Источник питания постоянного тока с самозащитой

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий . При перегрузке больше максимально допустимой действует система ограничения выходного тока через ре гулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы с пороговыми усилителями 7 и В. При коротком замыкании нагрузки через цепь 15 протекает максимальный ток. Включается генератор 6, формирующий короткие запускаюп1ие импульсы большой скважности, а светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. +Цёы)( сл со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4 С 05 Р 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ягой„».».

Кы, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3771258/24-07 (22) 11.07.84 (46) 15.05.87. Вюл. 11 - 18 (72) Ю.С. Федосимов и К.А. Иванов (53) 62!.316.722.1(088.8) (56) Приборы и техника эксперимента, 1978, Ф 2, с. 180-181.

Авторское свидетельство СССР

N- 1046751, кл. С 05 F 1/569, 1982. (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С САМОЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изоб ретения — повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий. При перегрузке больше максимально допустимой действует система ограничения выходного тока через регулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы с пороговыми усилителями 7 и 8.

При коротком замыкании нагрузки через цепь 15 протекает максимальный ток.

Включается генератор 6, формирующий короткие запускающие импульсы большой скважности, а светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1 131078

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания, и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники. 5

Цель изобретения — повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий.

На чертеже изображена электрическая схема источника питания постоянного тока с самозащитой.

Источник питания содержит первую силовую шину l, являющуюся выходной, вторую силовую шину 2, подключенную к эмиттеру последовательного транзисторного регулирующего элемента 3, коллектор которого подключен к общей шине источника, база — к коллектору согласующего транзистора 4 противоположного типа проводимости, база последнего подключена к выходу усилителя 5 обратной связи с входными цепями, генератор 6 запуска, а. также пороговый усилитель 7, пороговый усилитель 8 с резисторами 9 и 10 в цепи базы и резистивным датчиком. 11 тока в эмиттерной цепи, резистивный датчик

12 тока в змиттерной цепи регулирующего элемента 3, ключ 13 управления с резистором 14 в коллекторной цепи, 30 элемент 15 изменяемой проводимости в основной цепи питания генератора запуска 6, выполненный на резисторе и цепочке из последовательно соединенных стабилитронов, параллельно од- 35 ному из которых включен элемент 16 индикации о перегрузке выхода источника., выполненный на светодиоде и токоограничительном резисторе. При этом пороговый усилитель 7 коллектором подключен к базе регулирующего элемента 3, эмиттером — к шине 2, базой — к резистивному датчику 12 тока. Пороговый усилитель 8 подключен коллектором к базе согласующего транзистора 4, эмиттером — к общей шине, базой через резистор 11 — к коллектору ключа 13 управления, эмиттер которого подключен,к общей шине, коллектор .через резистор 14 — к шине 2, а база — к выходу генератора 6 запуска, включенного по цепям питания параллельно регулирующему элементу 3.

Источник питания постоянного тока с самозащитой работает следующим образом.

При включении источника питания для фронта входного напряжения с вхо9 2 да все напряжение будет приложено к регулирующему элементу 3 (в нагрузке есть емкость, представляющая к.з. для фронта напряжения). На шине 1 на; пряжение близко к нулю. Усилитель 5 обратной связи за счет рассогласования с опорнымисточником напряжения (-U,„ ) выдает с выхода отрицательное напряжение, что приводит к открыванию согласующего транзистора 4. Выходной ток регулирующего элемента 3 в этот момент ограничивается пороговым усилителем 7, а согласующего транзистора 4 — пороговым усилителем 8. За счет заряда времязадающей емкости генератора 6 запуска последний выдает низкий уровень напряжения для удержания ключа 13 управления в закрытом состоянии. При этом при помощи делителя из резисторов 14,10, 9 и 11 образуется дополнительная подпитка большим уровнем напряжения с регулирующего элемента 3 базы порогового усилителя 8, что эквивалентно большему напряжению на его базе, чем требуется для ограничения токов транзисторов 4 и 3. Пороговый усилитель

8 открывается полностью как ключ, вызвав полное запирание согласующего

4 и регулирующего 3 транзисторов, т.е. при перегрузке или к.э. выхода источника на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах будет все напряжение питающего выпрямителя. По цепи резисторов 14, !О, 9 и 11 на базе транзистора 8 образуется положительная обратная связь проходных элементов 3 и 4 с триггерным эффектом.

До момента выдачи любого по очередности импульса с генератора 6 запуска транзисторы 3 и 4 всегда закрыты. С приходом импульса с генератора б ключ 13 управления открывается. Резистор 10 ключом 13 подключается к общей шине. Цепь положительной обратной связи через резисторы 14 и 10 разрывается. Транзисторы 3 и 4 выходят на режим ограничения выходного тока, поступающего на нагрузку. На последнюю подается серия токовых импульсов. Емкость нагрузки не успевает разряжаться, и на ней начинает накапливаться уровень напряжения. Источник за несколько циклов импульсов запуска с генератора 6 входит в режим стабилизации. Напряжение на нагрузке становится номинальным, а на регулирую3 1310789 4 щем элементе 3 снижается до номинальной величины для режима стабилизации.

За счет цепи 15 питание генератора 6 снижается до уровня, когда он практически не потребляет ток и не возбуждается.

При полном к.з. коротком замыкании выхода источника нагрузка закорочена.

