Источник электропитания с защитой от перегрузок по току

 

Использование: для электропитания мощных радиоэлектронных устройств широкого назначения. Сущность изобретения1 устройство содержит стабилизатор постоянного напряжения с защитой по току, источник дополнительного напряжения, регулирующий транзистор и пять резисторов . По отношению к прототипу в устр-во введены транзистор, диод, два стабилитрона , еще четыре резистора и источник вспомогательного напряжения с полярностью, противоположной полярности источника дополнительного напряжения. Защита по току осуществляется без отдельного датчика тока в силовых токовых шинах. Потери мощности минимальны. Устр-во имеет высокий КПД. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)(.

РЕСПУБЛИК (si)s G 05 F 1/569

ЗОБРЕТЕ НИ

) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805349/07 (22) 23,03,90 (46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Специальное конструкторское бюро

Производственного объединения "Коммунар" (72) Н,А.Горяйнов (56) 1. "Электронная техника в автоматике", сб,статей под ред. IO.È,Êîíåâà, вып: 10, М,,"Сов.радио", 1978, с.61,рис. 2.

2.Там же, стр. 61, рис,1. (54) ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ QT ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ (57) Использование: для электропитания мощных радиоэлектронных устройств шиИзобретение относится к устройствам вторичного электропитания и может быть использовано для питания мощных радиоэлектронных устройств широкого назначения.

Цель изобретения — повышение КПД источника электропитания с защитой от перегрузок по току путем исключения прямого контроля величины тока нагрузки.

На чертеже представлена упрощенная электрическая схема источника электропитания с защитой от перегрузок по току.

Источник электропитания содержит стабилизатор 1 напряжения, регулирующий транзистор 2, источник 3 напряжения положительной полярности, источник 4 напряжения отрицательной полярности, транзистор 5, резисторы 6...14, стабилитроны 15, 16, диод 17, входная и выходная клеммы 18, 19 источника питания, общая шина

20, конденсатор 21 частной коррекции, исГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ И

„„5U„„1772.797 А1 рокого назначения, Сущность изобретения; устройство содержит стабилизатор постоянного напряжения с защитой по току, источник дополнительного напряжения, регулирующий транзистор и пять резисторов. По отношению к прототипу в устр-во введены транзистор, диод, два стабилитрона, еще четыре резистора и источник вспомогательного напряжения с полярностью, противоположной полярности источника дополнительного напряжения. Защита по току осуществляется без отдельного датчика тока в силовых токовых шинах, Потери мощности минимальны. Устр-во имеет высокий КПД, 1 ил. точник 22 входного напряжения, конденсатор 23 фильтра, нагрузку 24.

Коллектор регулирующего транзистора

2 соединен с входной клеммой 18 источника электропитания и выходом источника 22 входного электропитания, база — с выходом стабилизатора 1 напряжения и первым выводом резистора 7, а эмиттер — с выходной клеммой источника электропитания, вторым выводом резистора 7 и через последовательно соединенные резисторы 8 и 9 с общей шиной 20 источника электропитания и первым входом стабилизатора 1 напряжения, вход обратной связи которого соединен с точкой соединения резисторов 8 и 9, а вход токовой защиты — с точкой соединения первых выводов резисторов 10 и 12, Выход источника 4 напряжения отрицательной полярности через резистор 14 соединен с анодом стабилитрона 16 и эмиттером транзистора 5, база которого соединена с 77279 7 общей шиной 20, а коллектор через резистор 11 — с входом токовой защиты стабилизатора 1 напря>кения, второй вход которого через резистор 6 соединен с выходом источника 3 напряже333лл положительной ПОлярности, который через резистор 13 соединен со вторым выводом резистора 10 и анодам диода 17, катод диода 17 соединен с выходной клеммой 19 источника электропитания и катодом стабилитрона 15, анод которого соединен с катодом стабилитрона 16 и вторым выводом резистора 12.

Стабилизатор 1 напряжения может быть реализован на стандартной микросхеме 142ЕНЗ бКО.347.098 ТУ4, Регулирующий транзистор может быть реализован на силовых Одиночных или GocTRflных транзиста рах. Напряжение стабилизации стабилитрона 15 выбирается примерно равным падению напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 2, Для одиночного база-эмиттерного переход". тран";,истара 2 вместо стабилитрона 15 может быть использован обычный диод в прямом включении, Источник электропитания работает следующим образом, При подаче напря>кения питания на входную клемму 18 (плюс) и на общую шину

20 и вкл очении всг;омогательных источников 3 и 4 напряжения стабилизатор формирует на своам выходе так, который является базовым управля3ощим током регулирующего транзис.fop 2, Под его воздействием в транзисторе 2 уменьшается сопротивление перехода коллектор-эмиттер,:ерез который усиленный ток от источника 22 входного напряжения поступает в нагрузку 24, обеспе ялвая на ней и на выходной клемме 19 выходное напряжение, При увеличении выходного наг!ряжения да Номинального значения сигнал обратной связи, поступающий на вход обратной связи стабилизатора 1 со средней точки делителя на резисторах 8 и 9, начинает воздейс-гвовать так1лм образом, что увеличение выходного напряжен33я вызывает уменьшение тока базы транзистора 2 {выходного тока стабилизатора Напряжения), а уменьшение — увеличение тока базы транзистора 2.

