Вторичный источник питания
Использование: в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств автоматики и вычислительной техники с повышенной надежностью работы защиты. Сущность изобретения: устройство содержит употранс 1, сетевой конденсатор 2, выпрямитель 3, первый и второй конденсаторы 4,5 фильтра , дроссель 6, транзисторы 7, 8, 9, 10, стабилитрон 11, первый и второй конденсаторы 12,13, резисторы 14,15, 16,17,18,19, 20, первый переменный резистор 21, первый диод 22, первичную и вторичную обмотки 23,24 употранса, обмотку 25 управления употранса. В устройство введены компаратор 26, два транзистора 27,28, тиристорный оптрон 29, второй диод 42, исполнительный элемент 30, два конденсатора 31, 32, резисторы 33,34,35.36,37,38 ,39,40,41, второй переменный резистор 43. При повышении уровня выходного напряжения срабатывает компаратор 26. При этом за счет дополнительного тока нагрузки, обеспечиваемого коллекторной цепью введенного транзистора 27, напряжение на вторичной обмотке употранса снижается за счет свойств самого употранса. 1 ил. w w ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4807310/07 (22) 28.03.90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Отдельное конструкторское бюро Лианозовского электромеханического завода P2) Ю.И.Меркулов, Л.К,Лесин и B.Ã.Êoïû:лов (56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1357935, кл. G 05 F 1/569, 1985. С,Е.Солдатов, К вопросу построения вторичных источников питания на основе феррореэонансного управляемого током трансформатора. — В сборн. "Электронная техника в автоматике", под ред. lO.È,Êîíàва, M.. Сов. радио, 1979, вып. 5. 4) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ 7) Использование; в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств автоматики и вычислительной техники с повышенной надежностью работы защиты, Сущность „„5U„, 1777130 А1 2 изобретения: устройство содержит упот. ранс1. сетевой конденсатор 2, выпрямитель 3, первый и второй конденсаторы 4, 5 фильтра. дроссель 6, транзисторы 7, 8, 9, 10. стабилитрон 11, первый и второй конденсаторы 12, 13, резисторы 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, первый переменный резистор 21, первый диод 22, первичную и вторичную обмотки 23, 24 употранса, обмотку 25 управления употранса. В устройство введены компаратор 26, два транзистора 27, 28,-тиристорный оптрон 29, второй диод 42, исполнительный элемент 30, два конденсатора 31, 32, резисторы 33, 34, 35, 36, 37,38,39, 40, 41, второй переменный резистор 43. При повышении уровня выходного напряжения срабатывает компаратор 26. При этом за счет дополнительного тока нагрузки, обеспечиваемого коллекторной цепью введенного транзистора 27, напряжение на вторичной обмотке употранса снижается за счет свойств самого употранса. 1 ил. 1777130 Изобретение относится к области элек, тротехники и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также средств автоматики и вычислительной 5 техники. Наиболее близким техническим решением по количеству признаков и технической сущности является источник 10 вторичного электропитания, описанный в статье УДК 621.396.69 С.Е.Солдатова "К вопросу построения вторичных источников, питания на основе феррорезонансного управляемого потоком трансформатора", 15 Электронная техника серия 5 выпуск 5 1979 г., который принимаем в качестве прототипа, содержащий употранс, последовательно с первичной обмоткой которого включен конденсатор, выпрямитель, подключенный 20 к вторичной обмотке употранса, выходной С-L-С фильтр, источник опорного напряжения и усилитель постоянного тока, регулирующий ток в обмотке управления употранса, Недостатком этого источника электропита- 25 ния является пониженная надежность работы защиты, так как защита от повышения напряжения на выходе источника обеспечивается эа счет падающей нагрузочной характеристики регулирующего органа только 30 при токах нагрузки., близких к максимальному, При работе же с током нагрузки менее номинального, в случае нарушения функционирования усилителя постоянного тока, выходное напряжение источника может до- 35 стигать недопустимо высоких значений. Цель изобретения — повышение надежности работы защиты. На чертеже приведена электрическая 40 принципиальная схема вторичного источника питания. На чертеже приняты следующие обозначения: 1 — употранс 45 2 — сетевой конденсатор 3 — выпрямитель 4 — сглаживающий фильтр 5 — усилитель обратной связи 6 — источник опорного напряжения 50 7 — первый делитель выходного напряжения 8- транзисторный усилитель 9 — первый диод 10 — последовательная RC-цепь 55 11, 12 — первичная и вторичная обмотки употранса 13 — обмотка управления употранса 14 — триггер Шмидта 15, 16 — первый и второй транзисторы 17, 18, 19, 20, 21 ° 22 — первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой резисторы 23, 24 — первый и второй конденсаторы 25 — второй диод 26 — второй делитель выходного напряжения 27 — тиристорный оптрон 28 — исполнительный элемент 29 — выводы дополнительного источника питания Выпрямитель 3 содержит 30, 31, 32, 33 — третий, четвертый, пятый и шестой диоды Сглаживающий фильтр 4 содержит 34, 35 — третий, четвертый конденсатоP6I 36 — дроссель Усилитель обратной связи 5 содержит 37, 38, 39 — третий, четвертый, пятый транзисторы 40, 41 — седьмой, восьмой резисторы Источник опорного напряжения 6 содержит 42 — девятый резистор 43 — стабилитрон Первый делитель выходного напряжения 7 содержит 44 — десятый резистор 45 — первый переменный резистор 46 — одиннадцатый резистор Транзисторный усилитель 8 содержит 47 — шестой транзистор 48 — пятый конденсатор 49, 50 — двенадцатый, тринадцатый резисторы Последовательная RC-цепь 10 содержит 51 — четырнадцатый резистор 52 — шестой конденсатор Триггер Шмидта 14 содержит 53 — ком паратор 54. 55- пятнадцатый, шестнадцатый резисторы Вторичный источник питания включает в себя употранс 1, сетевой конденсатор 2, выпрямитель 3, сглаживающий фильтр 4, усилитель обратной связи 5, источник опорного напряжения 6, первый. делитель выходного напряжения 7, транзисторный усилитель 8, первый Диод 9, последовательную RC-цепь 10, триггер Шмидта 14, первый и второй транзисторы 15. 16 шесть резисторов 17, 18. 19, 20, 21, 22, два конденсатора 23, 24, второй диод 25, второй делитель выходного напряжения 26, тиристорный оптрон 27, исполнительный элемент 28, первый вывод первичной обмотки употранса 11 через сетевой конденсатор 2 соединен с первым входным выводом, вторичная обмотка употранса 12 через последовательно соеди1 777130 ненные выпрямитель 3 и сглаживающий фильтр 4 подключена к выходным выводам, между которыми включены источник опорного напряжения 6, первый и второй делители выходного напряжения 7, 26, выход источника опорного напряжения 6 подключен к первому входу усилителя обратной связи 5, второй вход которого подключен к выходу первого делителя выходного напряжения 7, выход усилителя обратной связи 5 соединен со входом транзисторного усилителя 8, при этом питающие цепи усилителя обратной связи 5, транзисторного усилителя 8 и триггера Шмидта 14 подключены к выходным выводам, обмотка управления употранса 13 включена между выходом транзисторного усилителя 8 и одним из выходных выводов, параллельно обмотке управления употранса 13 включены первый диод 9 и последовательная RC-цепь 10, эмиттер первого транзистора 15, первые выводы первого, шестого резисторов 17,22, первого конденсатора 23 соединены с одним из выходных выводов, коллектор первого и эмиттер второго транзисторов 15, 16, первые выводы второго конденсатора 24, второго резистора 18 соединены с другим выходным выводом, коллектор второго транзистора 16 через третий резистор 19 подключен к точке соединения базы первого транзистора 15 и вторых выводов второго конденсатора 24 и первого резистора 17, выход триггера Шмидта 14 через четвертый резистор 20 подключен к точке соединения базы второго транзистора 16 и второго вывода второго резистора 18, первый и второй входы триггера Шмидта 14 подключены соответственно к выходу источника опорного напряжения 6 и к выходу второго делителя выходного напряжения 26, первый вывод пятого резистора 21 подключен к коллектору второго транзистора 16, а второй вывод, — к точке соединения анода второго диода 25 и анода светодиода тиристорного оптрона 27, катод которого соединен с одним из выходных выводов, катод второго диода 25 подключен к точке соединения вторых выводов первого конденсатора 23 и шестого резистора 22, анод фототиристора оптрона 27 соединен с положительным выводом введенного дополнительного источника питания 29, а катод — с первым управляющим выводом исполнительного элемента 28, второй управляющий вывод которого соединен с отрицательным выводом дополнительного источника питания 29, второй вывод первичной обмотки употранса 11 через ñèëoвую цепь исполнительного элемента 28 соединен со вторым входным выводом. источника опорного напряжения 6, усилителя сигнала обратной связи 5. первого и второго делителей выходного напряжения 7, 26. С выхода источника опорного напряже15 ния 6 стабильное напряжение поступает на 25 35 45. второй вход триггера Шмидта 14. При превышении уровня этого напряжения над 10 Вторичный источник питания работаег следующим образом. При подаче переменного питающего напряжения на входные выводы источника, напряжение вторичной обмотки употранса 12, выпрямленное выпрямителем 3 и оТфильтрованное сглаживающим фильтром 4, поступает на выходные выводы источника, на выводы питания триггера Шмидта 14, первые входы триггера Шмидта 14 и усилителя обратной связи 5, на второй вход которого поступает напряжение с выхода первого делителя выходного напряжения 