Стабилизированный источник постоянного напряжения

 

ОПИЮ вЂ” А -"НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсних

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 290378 (21) 2595256/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,10,80, Бюллетень Ио38

Дата опубликования описания 15,10,80 (51)М. Кд.з

G 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) «1(Дf(621. 316, ;722,1(088,8) (72) Автор ь1 изобретения

В.С. Руденко, С,А. Керцман, И,С, Пельтек и В,Я. Ромашко (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Целью изобретения является повышение стабильности выходного напряжения, надежности и эффективности

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве источника питания устройств автоматики, вычислительной техники, связи. 5

Известны стабилизированные источники постоянного напряжения flj и (2), Наиболее близким из известных стабилизированных источников постоянного напряжения является стабилиэи- 10 рованный источник постоянного напря; жения, содержащий силовой управляемый ключ, по цепи управления соединенный с выходом формирователя управляющих импульсов с задающим генератором, компаратором и усилителем сигнала ошцбки, один вход которого соединен с делителем выходного напряжения, а другой — с источником опорного напряжения, и диод, один элект- 20 род которого соединен с выходом делителя выходного напряжения (2), Однако в такой схеме для замедления нарастания опорного напряжения к одному иэ входов усилителя подклю- 25 чается электролитический конденсатор большой величины. Известно, что электролитические конденсаторы имеют сравнительно большие токи утечки, При использовании в качестве, ЗО усилителя сигнала ошибки интегрального операционного усилителя ток утечки конденсатора влияет на режим работы усилителя. При этом стабильность выходного на.пряжения резко ухудшается, Кроме того, если в схеме предусмотрена защита, запирающая стабилизированный источник в момент возникновения перегрузки, то при повторном включении процесс запуска не будет плавным; т ° к, конденсатор уже заряжен до напряжения, равного опорному. Цля того, чтобы процесс запуска был плавным при IIoBTopHoM включении, необходимо при перегрузке отключать напряжение питания от всей системы управления. Это недопустимо в связи с переходными процессаьы в самой системе управления н момент включения.

Кроме того, в импульсных источниках одна система управления может управлять работой нескольких источников, что приведет к отключению всех преобразователей и усложнению схемы устройства, 7716 Зй защиты преобразователя с индикацией неисправности.

Поставленная цель достигается тем, что стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий силовой управляемый ключ, по цепи управления соединенный с выходом формирователя управЛяющих импульсов с задающим генератором, компаратором и усилителем сигнала ошибки, один вход которого соединен с делителем выходного напряжения, а другой — с источником опорного напряжения, и диод, один электрод которого соединен с выходом делителя выходного напряжения,.снабжен соединенными пОследовательно конденсатором, резистором 15 ,и ключом, Включенными между нулевой, точкой и отрицательным полюсом источника питания формирователя управляющих импульсов,. причем другой электрод диода подключен к точке сое- рц динения клича и резис-ора. Дополнительно, с целью защиты от токовых перегрузок, стабилизированный источник снабжен дополнительным ключом, в качестве которого использован оптрон, фототиристср которого подключен через дополнительный диод параллельно ключу, а тачка соединения анода фототиристора с катодом дополнительного диода через нагрузочный резистор подключена к положительно- 30 му полюсу источника питания формирователя управляющих импульсов, фотоиэлучатель оптрона, служащий датчиком перегрузки, через дополнительный конденсатор подключен па- 35 раллельно Выводам для подключения нагрузки. Кроме того„ в качестье датчика перенапряжения использован светоиэлучатель, оптрона, включенный параллельнО Выводам для подключения ® нагрузки через последовательно соединенные реэrrcrop и стабилитрон, В каче зтве нагрузки фототиристора: использована индикаторная лампа, и, наконец, В качестве дополни- 4 тельнОгО клича использОВан транзи стор, который через дополнительный диод подключен параллельно ключу, точка соединения катода диода с коллектором транзистора через ре- щ

sHcTQp соединена с положительным пОлисОм источника питания формироВа тели управляющих импульсов, между коллектором и эмиттером транзистора

