Вторичный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоаппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения и расширение функциональных возможностей. Источник содержит два стабилизатора 1,2 постоянного напряжения компенсационного типа непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором с токовой защитой с автоматическим самовозвратом. Параллельно выходам стабилизаторов подключены силовые ключи 3,4. В источник введено два компаратора 5,6. Первый входами подключен к выходу второго стабилизатора, а выходом - к управляющему входу ключа 3. Второй входами подключен к выходу источника, а выходом - к цепочке из последовательно соединенных светодиода 7.1 оптопары и резистора 8. Между управляющим входом ключа 4 и положительным входом стабилизатора 2 включены последовательно соединенные фототиристор 7.2 и резистор 9. В источнике обеспечен не только порядок включения стабилизаторов, но и защита нагрузки от повышения или понижения выходного напряжения при выходе из строя одного из стабилизаторов. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1ÄÄSUÄÄ 1615692

0 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4621371/24-07 (22) 20.10.88 (46) 23.12.90, Бюл. №- 47 (72) В.Ф.Гладышев и А.И;Ногтев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 702370, кл. G 05 F 1/569, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1173399, кл. G 05 У I/569, 1985.

2 (54) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различной радиоаппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения и расширение функциональных возможностей. Источник содерI! 615692 жит два стабилизатора 1, 2 постоянно-. го напряжения компенсационного типа непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором с тако5 вой защитой с автоматическим самовозвратом. Параллельно выходам стабилизаторов подключены силовые ключи 3, 4. В источник введено два компаратора

5, 6. Первый входами подключен к выходу второго стабилизатора, а выходом — к управляющему входу ключа 3.

Второй входами подключен K выходу источника, а выходом — к цепочке из потельному выходу стабилизатора 1 и общей выходной шине стабилизаторов

1 и 2. Вывод затвора полевого тран.. зистора 3 соединен с выходом компа25 ратора 5 напряжения, входные выводы которого подключены параллельно выходу стабилизатора 2, На схеме по фиг. 2 представлен вторичный источник питания с двумя

30 управляемыми ключами Э и 4 на выходах стабилизаторов 1 и 2, которые по выходу соединены последовательно, а по входу каждый из стабилизаторов и 2:подключен к: выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый иэ стабилизаторов 1 и 2 выполнен по описанной схеме (фиг. 1).

Управляемые силовые ключи 3 и 4

4р выполнены соответственно на полевом транзисторе с и-каналом и управляюI щим р-и-переходом и биполярном и-р-итранзисторе.

Сток силового транзистора 3 под45 ключен к положительному выходу стабилизатора I а исток полевого транзистора 3 и коллектор биполярного транзистора 4 подключены одновременно к общей выходной шине стабилизаторов 1 и 2, при этом эмиттер биполярного транзистора 4 соединен с отрицательным выводом стабилизатора 2.

Затвор полевого транзистора 3 соединен с выходом первого компаратора 5 напряжения, а входные выводы компаратора 5 подключены параллельно выходу стабилизатора 2.

Второй компаратор 6 своими входными выводами подключен параллельно выИзобретение относится к электротехнике, конкретно к устройствам пре образования постоянного напряжения в постоянное стабилизированное, и мо- жет быть использовано для питания различной радиоаппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения и расширение функциональных возможностей вторичного источника питания.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные схемы вторичного источника питания (ВИП).

Источник питания (фиг. 1) содержит два стабилизатора 1 и 2 постоянного напряжения, соединенные по выходам последовательна, а по входу каждый из стабилизаторов 1 и 2 подключен к выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый из стабилизаторов I и 2 выполнен по схеме компенсационного стабилизатора постоянного напряжения непрерывного действия с последовательным регулирующим транзистором, включенным в соответствующую силовую шину, и токовой защитой с автоматическим самовозвратом, причем параллельно выходу стабилизатора I подключен управляемьй силовой ключ

3, выполненный на полевом транзисто" ре с управляемым р-и-переходом и иканалом, а параллельно выходу стабилизатора 2 подключен неуправляемый силовой ключ 4, выполненный на диоде. Выводы полевого транзистора 3 подключены соответственно к положиследовательно соединенных светодиода

7.1 оптопары и резистора 8. Между управляющим входом ключа 4 и положительным входом стабилизатора 2 включены последовательно соединенные фототиристор 7.2 и резистор 9. В источнике обеспечен не только порядок включения стабилизаторов, но и защита нагрузки от. повышения или понижения выходного напряжения при выходе из строя одно го из стабилиз аторов. 2 з,п.ф-лы, 2 ил.

1615692 водам вторичного источника питания (положительный выход стабилизатора l и отрицательный выход стабилизатора

2), а выход KoMIIapaTopa 6 через светодиод 7.1 оптопары и резистор 8 подключен к общей точке соединения базы биполярного транзистора 4 и отрицательного выхода стабилизатора 2, а база транзистора 4 через катод-анод фототиристора 7.2 оптопары и резистор

9 подключена к положительному входу стабилизатора 2.

