Стабилизатор напряжения с защитой по току

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель-- повьшение выходной мощности путем линейного увеличения выходного тока при уменьше- i/Sx -иВх НИИ выходного напряжения. В устройст ве обеспечивается автоматическое обратно пропорциональное регулирование порога срабатывания защиты от токовой перегрузки при регулировании выходного напряжения в широком диапазоне . Для этого в стабилизатор введены два резистора 11 и 12 и инг вертирующий усилитель 15. Выходное напряжение регулируется путем изменения напряжения первого опорного источника 4, при этом порог срабатывания защиты зависит от этого напряжения линейно, так как вход введенного инвертирующего усилителя 15 подключен к выводу этого источника, а соотношение резисторов 12 и 11 определяет величину сигнала на втором входе операционного усилителя 7 блока защиты от перегрузки по току. 2 ил. i-H uSbtx s (Л с: vj J rs5 О 00 -иВых

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5и 4 G 05 F 1/569 hd Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4091602/24-07 (22} 02.06.86 (46) 15.02.88. Бюл. N - 6 (72) M.И.Кукушкин (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Стабилизированный источник питания с двойным регулированием.

Информационный листок ВИТИ Р 85-2178, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1272323, кл. G 05 F 1/569, 1984. (54} СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯИКНИЯ С ЗАЩИТОЙ ПО ТОКУ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании вторичных источников питания. Цель. — повышение выходной мощности путем линейного увеличения выходного тока при уменьше„„Я0„„13742 О8 А1 нии выходного напряжения. В устройст ве обеспечивается автоматическое обратно пропорциональное регулирование порога срабатывания защиты от токовой перегрузки при регулировании выходного напряжения в широком диапазоне. Для этого в стабилизатор введены два резистора 11 и 12 и ин» вертирующий усилитель 15. Выходное напряжение регулируется путем изменения напряжения первого опорного источника 4, при этом порог срабатывания защиты зависит от этого напряжения линейно, так как вход введенного инвертирующего усилителя 15 подключен к выводу этого источника, а соотношение резисторов 12 и 11 определяет величину сигнала на втором входе операционного усилителя 7 блока защиты от перегрузки по току.

2 ил.

1374208 при проектировании вторичных источников питания радиоэлектронной àïïà5 ратуры.

Цель — повышение выходной мощнос-. ти путем линейного увеличения выходного тока при уменьшении выходного напряжения. 10

На фиг. 1 представлена электрическая схема стабилизатора; на фиг. 2 — его полные нагрузочные характеристики.

Стабилизатор содержит последова- 15 тельно соединенные регулирующий транзистор 1 и датчик 2 тока, усилитель 3 обратной связи, выходом подключенный к управляющему входу регулирующего элемента. а одним из 20 входов — к первому источнику 4 опорного напряжения через делитель 5 обратной связи, защитный транзистор б, подключенный к выходу операционного усилителя 7, первый и второй ре- 25 зисторы 8 и 9, второй источник 10 опорного напряжения, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы 11-14, инвертирующий усилитель 15, выход которого через резистор 14 соединен с вторым входом операционного усилителя 7, а вход — с первым выводом первого источника опорного напряжения °

Стабилизатор работает следующим

35 образом.

До момента срабатывания узла защиты стабилизатор находится в режиме стабилизации выходного напряжения, при этом защитный транзистор 6 заперт напряжением с выхода операционного усилителя 7. При этом условием данного режима является равенство нулю напряжения U на выходе дели ( теля 5 обратной связи где k

Uon,1! где U — напряжение первого источ оп т ника 4 опорного напряжения

50 — коэффициент деления делителя 5 обратной связи.

Следовательно, откуда

Из условия, что ioð з О. учитывая, 55 что О Пon.т П on,т кс,получим условие, необходимое для расчетов:

1 + . U o n. аа

/ 1<5 Оп 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

U = U on „(1 — k) — kU „ = О>, При возрастании тока нагрузки возрастет падение напряжения на, датчике 2 тока. При этом возрастает нап- ряжение U на первом входе операционного усилителя 7. При достижении этим напряжением напряжения U2 на втором входе операционного усилителя

7 напряжение на его выходе меняет знак на противоположный, открывает защитный транзистор 6, который начинает шунтировать базоэмиттерный переход регулирующего. транзистора 1, уменьшая выходное напряжение и выходной ток. Стабилизатор переходит в режим работы узла защиты. с, Условие срабатывания узла защиты

Пт = U2. При этом

Б„ = 1 „ К k, U„ k где R — сопротивление датчика 2 то1 ка;

k, — коэффициент передачи напряжения на датчике 2 тока; коэффициент передачи напря1 жения U, U2 k< Uon2 k> kr UonS коэффициент передачи напря. жения второго источника 10 опорного напряжения; напряжение второго источни-, ка 10 опорного напряжения коэффициент передачи напряжения, формируемого инвертирующим усилителем 15 коэффициент передачи,инвертирующего усилителя 15.