Включен делитель напряжения на резисторах, к средней точке которого подсоединена база транзистора, причем В качестве сопротивления, включенногО между базой и эмиттером, использован фотореэистор оптрона, фотоиэлучатель которого последова- 60 тельно с резистором и оптроном подключен к противоположным полюсам указанного источника питания.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема стабилизированного 65 источника постоянного напряжения; на фиг, 2 приведены временные диаг-, раммы, поясняющие работу формирователя управляющих импульсов; на фиг, 3 представлена схема устройства защиты от перегрузки по току; на фиг. 4 -, схема подключения устройства защиты от перенапряжения; на фиг,5 - схема включения лампочкииндикатора перегрузки1 на фиг, б схема включения транзисторного ключа, осуществляющего плавный запуск в момент включения.

Стабилизированный источник содержит силовой управляемый ключ 1, сглаживающий фильтр 2, задающий генератор 3, компаратор 4, усилитель сигнала ошибки 5, источник опорного напряжения б, делитель выходного напряжения 7, диод 8, резистор 9, времязадающий конденсатор 10 и ключ 11 Причем узлы 3, 4, 5, 6 образуют формирователь управляющих импульсов.

Устройство защиты от перегрузки по току содержит оптрон 12, состоящий из TOTHpHcropcL 13 H фотОиэ лучателя 14, дополнительный разделительный диод 15, резистор 16 нагрузку фототиристора, конденсатор 17 и диод 18.

Устройство защиты от перенапряжения содержит резистор 19 и стабилитрон 20, Включенные параллельно конденсатору 17 устройства эащить| от перегрузки по току, устройство индикации перегрузки состоит из лампочки 21, Включенной последовательно с резистором 16, Схема транзисторного ключа содержит транзистор 22, ограничивающий резистор 23, резистор делителя

24, фоторезистор 25 оптрона 26 и фотоиэлучатель 27 этого же оптрона, резистор 28 и стабилитрон 29, В исходном состоянии клич ll замкнут, На инвертирующий вход усилителя 5 поступает отрицательное напряжение питания формирователя управляющих импульсов через ключ

11 и диод 8, при этом усилитель 5 находится В состоянии положительного насыщения. Его Выходное напряжение показано штриховой линией на фйг,2а

{0

4 БахОдитс B В состоянии полОжительИОГО насыщения { U r» 4 ) у фиг у 2 б а

При этом силовой управляемый ключ 1 заперт, и напряжение на выходе rlpeобраэователя равно нулю, При размыкании ключа 11 конденсатор 10, который был заряжен до напряжения, равного Еп с полярностью, указанной на фиг. 1, начинает разряжаться по цепи: {+) конденсатора

10„ корпус, нижнее плечо делителя выходного напряжения 7, разд литель771636 ный диод 8, ограничивающий резистор

9, (-) конденсатора 10. По мере разряда конденсатора 10 напряжение на кижнем плече делителя 7 уменьшается, приближаясь по величине к напряжению опорного источника 6. В какой-то момент времени усилитель 5 выходит из состояния, и напряжение на его выходе становится более отрицательным, На выходе компаратора

4 появляются короткие импульсы, которые являются импульсами отпирания силоного ключа 1. Силоной ключ открывается на короткие интервалы .. времени, в результате чего напряжение на выходе преобразователя намкога возрастает, Нри этом возрастает ка-1$ пряжение ка нижнем плече делителя 7, в результате чего напряжение на выходе усилителя 5 станет более положительным, и длительность импульсов на выходе компаратора 4 будет все 20 время ограничиваться. По мере разряда конденсатора 10 длительность импульсов на выходе компаратора 4 будет постепенно увеличиваться, пока не станет ранка своему установившемуся значению, определяемому сигналом обратной связи с выхода преобразователя, Таким образом, запуск преобразователя будет происходите плавно, в результате чего напряжение ка его вы- ЗО ходе постепенно увеличивается от нуля до .установившегося значения. Длительность переходного процесса можно регулировать подбором емкости конденсатора 10 и сопротивления резисто- Б ра 9, Разделительный диод 8 после процесса запуска отключает запускающую цепочку от входа усилителя, В результате она не оказывает влияние на режим работы усилителя 5 и стабильность выходного напряжения преобразователя.