Все напряжение выпрямителя на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах 1О и цепях питания генератора 6. Через цепь 15 изменяемой проводимости протекает максимальный ток питания (выбранный режимом токоограничивающего резистора). Внутреннее сопротивление основного источника питания генератора 6 мало по величине. Светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки выхода источника. Генератор 6 рабо20 тает и выдает очень короткие импульсы большой скважности. Значит, при к.з. нагрузки все напряжение (в момент короткого импульса с.генератора 6) будет на регулирующем 3 и со25 гласующем 4 транзисторах, мощность на них максимальна (значительно. больше постоянно допустимой), но действует очень короткое время с большой скважностью.

При перегрузке на выходе источника больше максимально допустимой нагрузки (например, 15-20X) действует обычная система ограничения выходного тока через регулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы пороговыми уси35 лителями 7 и 8. Цепь положительной обратной связи через резисторы 14 и

10 не действует — не выключает транзисторы 3 и 4, так как момент триггерного выключения определяется выбо- 40 ром резисторов 14 и ll. Мощность на регулирующем 3 и согласующем 4 элементах постоянна и лежит в пределах меньше максимально допустимой посТоНННоН мощности Pg рде

При дальнейшем росте перегрузки на выходе ограничение тока на регулирующем 3 и согласующем 4 элементах вызывает большее падение напряжения

50 (на нагрузке напряжение снижается, так как сопротивление ее стало меньше), что вызывает триггерный эффект выключения указанных элементов, так как по цепи резисторов 14 и 10 передается больший потенциал в базу второго порогового усилителя 8. Генератор 6 .срабатывает и выдает импульс на ключ 13 управления. Последний выключает цепь положительной обратной связи, вызвав работу регулирующего элемента 3 и согласующего транзистора 4 в режим ограничения выходного тока. При этом напряжение на регулирующем элементе 3 составляет лишь часть напряжения выпрямителя (для примера допустим 40-50X), а остальное напряжение падает на перегруженном выходе 1 источника — на нагрузке.

Генератор 6 при меньшем напряжении с элемента 3 выдает длинный по времени действия импульс малой -скважности примерно при той же частоте следования. Увеличение длительности импульса генератора 6 происходит за счет увеличения времени разряда времязадающей емкости, так как значительно возрастает (по сравнению с полным питанием с выпрямителя) внутреннее сопротивление цепи разряда, из-за увеличенного сопротивления основной цепи питания с элементов 15 изменяемой проводимости. Сопротивление стабилитронов этой цепи значительно больше, когда ток через них значительно меньше номинального для режима стабилизации, а стабилитроны выбраны повышенной мощности (0,3-1 0 Вт). В этом ре,име работы самозащиты источника мощность в импульсе на регулирующем

3 и согласующем 4 элементах больше постоянно допустимой, но меньше максимальной импульсной, как это и требуется по графикам областей максимальной мощности согласно техническим условиям транзисторов.

При работе самозащиты в режиме, по выходу более близком к к.s., но не к.s.,èìïóëüñ управления с генератора 6 будет более коротким большей скважности, обеспечивая при этом режим максимальных импульсных мощностей меньше предельно допустимых.

Предлагаемый источник позволяет повысить надежность самозащиты от перегрузок и к..s. коротких замыканий за счет оптимального поддержания (при включении) мгновенной и средней мощности регулирующего и согласующего транзисторов в зависимости от . состояния нагрузки (степени перегрузки) .

Формула изобретения

1. Источник питания постоянного тока с самозащитой, содержащий по10789

Составитель В. Баранов

Редактор Е. Копча Техред И.Попович Корректор А. Обручар

Заказ 1890/44 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 13 следовательный регулирующий элемент, согласующий транзистор противоположного типа проводимости с резисторами в цепи базы и коллектора, генератор запуска на транзисторах противоположной проводимости, усилитель обратной связи с входными цепями, подключенными к общей выходной шине и первой силовой шине, причем согласующий транзистор подключен коллектором через резистор к управляющему входу регулирующего элемента, а базой через резистор — к выходу усилителя обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первый пороговый усилитель с резисторами в цепи базы и ключ управления, выполненные на транзисторах того же типа проводимости, что и согласующий транзистор, второй пороговый усилитель на транзисторе того же типа проводимости, что и регулирующий элемент, элемент изменяемой проводимости в основной цепи питания генератора запуска, два резистивных датчика тока, причем вторая силовая шина через регулирующий элемент подключена к общей выходнои шине, транзистор второго порогового усилителя коллектором подключен к управляющему входу регулирующего элемента, эмиттером — к второй сиповой шине, а базой через резистор — к эмиттеру регулирующего элемента, транзистор первого порогового усилителя коллектором подключен к базе согласующего транзистора, эмиттером— к общей выходной шине, базой через резистор — к эмиттеру согласующего транзистора и через другой резистор к колпектору транзистора ключа управления, эмиттер которого подключен к

10 общей шине, коллектор через резистор — к второй силовой шине, а база через резистор — к выходу генератора запуска, последний по цепям питания подключен параллельно регулирующему

15 элементу, при этом эмиттер согласующего транзистора подключен через первый резистивный датчик тока к общей выходной шине, а эмиттер регулирующего элемента через второй резис20 тивный датчик тока — к второй силовой шине.

2. Источник по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что элемент изменяемой проводимости содержит це25 почку из последовательно соединенных резистора и стабилитронов, включенную между второй силовой шиной и общей шиной, причем общая точка резистора и стабилитрона подкпючена к

З0 основному входу питания генератора запуска, а параллельно одному из стабилитронов включен светодиод с токоограничивающим резистором.