7, Усиленный разностный сигнал с выхода усилителя обратной связи 5 поступает на вход . транзисторного усилителя 8, выполняющего роль усилителя мощности, нагрузкой которого служит обмотка управления употранса 13. Ток, протекающий через эту обмотку, определяет величину напряжения на вторичной обмотке употранса 12. При повышении выходного напряжения источника относительно его номинального значения, за счет большего отпирания транзисторного усилителя 8 ток в обмотке управления употранса 13 возрастает, при уменьшении — уменьшается, обеспечивая соответствующее изменение напряжения вторичной обмотки употранса 12 и стабилиэацию выходного напряжения источника с высокой точностью. Первый диод 9 и последовательная RC-цепь 10, включенные параллельно обмотке управления употранса 13, предотвращают возникновение колебаний напряжения на коллекторном переходе транзисторного усилителя 8. С выхода второго делителя выходного напряжения 26 напряжение поступает на уровнем опорного напряжения триггер опрокидывается, открывая второй и первый транзисторы 16, 15. При этом за счетдополнительноготока нагрузки, обеспечиваемого коллекторной цепью первого транзистора 15 и доводящего суммарный ток, потребляемый от вторичной обмотки употранса 12 до значения, при котором, эа счет свойств самого употранса 1, напряжение на его вторичной обмотке 12 снижается, происходит четкое на заданном уровне ограничение нарастающего выходного напряжения источника и затем последующее его снижение. При некотором пониженном значении конт1777130 20 40 50 ролируемого напряжения, зависящим от гистереэиса триггера Шмидта 14, происходит возвращение триггера в исходное состояние и соответственно эапирание второго и первого транзисторов 16. 15, Если причина, вызвавшая аварийное повышение выходного напряжения источника не исчезла, происходят повторные включения второго и первого транзисторов 16, 15 до тех пор, пока напряжение на первом конденсаторе 23 и соответственно на аноде второго диода 25 не достигнет значения, при котором ток в цепи светодиода оптрона 27 окажется достаточным для отпирания фототиристора. Второй диод 25 предотвращает быстрое стекание заряда первого конденсатора 23 через пятый, третий и первый резисторы 21, 19, 17 после запирания второго транзистора 16, а шестой резистор 22 обеспечивает медленное снижение напряжения на конденсаторе до нуля после восстановления номинального значения выходного напряжения источника или снятия напряжения питающей сети, Первый и второй резисторы 17, 18 сохраняют закрытое состояние первого и второго транзисторов 15, 16 при номинальном значении выходного напряжения источника, а третий и четвертый резисторы 19, 20 задают соответственно токи баз этих транзисторов при опрокидывании триггера Шмидта 14. Второй конденсатор 24 ограничивает скорость отпирания и запирания первого транзистора 15, а гистерезис триггера Шмидта 14 определяет частоту повторных включений первого и второго транзисторов 15, 16 при устойчивом повышении выходного напряжения источника до аварийного значения, На частоту повторных включений большое влияние оказывают величина тока нагрузки, предшествующая аварийному повышению выходного напряжения, а также параметры сглаживающего фильтра, так как они определяют скорость изменения напряжения на выходе источника. Сопротивление пятого резистора 21 и емкость первого конденсатора 23 определяют число повторных включений первого и второго транзисторов 15, 16 до того момента, когда включится фототиристор оптрона 27 и исполнительный элемент 28 разомкнет цепь питания первичной обмотки употранса 11, Последующее включение источника з работу возможно после устранения причины, вызвавшей аварийное увеличение выходного напряжения, и восстановления эапорных свойств фототиристора оптрона 27 кратковременным снятием напряжения дополнительного источника 29, Выпоямитель 3 собран по мостовой схеме на третьем, четвертом, пятом, шестом диодах 30, 31, 32, 34. Сглаживающий фильтр 4 представляет собой П-образный фильтр на третьем, четвертом конденсаторах 34, 35 и дросселе 36. Первый делитель выходного напряжения 7, выполнен в виде омического делителя напряжения на десятом, первом переменном и одиннадцатом резисторах 44, 45, 46. Роль второго делителя выходного напряжения 26 выполняет второй переменный резистор. Источник опорного напряжения 6 представляет собой параметрический стабилизатор на девятом резисторе 42 и стабилитроне 43, Усилитель обратной связи 5 выполнен по схеме дифференциального усилителя на третьем, четвертом транзисторах 37, 38 и седьмом, восьмом резисторах 40, 41. Коллекторный ток четвертого транзистора 38, усиленный пятым транзистором 39, через тринадцатый резистор 50 транзисторного усилителя 8 поступает в базу шестого транэистора 47, задавая его коллекторный ток Пятый конденсатор 48 устраняет