Стабилизированный источник постоянного тока с защитой

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ,, содержащий управляемый выпрямитель. его блок управления, регулирующий элемент, включенньш в выходную шину, силовой переход регулирующего элемента подключен к входу блока управления , а его управляющий вход - к выходу усилителя обратной связи, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты от повышения напряжения на нагрузке при пробое регулирующего элемента, блок управления выполнен с дополнительным входом, к которому подключен выход усилителя обратной связи.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) 01) 4(51) G 05 Р 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3447334/24-07 (22) 04.06.82 (46) 23.01.85, Бюл. 9 3 (72) П.В.Солодовников и В.А.Захаров (53) 621. 316. 722. 1 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 950460, кл. С 05 F 1/58, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

N -678476, кл. G 05 F 1/58, 1977. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННЬЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ,. содержащий управляемый выпрямитель, его блок управления, регулирукиций элемент, включенный в выходную шину, силовой переход регулирующего элемента подключен к входу блока управления, а его управляющий вход — к выходу усилителя обратной связи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности защиты от .повышения напряжения на нагрузке при пробое регулирующего элемента, блок управления выполнен с дополнительным входом, к которому подключен выход усилителя обратной связи.

1 11361

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизированным источникам питания радиоэлектронного оборудования.

Известен стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок и перенапряжений, содержащий последовательно включенный в силовую шину составной регулирующий элемент, управляющей цепью подключенный к выходу усилите- 1О ля цепи обратной связи с коллекторной нагрузкой в виде транзисторного токостабилизирующего двухполюсника, датчик перенапряжения на последовательно соединенных стабилитроне 15 и резисторе, согласующий усилитель и исполнительный тиристор, причем управляющий электрод тиристора подключен к схеме управления, образованной согласующим усилителем и датчи- 20 ком перенапряжений(1 ).

Недостатки данного устройства заключаются в пониженном КПД, обусловленном последовательным включением в силовую шину регулирующего 25 и исполнительного элементов, и низкой надежности работы ввиду отсутствия защиты потребителя при выходе из строя регулирующего и исполнительного элементов. Кроме того, 30 при срабатывании защиты потребитель остается обесточенным до тех пор, пока оператор не выключит и снова не включит источник. При выходе из строя исполнительного или регулирующего элемента требуется ремонт или

35 замена источника.

Наиболее близким к изобретению является стабилизированный источник постоянного тока, содержащий управ40 ляемый выпрямитель, его блок управления, регулирующий элемент, включенный в выходную шину, силовой переход регулирующего элемента подключен к входу блока управления, а его управляющий вход — к выходу усилителя об- 45 ратной связи(2).

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная тем, что при пробое или коротком замыкании регулирующего 50 элемента на выходе появляется напряжение, отличающееся от исходного.

Устройство обеспечивает защиту потребителей, не критичных к увеличению значительных перенапряжений на них 55 в течение продолжительного времени.

При пробое (коротком замыкании) регулирующего транзистора источник

32 2 (управляемый выпрямитель) переходит в режим стабилизации выходного напряжения на новом уровне как минимум на 1-1,5 В больше, чем при нормальном режиме работы. Кроме того, устройство обеспечивает защиту лишь фиксированного значения напряжения и требует перестройки резистивного делителя напряжения при настройке источника на другое выходное напряжение. То обстоятельство, что напряжение на выходе известного источника при перегрузках изменяется (реализуется режим стабилизации выходного напряжения на новом уровне), не позволяет его использовать в качестве режимных источников питания в контрольно-измерительном и испытательном оборудовании для интегральных микросхем ввиду критичности последних к изменениям питающего напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности защиты от повышения напряжения на нагрузке при пробое регули» рующего элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике постоянного тока с защитой, содержащем управляемый выпрямитель, его блок управления, регулирующий элемент, включенный в выходную шину, силовой переход регулирующего элемента подключен к входу блока управления, а его управляющий вход — к выходу усилителя обратной связи, блок управления выполнен с дополнительным входом, к которому подключен выход усилителя обратной связи.

Такое выполнение стабилизированного источника постоянного тока дает возможность возложить на указанную связь функции по защите нагрузки и поддержанию (в допустимых пределах) величины выходного напряжения при пробое регулирующего элемента, поскольку связь выхода усилителя обратной связи с блоком управления осуществляет регулирование фазы включения тиристоров управляемого выпрямителя таким образом, что угол отпирания уменьшается и на нагрузке восстанавливается безопасное напряжение, равное напряжению до пробоя регули- рующего элемента.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема стаби1136132 4 лизированного источника постоянного тока с защитой.