ВИП работает следующим образом.

Пусть, входное питающее напряжение U+> < на входе стабилизатора 1 подается ра- ьше, чем входное питающее напряжение U 8> на выходе стабилизатора 2 ° При этом напряжение на выходе стабилизатора 1 начинает нарастать раньше, чем на выходе стабилизатора

2. Но так как параллельно выходу стабилизатора 1 подключен полевой и-канальный транзистор 3, который открыт при отсутствии отрицательного напряжения на затворе, то на выходе стабилизатора 1 создаегся искусственное короткое замыкание, Внутренняя токовая защита запирает регулирующий транзистор стабилизатора 1, и его выходное напряжение йадает до минимальной величины, ко тор ая определяется выражением выхлiиин= осх "C=H где I — остаточный ток стабилизатора в режиме короткого замыкания, который определяется параметрами внутренней токовой защиты;

R < Н вЂ” сопротивление сток-исток открытого Полевого транзистора при U> =О.

При включении стабилизатора 2 и нарастании его выходного напряжения до номинального значения срабатывает компаратор 5 и на затвор полевого транзистора 3 подается отрицательное напряжение U ц =У8ых,z. При этом транзистор 3 запирается и стабилизатор 1, включаясь, выходит на номинальный режим.

Если, например, входное питающее напряже ни е Г рХ 2 появля ется раньше входного питающего напряжения U> 1, то напряжение Ueö„2 на выходе стабилизатора 2 появляется раньше на выходе стабилизатора I. При этом через полевой транзистор (исток-сток) н общую нагрузку протекает ток ? который определяется следующим выражением:

5 1-1вых.z 1-1 я =с U Вы/.2

Rj ВН где 11 — напряжение полностью отН=с крытого полевого транзистора при U> =0;

U „,„2 — напряжение на выходе стабилизатора 2;

R!! — сопротивление нагрузки, Ток I1,,,протекающий через транзистор 3, создает на выходе стабилизатора 1 искусственное короткое замыкание °

Так как компаратор 5 выполняется стремно с задержкой на включение, рав2р ной максимальной разнице по времени появлению выходных напряжений Б8ых,1 и Б „, например, из-за различных скоростей нарастания Увьх,2и и 8ЫХ!в а также из-за различных времен, включения стабилизаторов 2 и 1, то режим искусственного короткого замыкания продолжается до момента перевода регулирующего транзистора стабилизатора 1 в режим ограничения его внут30 ренней токовой защитой, По истечении времени задержки срабатывает компаратор 5 (на выходе его появляется логический коль) и на затвор полевого транзистора подается минус по отношению к истоку, Полевой тр анэис тор

3 запирается, и на его выходе устраняется искусственное короткое замыкание, что приводит к выходу стабилизатора 1 на номинальный режим, Таким образом, стабилизаторы 1 и 2 напряжения с внутренней токовой зашитой, соединенные последовательно, выходят на номинальный режим работы независимо от последовательности вклю45 чения входных напряжений. При этом по предлагаемой схеме можно включать любые стабилизаторы напряжения с быстродействующей автоматической токовой защитой, имеющие различные остаточ5п ные токи в режиме короткого замыкания. Кроме того, предлагаемая схема (фиг. 1) может обеспечивать определенный порядок включения стабилизаторов 1 и 2, что особенно важно при построении втоРичных источников питания, работающих на микропроцессорные комплексы, например, серии К580 или при питании усилителей, .лостроенных на полевых транзисторах с управ1615692 ляемым р-п-переходом, где необходимо начала подать запирающее напряжение а затворы полевых транзисторов. В оследнем случае компаратор выполнятся схемно с задержкой как на вклюение, так и на выключение.

ВИП по схеме фиг. 2 работает при ключении и в нормальном режиме анаогичио схеме по фиг. 1, т.е. сначаа включается стабилизатор 2, а заем включается стабилизатор 1. При ормальном режиме, когда U » 1 и соответствуют заданным номиальным значениям, ключ 4, который

ыполнен на биполярном транзисторе, Ф акрыт и не оказывается никакого влиния на работу вторичного источника тания. Если выходное напряжение ц „„ стабилизатора 1 или вы». е увеличивается (при выходе из строя диого из стабилизаторов 1.и 2) то еличивается и напряжение, подавае-. ое на вход двухпорогового компаратоа 6. При увеличении выходного напря (ения (13ВВ„, +U gyp g) вторичного - источ° ° ° ка питания выше заданной величины рабатывает :. компаратор 6, что привот к включению светодиода 7.1 тирис" (1орной оптопары. Резистор 8 в цепи светодиода 7.1 ограничивает ток через фь1ходной каскад компаратора 6. ПротеКание тока через светодиод 7,1 привофлт к включению фототиристора 7.2, при этом через переход база-эмиттер ранзистора 4 протекает ток, величиЙа которого определяется выражением

" в»,г-U .z-ПЬ этч

314 R

Где I " базовый ток транзистора матч

- входное напряжение ста" билизатора 2; падение напряжения на переходе анод-катод фототиристора 7.2;

U - - падение напряжения на пеаэъ реходе база-эмиттер транзистора 4;

R - сопротивление резистора .

