Стабилизированный источник питания Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания узлов автоматики, вьиислительной техники и средств связи.

Известе стабилизированный источник питания, содержащий предварительный каскад с конденсатором фильтра и выходной преобразователь с силовыми шинами питания, задающий генератор и усилитель обратной связи с источником эталонного напряжения, триггер и УЗ.ЛЫ сравнения напряжений, подключенные к двухполярным шинам вспомогательного питания, резистивные делители, резисторы, конденсаторы и диоды (1J .

Однако указанное устройство обладает низкой надежностью из-за наличия в выходном преобразователе сквозных токов, низкими весо-габаритными и энергетическими характеристиками изза увеличенных трансформаторов и громоздких дросселей, кроме того в нем отсутствуют защиты от перегрузки по току и перенапряжению на выходе преобразователя .

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный источник питания, содержащий предварительный

регулирующий каскад с конденсатором фильтра и выходной преобразователь напряжения, подключенные к силовым шинам питания, задающий генератор и усилитель обратной связи с источником эталонного напряжения, триггер и узел сравнения напряжения, подсоединенные к двухполярным шинам вспомогательного питания, резистивный де10литель, потенциометр, резисторы, конденсаторы и диоды. .

Однако источник характеризуется низкой надежностью и наличием в выходном преобразователе сквозных то15ков из-за инерционности транзисторов выходног;о преобразователя, поскольку проводящий транзистор не успевает закрыться к тому моменту, когда включается в работу закрытый перед этим.

20 Появляются значительные сквозные токи, KOTOfftje приводят к перегрузкам транзисторов, снижают КПД. Кроме того, в устройстве отсутствует защита от перегрузки по току и перенапряже25 нию на выходе преобразователя.

Цель изобретения - защита от перегрузки, повышение надежности и защиты транзисторов выходного преобра30 зователя от сквозных токов.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания введены датчик перегрузки, токовый усилитель, компаратор и транзистор, при этом датчик перегрузки включен в цепь силовой шины отрицательной полярности первым выводом к конденсатору фильтра и через первый резистор к неинвертирующему входу токового усилителя, а вторым - к выходному преобразователю напряжения и через второй резистор - к неинвертирующему входу токового усилителя, между входами токового усилителя подключен резистивный делитель, средняя точка которого соединена с источником эталонного напряжения, второй вывод датчика перегрузки через последовательно включенные первый конденсатор, третий резистор, первый диод и четвертый резистор подсоединен к неинвертирующе входу компаратора, выход которого через последовательно соединенныепятый резистор, второй диод и базо-эмиттерный переход транзистора подключен к нулевой шине вспмогательного питания, причем инвертирующий вход компаратора через шестой резистор соединен с одноименным входом задающего генератора, выход которого через последовательно подсоединенные седьмой резистор, второй конденсатор, базо-коллекторный переход транзистора и восьмой резистор подключен к положительной шине вспо могательного питания, кроме того, общая точка второго конденсатора и седьмого резистора через третий диод катодом, а база транзистора через девятый резистор соединены с нулевой шиной вспомогательного питания, причем коллектор транзистора соединен с логическим входом узла сравнения напряжения.

Кроме источник питания введен усилитель напряжения, включенный неинвертирующим входом к средней точке упомянутого резистивного делителя подключенного между положительной и отрицательной шинами вспомогательного питания, а инвертирующим входом - к подвижному выводу введенного переменного резистора, включенного параллельно источнику эталонного напряжения, причем выход усилителя через четвертый диод подключен к общей точке первого диода и четвертого резистора.

На чертеже представлена схема стабилизированного источника питания

Устройство содержит предварительный регулирующий каскад 1, выполненный по принципу вольтодобавки, с конденсатором фильтра 2, выходной преобразователь 3 С силовыми шинами отрицательной 4 и положительной 5 полярностей, задающий генератор 6 на операционном усилителе, усилитель 7

обратной связи с источником 8 эталонного напряжения, триггер 9 со счетным входом 10, узел 11 сравнения напряжения с логическим входом 12, двухполярные шины 13 и 14 вспомогательного питания с шиной 15 нулевого потенциала, В шину 13 положительного потенциала включен последовательный балластный каскад 16. Между шинами 13 и 15 включены через резистор 17 силовым переходом транзистор 18, через резистор 19 - транзистор 20, база транзистора 18 через конденсатор 21 и резистор 22, а база транзистора 20 через резистор 23 .подключены к выходу задающего генератора 6, причем коллектор транзистора 18 подключен к входу 12 .узла 11 сравнения напряжений уа коллектор транзистора 2 ко входу 10 триггера 9.