Таким образам, возникает отрицательная абрагная связь, обес«ечивающая стабилизацию выходного напряжения. Так как регулирующий транзистор 2 вкл3очен на схеме с общим коллектором, то напряжение на его базе и на выходе стабилизатор отличается QT выходного наг3ряжения источника питания на величину падения напряжения на переходе база эмитгер транзистора 2, За счет тока, протекающего от выхода источника 3 через рез:icTop 13 и от выхода 4 через

45 резистор 14, Образуется падение напряжения на диоде 17 и стабилитронах 15, 16, Суммарное напряжение на стабилитронах

15 и 16 выбирается примерно равным выходному напряжению источника электропитания, При номинальном выходном напряжении источника электропитания транзистор 5 остается закрытым, На вход токовой защиты стабилизатора 1 поступает напряжение, снимаемое со средней точки делителя на резисторах 10 и 12. Если величина выбирается такой, чтобы при номинальном токе нагрузки источника питания падение напряжения на переходе базаэмиттер транзистора 2 не вызывало срабатывание токовой защиты в стабилизаторе 1.

При увеличении тока нагрузки источника электропитания выше номинального значения стабилизатор 1 увеличивает ТоК базы транзистора 2 для поддержания неизменнь3м выходного напряжения, что приводит к увеличению падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 2 и началу срабатывания токовой защиты стабилитрона 1,которая ofpàíè÷èâýåò базовый ток транзистора 2, Выходное напряжение источника электропитания при этом начинает уменьшаться, действие отрицательной обратной связи прекращается и величин- базового тока транэ3лстора соответственно и тока нагрузки определяется только токовой защитой стабилизатора 1.

Дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки (увеличения тока нагрузки) приводит еще и большему уменьшению выходного напряжения, а вместе с тем и к увеличению отрицательного напряжения на эмиттере транзистора 5 относительно общей шины 20, с которой соединена его база.

Транзистор 5 начинает открываться, что приводит к протекани3О тока через резистор

11, увеличению отрицательного смещения на входе токовой защиты стабилизатора 1 и, соответственно, к уменьшению его выходного тока (уменьшению базового тока транзистора 2), что в свою очередь приводит к дальнейшему уменьшению выходного наг.ряжения, В результате этого нагрузочная характеристика источника электропитания в ре>киме ol раничения тока имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Остаточный ток на выходе источника электропитания определяется величинами резисторов 10...12 и может регулироваться в широких пределах, При устранении перегрузки по току или короткого за:лыкания в нагрузке 24 источника электропитания автоматически выходит в номинальный режим. Падение напряжения на

1772797 р-и-переходе диода 17 обеспечивает температурную компенсацию падения напряжения на р-и-переходе база-эмиттер транзистора 2, что повышает термостабильность порога срабатывания защиты по току.

Резистор 6 ограничивает выходной ток стабилизатора 1 в режиме перегрузки источника электропитания.

Таким образом, предложенный источник питания с защитой по току позволяет осуществить защиту без отдельного датчика тока в силовых токовых шинах, что позволяет исключить потери мощности и повысить

КПД источника электропитания.

При этом в режиме защиты нагрузочная характеристика источника электропитания имеет участок с отрицательными дифференциальным сопротивлением, что позволяет уменьшить остаточный ток через источник электропитания в режимах, близких к короткому замыканию и уменьшить за счет этого тепловые нагрузки транзистора 2, Формула изобретения

Источник электропитания с защитой от перегрузок по току, содержащий стабилизатор постоянного напряжения с защитой.по току, источник дополнительного напряжения, регулирующий транзистор, первый силовой вывод которого соединен с входным выводом, вывод управления — с выходом стабилизатора постоянного напряжения с защитой потоку и первым выводом первого резистора, а второй силовой вывод — с выходным выводом, вторым выводом первого резистора и через последовательно соединенные второй и третий резисторы — с общей шиной и общим выводом стабилизатора постоянного напряжения с защитой по току, вход обратной связи которого подклю5 чен к точке соединения второго и третьего резисторов, а вход токовой защиты — к точке соединения первых выводов четвертого и пятого резисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введе10 ны транзистор. диод, первый и второй стабилитроны, шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы и источник вспомогательного напряжения с полярностью, противоположной полярности источника

15 вспомогательного напряжения, причем выход источника дополнительного напряжения через шестой резистор соединен с одним из электродов первого стабилитрона и первым силовым выводом транзистора, 20 вход управления которого соединен с общей шиной, а второй силовой вывод через седьмой резистор — с входом токовой защиты стабилизатора постоянного напряжения с защитой по току, силовой вход которого

25 через восьмой резистор соединен с выходом источника дополнительного напряжения, который через девятый резистор соединен с вто, ым выводом четвертого резистора и одним из электродов диода, дру30 гой электрод которого соединен с выходным выводом и одним из электродов второго стабилитрона, второй электрод которого соединен с вторым электродом первого стабилитрона и вторым выводом пятого ре35 зистора,