9.

Величина R выбирается иэ расчета, чтобы при минимально допустимом значении ПВх,g значение базового тока

Xgт4 обеспечивало работу транзистора

4 в режиме насыщения. Итак, после включения транзистора 4 выходное наПряжeHHe ПвыХл стабилизатора 2 падаг

1О

55 ет до минимального значения, определяемого падением напряжения на переходе коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 4. Уменьшение выходного напряжения U»,>< приводит к выключению компаратора 5 и, как следствие, к снятию запирающего напряжения с выводов затвор-исток полевого транзистора 3, что приводит к включению транзистора 3. После этого два стабилизатора 1 и 2 вторичного источника питания начинают работать в режиме короткого замыкания, При этом через исправный стабилизатор протекает остаточный ток короткого замыкания, величина которого определяется параметрами его внутренней токовой защиты, а через неисправный стабилизатор протекает ток короткого замыкания, который определяется входным напряжением U „, внутренним сопротивлением неисправного стабилизатора и сопротивлением коллектор-змиттер насыщенного транзистора 4. Этот режим продолжается до момента перегорания предохранителя )О или 11 (фиг. 2),.который обычно устанавливается в положительной шине источников питания, После этого выходное напряжение U „,х неисправного стабилизатора 2 падает до нуля, а исправный стабилизатор 1 остается в режиме искусственного коро тко го з амыкания, так как на его выходе управляемый ключ 3 остается включенным.

При э то м выходное н ап ряж е ни е ВИП определяется падением напряжения на насыщенном ключе 3.

Для того, чтобы исключить ложное срабатывание компаратора 6 и включение транзистора 4 в момент включе ния вторичного источника питания, компаратор 6 выполняется с задержкой на момент выхода вторичного источника питания на номинальный режим. Для случая понижения выходного нагряжения работа ВИП по фиг, 2 аналогична описанному.

Таким образом, предлагаемое техниt ческое решение позволяет включать на последовательную работу стабилизаторы напряжения опис анно го типа, которые имеют быстродейстнующую токовую защиту, при этом величина остаточного тока короткого замыкания может быть значительно меньше, чем величина половины тока нагрузки (обычно требуемая для включения стабил 1заторон по схеме прототипа в случае, когда Звал„,=

1615692 г ,„ ). Кроме того, изобретение позволяет обеспечить не только порядок включения стабилизаторов вторичного источника питания, но и защиту нагруз-5 ки от повышения или понижения выходного напряжения вторичного источника питания в случае выхода из строя одного из стабилизаторов. Управляемый ключ 3 может выполняться как на полевом, так и на биполярном транзисторе, ключ 4 может быть выполнен на полевом, биполярном транзисторе и тиристоре.

15 изобретения

Фо р мул а

1. Вторичный источник питания, содержащий два стабилизатора постоянного напряжения„ соединенные по выхо- 2р дам последовательно, а по входу каждый иэ стабилизаторов подключен к выводам для подключения источника постоянного напряжения, при этом каждый из стабилизаторов выполнен с включе- 25 нием в силовую шину регулирующего транзистора, имеющего токовую защиту с автоматическим возвратом, причем параллельно выходу каждого стабилизатора подключен силовой ключ, о т л и -3O ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения включения на последовательную работу стабилизаторов напряжения первый силовой ключ выполнен управляемым и

35 подключен силовыми выводами параллельно выходу первого стабилизатора и введен компаратор напряжения, вход которого подключен параллельно выходу второго стабилизатора а выход соединен с управляющим выводом управляемогоо силового ключа ..

2. Источник питания по и. 1, о т лич ающий с я тем, что управляемый ключ выполнен на полевом транзисторе с п-каналом и управляемым р-ипереходом, при этом сток и исток полево ro транзистора подключены соотве тственно к положительному выходу первого стабилизатора и к общей шине указанных стабилизаторов, а затвор этого транзистора соединен с выходом компаратора.

3. Источник питания по и. 1, о тли ч ающий с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможнос-. тей, другой силовой ключ, подключенный параллельно выходу второго стабилизатора, выполнен управляеьйм на биполярном п-р-и-транзисторе и введены второй компаратор напряжения, тиристорная оптопара и два резистора, при

1 этом коллектор и эмиттер биполярного транзистора подключены соответственно к общей шине указанных стабилизаторов и к отрицательному выходу второго стабилизатора, база биполярного транзистора соединена через катоданод фототиристора оптопары и первый резистор с положительным входом второго стабилизатора, а его эькттер соединен через второй резистор и катоданод светодиода оптопары с выходом второго компаратора, вход которого подключен параллельно выходным .выводам.

1615692

Составитель С, Горбачева

Техред g.Õaäàíè÷

Редактор О.!Орковецкая

Корректор С.Шевкун

Заказ 3987 Тираж,652

Под пи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101