Между эмиттером и базой транзистора 18 включен резистор 24. Общая точка резистора 22 и конденсатора 21 через диод 25 катодом подключена к шине 15. В силовую .шину 4 меж конденсатором 2 и выходным преобразователем 3 включен датчик 26 перегрузки Общая точка его с конденсатором 2 через резистор 27 подключена к инвертирующ у входу 28 усилителя 29. Другой конец датчика 26 подключен через резистор 30 к неинвертирующему входу 31 усилителе 29. Входы 28 и 31 соединены один с другим через резистивный делитель 32 и через среднюю точку 33 - с источником эталонного напряжения 8. Выход усилителя 29 через резистор 34 и конденсатор 35 подключен к резистору 30, а через диод 36 и резистор 37 - к неинвертирующему входу 38 компаратора 39. Выход компаратора 39 через резистор 40 и диод 41 соединен с базой транзистора 18.. .

Между шинами 13 и 14 вспомогательного питания подключен питающими входами усилитель 42, выполненный на операционном усилителе. К неинвертирующему входу 4 3 подключен средней точкой резистивный делитель 44, включенный крайними точками к шинам 13 и 14. Выход усилителя 42 через диод 45 соединен с общей точкой резистора 37 и диода 36. Параллельно источнику эталонного напряжения 8 подсоединен переменный резистор 46, соединенный своим подвижным выводом с инвертрующим входом 47 усилителя 42.

