнительным блоком 2 управления, влияет на ток коллектора транзистора 7, таким образом изменяя падение напряжения на регулирующем элементе 1.

Так как температурная нестабильность выходного напряжения источника питания постоянного тока носит линейный характер и определяется в значительной степени источником 5 опорного напряжения, то, применив в дополнительном блоке 11 управления дополнительный источник 14 опорного напряжения (фиг. 1 и 3) с противоположным по знаку температурным коэффициентом йапряжения, получаем выходное напряжение, скомпенсированное от изменений температуры окружающей среды.

При изменении в качестве дополнительного регулирующего элемента фотоприемника 17 (фиг. 2), при измене-нии выходного напряжения изменяется яркость свечения светоизлучателя 18 в результате чего изменяется conpoтивление фотоприемника 17, изменяя тем caMJM (совместно с .коррекцией, вводимой Псцхением напряжения на резисторе 10 в результате изменения входного напряжения) ток коллектора транзистора 7 и падение напряжения на регулирующем элементе 1 стабилизатора.

Источник питания постоянного тока защищен от перенапряжений на выходе, так как при увеличении выхрдiного напряжения более допустимого, уровень которого выбирается делителем 13 напряжения (фиг. 1) или резистором 19 (фиг. 2), происходит отпирание дополнительного регулиру5ющего элемента 15, что приводит к подзапиранию регулирующего элемента 1 и ограничению выходного напряжения на нужном уровне.

Источник питания постоянного тока

0 может также работать в режиме стабилизации тока (фиг. 3 и 4). При этом изменение тока в цепи дополнительного регулирующего элемента 15 происходит в зависимости от падения

5 напряжения на регулируемом резисторе 20, включенном в токовую сеть. При уменьшении тока менее рабочего, устанавливаемого резистором 20, источник питания постоянного тока пере0ходит в режим стабилизации напряжения.

Введение дополнительной цепи обратной связи, учитывакицей изменения входного и выходного напряжений, поз5воляет в результате уменьшения нестабильности выходного напряжения и снижения температурной нестабильности улучшить выходшле характеристики источника питания постоянного тока,

0 при этом также повышается надежность работы устройства, так как осуществляется защита от перенапряжений на выходе. Кроме этого, расширяются функциональные возможности источника питания постоянного тока, так как его

5 можно использовать как в режиме стабилизации напряжения, так и в режиме стабилизации тока.

Формула изобретения

(Ш

-JTn-LJ i - V - i