Источник содержит последовательно включенные в силовую шину управляемый выпрямитель 1, состоящий из исполнительного органа 2, силового трансформатора и выпрямителя 3 с фильтром, регулирующий элемент выполнен на составном транзисторе 4, база которого подключена к выходу усилителя 5 обратной связи, связанного с выходными клеммами для подключения нагрузки. 6, и блок 7 управления, который в свою очередь сос- тоит из блокинг-генераторов 8 и 9, узла 10 синхронизации, формирователя

11 пилообразного напряжения, ком— паратора ".2, интегрирующей цепи 13, буферных усилителей 14 и 15, шунтирующей 16 и развязывающей 17 цепей;

Исполнительный орган 2 выполнен на двух встречно-параллельно включенных тиристорах, управляющие электроды которых раздельно подключены к выходам соответствующих блокинг-генераторов 8 и 9 блока 7 управления, первые входы которых раздельно,сое.динены с.выходами узла 10 синхронизации, а вторые входы объединены и подключены к выходу буферного усилителя 15. Коллекторно-эмиттерный переход выходного транзистора регулирующего элемента зашунтирован входящей в состав блока 7 управления шунтирующей цепью 16, состоящей из последовательно соединенных диода, резистора и транзистора, коллекторный выход которого через развязывающую цепь 17, буферный усилитель 14

40 и интегрирующую цепь 13 подключен к первому входу компаратора 12, второй вход которого подключен к выходу формирователя 11 пилообразного напряжения, вход которого подключен, к узлу 10 синхронизации, а выход—

45 к входу буферного усилителя 15. Выход усилителя 5 обратной связи также через буферный усилитель 14 и интег рирующую цепь 13 подключен к компаратору 12 блока 7 управления., .50

Устройство работает следующим образом.

При подаче сетевого напряжения на входные клеммы стабилизированного ис- 55 точника питания блок 7 управления с блокинг-генераторами 8 и 9 обеспечивает включение тиристоров исполнительного органа 2 так, что угол включения плавно увеличивается и, следовательно, плавно увеличивается напряжение на первичной обмотке силового трансформатора, фильтре 3 и регулирующем транзисторе 4. На выходе источника устанавливается номинальное напряжение. При увеличении напряжения на регулирующем транзисторе 4 открываются транзисторы шунтирующей 16 и развязывающей 17 цепей, блока 7 управления, в результате чего возрастает напряжение на интегрирующей цепи 13, и следовательно, на первом входе компаратора 12. Это приводит к изменению фазы выходного импульса ком-. паратора 12, который через буферный усилитель 15 и блокинг-генераторы

8 и 9 поступает на управляющие электроды тиристоров исполнительного органа 2, уменьшая угол включения тиристоров, в результате чего на регулирующем транзисторе 4 восстанавливается минимальное рабочее напряжение.

Таким образом, посредством изменения (регулирования) фазы включе-. ния тиристоров в зависимости от изменения выходного напряжения на регулирующем транзисторе 4 поддерживается минимальное напряжение, обеспечивающее высокий КПД источника питания. При пробое транзистора 4 происходит резкое уменьшение падения напряжения на участке эмиттер-кол-лектор, ввиду чего прекращается шунтирующее и,следовательно, функцио.— нальное действие цепи 16. При этом напряжение на нагрузке 6 в первоначальный момент увеличивается на минимальную величину падения напряжения на регулирующем транзисторе, что безопасно для нагрузки.

При этом функции по защите от .перенапряжения потребителя (нагрузки) и поддержанию в допустимых пределах величины выходного напряжения начинает выполнять (берет на себя) дополнительно введенная, инверсная

1 по отношению к основному выходу, связь усилителя 5 с блоком 7 управления. Рассмотрим ее действие. При пробое транзистора 4 напряжение на выходе усилителя 5 обратной связи увеличивается и через токоограничивающий резистор, буферный усилитель

14 и интегрирующую цепь 13 блока 7 управления подается на первый вход

1 1 36132

Составитель Е.Калинскин

Техред M.Íàäü Корректор Е.Сирохман

Редактор В.Петраш

Заказ 10285/35 Тираж Щ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 компаратора 12, что описанным выше образом приводит к изменению фазы включения тиристоров, так что угол отсечки уменьшается и на нагрузке восстанавливается безопасное напря- 5 жение. В дальнейшем работа дополнительного выхода усилителя аналогична функциям шунтирующей 16 и развязывающей 17 цепей и сводится к автоматическому регулированию фазового угла включения встречно включенных в силовую питающую шину тиристоров исполнительного органа 2, а следова— тельно, и к поддержанию в допустимых пределах выходного стабилизированного напряжения.

При нормальной работе источник постоянного напряжения имеет коэффициенты нестабильности и пульсации при всех возмущающих внешних факто- 20 рах и токе нагрузки до 50 А, не превышающие 1Ж. При пробое или коротком замыкании регулирующего транзистора на выходе во всем диапазоне заданных (регулируемых) напряжений и .токов нагрузки до 50 А величина напряжения остается практически такой же, как и при нормальной работе, только увеличивается пульсация до 57. Следует отметить,что во всем диапазрне выход- 30 ных напряжений (1,5-20В) не требуется перестройки защиты источника от перенапряжений в случае выхода из строя регулирующего транзистора.

Этот процесс выполняется автоматически усилителем 5. При небольших приращениях напряжения на входе, имея большой коэффициент усиления, на выходе усилителя 5 (дополнительно введенный выход) появляется в той же полярности, только значительно превосходящее входное, напряжение, которое эффективно воздействует на блок 7 управления выпрямителя 1.

Поддержание напряжения на выходе (после выхода из строя регулирующего транзистора) на прежнем уровне осуществляется за счет того, что усилитель 5 обратной связи продолжает выполнять свои функции.

Таким образом, осуществляется двойная функция устройства — защита потребителя от перенапряжений и обеспечение дальнейшей работоспособности стабилизатора при выходе из строя (пробое) регулирующего транзистора путем переключения компенсационного линейного источника в режим импульсного тиристорного источника.