Выходы узла сравнения напряжений подключены к вспомогательному преобразователю 48 с вспомогательным транформатором 49 для управления выходны преобразователем 3. На выходе источника питания установлен узел 50 запуска, выход которого через развязывающий диод 51 подключен к шине 13. Вспомогательный источник 52 с трансформатором 53 запитывается от выходного преобразователя 3. Управление регулирующим каскадом 1 осуществляется от токового переключателя 54, получающего сигналы от второго узла 55 сравнения, на один вход которого поступает с входа задающего генерато ра 6 сигнал пилообразной , на другой - сигнал с выхода усилителя 7 обратной связи. Трансформатор 49 управляет работой транзистора 56. Устройство работает следующим образом. При подаче входного напряжения вклю чется узел запуска 50, на шинах 13-15 появляются pasHonoJApHHe напря жения.Запускается задающий генератор 6,триггер 9,первый узел 11 сравнения вспомогательный преобразователь 48 с трансформатрррм 49, который управляет работой преобразователя 3, а следовательно, и трансформатором 5§ Трансформатором 53 вспомогательного источника 52 создается и обеспечивается напряжение на шинах 13-15, после чего узел 50 запуска выключается. За выходным стабилизированным напряжением следит усилитель 7 обра ной связи.Его выходной сигнал и сиг нал пилообразной формы генератора 5 .формируют и узле 55 сравнения шимми рованный сигнал,который управляет то ковым переключателем и регулирующим каскадом 1, выполненный по схеме вольтодобавки. С выхода задающего генератора 6 прямоугольное напряжение через резистор 22 поступает на дифференцирующий конденсатор 21, резистор 24, транзистор 18. Постоянное напряжение с импульсами просечки подается на логический 12 узла 11 сравнения на другие входы узла 11 сравнения по ступают сигналы с триггера 9, в который через транзисторы 20 на счетный вход 10 подаются коммутирующие импульсы генератора 6. В результате логического сложения сигналов в узле 11 образуются импуль сы, поступающие на управление вспомогательного преобразователя 48. Под действием импульсов в напряжении трансфорг атора 49 возникает пауза на включение транзистора 56 преобразователя 3, длительность которой обеспечивает выключение -проводящих перед этим транзисторов преЬбразователя 3. В результате чего исчезают в преобразователе 3 сквозные токи, повышается надежность, улучшаются весо-габаритные и энергетические характеристики. При перегрузке по току на выходе преобразователя 3 увеличивается ток в датчике 26 и растет падение напряжения, под действием которого на выходе усилителя 29 и неинвертирующем входе компаратора 39 повышается положительный уровень напряжения. На другой вход компаратора поступает пи,лообразное напряжение и на его выходе формируются положительные импульсы, скважность которых снижается с увеличением тока перегрузки. Время открытого состояния транзистора 18 увеличивается, и приводит к закрыванию транзисторов преобразрвателя 3. Тем самым ограничивается входной ток. При перенапряжении на выходе преобразователя 3, вызванном неисправностью в усилителе 7 обратной связи или токовом переключателе 54, повышается напряжение на шинах 13 и 14, . а следовательно, и на неинвертирующем входе усилителя 42, что вызывает рост напряжения на его выходе и входе компаратора 39. Сигнал с компаратора 39 увеличивает паузу на логическом входе 12 узла 11 сравнения и тем самым уменьшается открытое со,стояние транзисторов преобразователя 3 за период рабочего цикла. Напряжение на выходе уменьшается. Таким образом, в предлагаемом устройстве повышается надежность, защищаются транзисторы 56 выходного преобразователя 3 от сквозных токов, , улучшаются весо-габаритные и энергетические характе| истики, обеспечиваются защиты от перегрузки по току и перенапряжению на выходе преобразователя. Формула изобретения 1. Стабилизированный источник питания, содержащий предварительный регулирующий каскад с конденсатором фильтра и выходной преобразователь напряжения, подключенные к силовым шинам питания, задакяпий генератор и усилитель обратной связи с источником эталонного напряжения, триггер и узел сравнения напряжения, подсоединенные к двухполярным шинам вспомогательного питания, резистивный делитель, потенциометр, резисторы, конденсаторы и диоды, о т л и ч а ю-i щ и и с я тем, что, с целью защиты от перегрузки, устранения сквозных токов в транзисторах выходного преобразователя напряжения и повышения надежности, в него введены датчик перегрузки, токовый усилитель, компаратор и транзистор, при этом датчик перегрузки включен в цепь силовой шины отрицательной полярности первым выводом к конденсатору фильтра и через первый резистор к неинвертирующему входу токового усилителя, а вторым - к выходному преобразователю напряжения и через второй резистор - к неинвертируюадему входу токового усилителя, между входами токового усилителя подключен резистивный делитель, средняя точка которого соединена с источником эталонного напряже ния, второй вывод Датчика перегрузки через последовательно включенные пер вый конденсатор, третий резистор, первый диод и че вертый резистор под соединен к неинвертирующему входу компаратора, выход которого через последовательно соединенные пятый резистор, второй диод и базо-эмиттер ный переход транзисторов подключен к нулевой шине вспомогательного пита ния, причем инвертирующий вход компаратора через шестой резистор соеди иен с одноименным входом задающего генератора, выход которого через последовательно подсоединенные седьмой резистор, второй конденсатор, 6а зо-коллекторный переход транзистора и восьмой резистор подключен к положительной шине вспомогательного пи|Тания, кроме того, общая точка второго конденсатора и седьмого резистора через третий диод катодом, а ба за транзистора через девятый резистор соединены с нулевой шиной вспомогательного питания, причем коллектор транзистора соединен с логическим входом узла сравнения напряжения. 2. Источник питания по п. 1, о т личающий ся тем, что, с целью защиты от перенапряжения, в него введен усилитель напряжения, включенный неинвертирующим входом к средней точке упомянутого резистивного делителя, подключенного между положительной и отрицательной шинами вспомогательного питания, а инвертирующим входом - к подвижному выводу введенного переменного резистора, включенного параллельно источнику эталонного напряжения, причем выход усилителя через четвертый диод подключен к общей точке первого диода и четвертого резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельствоОСССР № 758425, кл. Н 02 М 3/335, 1978. 2, Авторское свидетельство СССР № 5252б8, кл. G 05 F 1/56, 1974,