Учитывая, что в режиме стабилизации выходного напряжения напряжение

U О, при условии большого коэффициента усиления усилителя 3 обратной связи условие срабатывания узла защиты запишется в виде

iс,р К2 kq Uon y k>k> Uonq

1<1 Поп 2 k 3 1< 5 Uon1

k К т

1374208

Из анализа выражения для i видно, что от величины напряжения Uon определяющего напряжение U,„, ток срабатывания 1 зависит линейно.

При этом, =О, Бвх =О, Ф Upn.2 ср ср. макс . 10

1 еСли Бoll < Пол 1 максе Ustify = Пвых.макс

° ° k 4 Пап.2 k k g Uan. макс ср Ср, мик

15

Проанализируем работу узла защи ты с целью определения величины тока короткого замыкания.

При работе узла защиты напряжение

U ф О. При этом работа узла защиты определяется из того же условия U„

= U . Учитывая ранее полученное выI ражение для U,, получим

i„R k„+ U1 kq = kq Uîpï, 25

kq kyU on,1 °

Сравнивая полученное ранее выражение i,ð, с выражением i„ при

35 условии, что k всегда меньше единицы, видно, что при любых значениях

U „, т.е. при любых значениях вы— ходного напряжения U „,„, отличных от нуля, При условии

U on, s 0s Пв к

k 4 Uan 2

k„ R2 и равен i,,„Следовательно, во всем диапазоне выходных напср. ряжений. 50

Анализ выражения для i „ показывает, что для выполнения условия

i к ) О необходимо

k»

1+ k3kf-k

Uop.2 макс

П pn.g

В соответствии с полученными выражениями на фиг. 2 показаны полные

Тогда для условия короткого замыкания U ы„ = О ток короткого замыкания равен 30

k 4 Uon.2 (1+1< 3 k5: k) Uon.1 к к.ъ

k R

2 нагрузочные характеристики, из которых видно, что при уменьшенйи выходного напряжения величина тока (максимального тока нагрузки стабилизатора) возрастает, т.е. увеличивается автоматически выходная мощность источника, а в режиме работы узла защиты при изменении нагрузки вплоть до короткого замыкания обеспечивается уменьшение тока и выходного напряжения, причем ток короткого замыкания меньше, чем ток срабатывания, что обеспечивает эффективную защиту стабилизатора, а наличие тока короткого замыкания обеспечивает возврат стабилизатора в рабочее состояние при снятии перегрузки. формула изобретения

Стабилизатор напряжения с защитой по току, содержащий последовательно включенные в силовую шину регулирующий элемент и датчик тока, свободный вывод которого подключен к вьйсодной клемме, усилитель обратной связи, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, первый вход — к выходной клемме, а второй вход — к выходу делителя напряжения, первый вход которого подключен к общей шине, а второй — к первому выводу первого источника опорного напряжения, второй вывод которого подключен к выходной клемме, операционный усилитель, первый вход которого через три резистора подключен соответственно к точке соединения датчика тока и регулирующего элемента, к второму входу усилителя обратной связи и к выходной клемме, а второй вход через четвертый резистор подключен к выходной клемме, транзистор защиты, база которого подключена к выходу операционного усилителя, коллектор — к выходу усили-- . теля обратной связи, а эмиттер — к выходной клемме, второй источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к выходной клемме, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности путем линейного увеличения выходного тока при уменьшении выходного напряжения, в него введены пятый и шестой резисторы и инвертирующий усилитель, вход которого подключен к первому выводу первого источника опорного напряжения, а выход через

1374208 пятый резистор — к второму входу операционного усилителя и к первому выводу шестого резистора, второй sb!-. лам iл аи

CH "-Р 6(Я ЮЬ7 /КЯ.2

8 ад%

С 34

Составитель Г.Мачавариани

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор И.Рыбченко

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 602/44

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

=вайа, m вод которого подключен к второму выводу второго источника опорного напряжения.