самовоэбуждение усилителя на высокой частоте. Триггер Шмидта 14 включает в себя компаратор 53 и пятнадцатый, шестнадцатый резисторы 54, 55, определяющие гистерезис триггера. Триггер Шмидта 14, первый и второй транзисторы 15, 16, второй диод 25, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой резисторы 17, 18, 19, 20, 21, 22, второй делитель выходного напряжения 26, первый и второй конденсаторы 23, 24, оптрон 27 и исполнительный элемент 28 совместно с употрансом 1 образуют схему защиты от перенапряжений, обеспечивающей мгновенное ограничение возрастающего выходного напряжения источника на данном уровне при любом токе нагрузки в пределах от холостого хода до максимально допустимого его значения. осуществляющей ряд повторных включений источника в работу и а случае устойчивого перенапряжения выполняющей полное отключение источника от питающей сети, Таким образом в источнике осуществляется защита потребителей от недопустимого повышения выходного напряжения.. Защита источника питания и его потребителей от токовой перегрузки и короткого замыкания обеспечивается эа счет того, что употранс 1, начиная с некоторого значения тока нагрузки, имеет круто падающую нзгрузочную характеристику. Обычно ток начала ограничения составляет (1,2-1,3)!ном. 1777130 Составитель В.Копылов Техред М.Моргентал Корректор Н.Бучок Редактор Т.Иванова Заказ 4122 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Причем при достижении током нагрузки порога ограничения, ток, потребляемый от питающей сети, не увеличивается, что позволяет не производить контакное отключение питания источника при таком виде аварии. В предполагаемом источнике питания использованы транзисторы 2Т208А, 2Т827А, микросхемы 159НТ1В, 521САЗ, диоды 2Д2998Б, 2Д510А, оптрон ЗОУ10ЗВ. В качестве исполнительного элемента использовано реле РЭН34. Формула изобретения Вторичный источник питания, содержащий употранс, сетевой конденсатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, первый делитель выходного напряжения, транзисторный усилитель, первый диод и последовательную RC-цепь, причем первый вывод первичной обмотки употранса через сетевой конденсатор соединен с первым. входным выводом, вторичная обмотка употранса через последовательно соединенные выпрямитель и сглаживающий фильтр подключена к выходным выводам, между которыми включены источник опорного напряжения и первый делитель выходного напряжения, выход источника опорного напряжения подключен к первому входу усилителя обратной связи, второй вход которого подключен к выходу первого делителя выходного напряжения, выход усилителя обратной связи соединен с входом транзисторного усилителя, при этом питающие цепи усилителя обратной связи и транзисторного усилителя подключены к выходным выводам, обмотка управления употранса включена между выходом транзисторного усилителя и одним из выходных выводов, параллельно обмотке управления употранса включены первый диод и последовательная RC-цепь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены триггер Шмидта, первый и второй транзисторы, шесть резисторов, два конденсатора, второй диод. второй делитель выходного напряжения, тиристорный оптрон и исполнительный элемент, при 5 этом эмиттер первого транзистора, первые выводы первого, шестого резисторов, первого конденсатора и первый вывод питания триггера Шмидта соединены с одним иэ выходных выводов, коллектор первого и эмит10 тер второго транзисторов. первые выводы второго конденсатора, второго резистора и второй вывод питания триггера Шмидта соединены с другим выходным выводом, коллектор второго транзистора через третий 15 резистор подключен к точке соединения базы первого транзистора и вторых выводов второго конденсатора и первого резистора, выход триггера Шмидта через четвертый резистор подключен к точке соединения базы 20 второго транзистора и второго вывода второго резистора, первый и второй входы триггера Шмидта подключены соответственно к выходу источника опорного напряжения и к .выходу второго делителя 25 выходного напряжения, включенного между выходными выводами, первый вывод пятого резистора подключен к коллектору второго транзистора, а второй вывод — к точке соединения анода второго диода и анода свето30 диода тиристорного оптрона, катод .которого соединен с одним из выходных выводов, катод второго диода подключен к Точке соединения вторых выводов первого конденсатора и шестого резистора, анод 35, фототиристора оптрона соединен с положительным выводом введенного дополнительного источника питания, а катод — с первым управляющим выводом исполнительного элемента, второй управляющий вывод кото40 рого соединен с отрицательным выводом дополнительного источника питания, второй вывод первичной обмотки употранса че.рез силовую цепь исполнительного элемента соединен с вторым входным выво45 дом, 