Другим достоинством предлагаемой схемы запуска являетсн то, что она легко может быть обьедикека с устройством защиты, причем после повторного включения схемы, у которой

4 сработала защита „процесс нарастания, . ыходкого капряжекия преобразователя также будет происходить плавно, После устранения причины перегрузки необходимо замкнуть и разомкнуть ключ 11, в результате чего фототиристор 13 выключится, и начнется процесс плавного запуска преобразователя, как это описано выше.

Для обеспечения отдельной индикации перегрузки по току и перенапряжению могут быть применены два оптрона и две индикаторные лампы,причем обе лампы должны быть отделены от запускающей цепи своими разделительными диодами, Для того, чтобы преобразователь работал только тогда, когда напряжение питания системы управления достигло своего номинального значения, может быть применен транзисторный ключ, управляемый оптроном (фиг. 6}, При этом, пока напряжение питания системы управления „ ниже своего номинального значения, ток через фотоиэлучатель 27 оптрона 26 очень мал, Сопротивление фоторезистора 25 оптрока 26 велико: транзистор 22, включенный параллельно ключу li через разделительный диод 15 открыт и насыщен за счет соответствующе подобранных резисторов смещения 23 и 24. При этом преобразователь за ерт и его выходное напряжение равно нулю.

Например, если в качестве ключа применить фототиристор 13 оптрона 12 (фиг, 3 }, включенный параллельно ключу

11 через двполнителькый разделительный диод 15, в качестве датчика перегрузки по току можно применить фотоизлучатель 14 этого же оптрона

12, Для защиты от перегрузки по току фотоизлучатель 14 оптрока 12 включаем последовательно с конденсатором 17 ка выходе преобразователя.

Для обеспечения двухстороккей про- 60 водимости параллельно и встречно фотоиэлучателю-диоду 14 оптрока 12 включаем диод 18, При перегрузке по току на; выходе преобразователя значительно увеличивается пульсация 65 напряжения, при этом увеличивает« ся ток заряда-разряда конденсатора 17, протекающий через диоды

14 и 18, в результате чего вклю ° чается фототиристор 13 оптрона

12, к силовой ключ 1 запирается.

Защита от перегрузки по току небольшим усложнением может быть легко превращена в комплексную защиту, осуществляющую также и защиту от перенапряжения на выходе преобразова-:.еля (фиг. 4), Для этого паралич:ельно конденсатору 17 ставится цепочка из последовательно включенных резистора 19 и стабилизатора 20„ При увеличении выходного напряжения больше допустимого срабатывает стабилитрок 20, и его ток, протекая через фотоиэлучатель 14 оптрона 12, включает фототиристор

13 оптрона 12. При этом происходит запирание преобразонателя.

Чтобы после срабатывания защиты фототиристор 13 оставался включенным, через него нужно пропускать ток, Это осущестнляется посредством резистора 16. Однако выгоднее в качестве такого резистора или его части использовать лампу 21 (фиг,5), которая одновременно будет являться индикатором перегрузки. Чтобы индикаторная лампа 21 не влияла на режим . запускающей цепочки, она отделена от нее дополнительным разделительным диодом 15, 771636

Редактор E. Абрамова

Составитель В, Круглова

Техред Й.Гаврилешко Корректор,H. Муска

Филиал ППП Патент, r,. Ужгород, ул. Проектная, 4

Эакаэ 6697/60 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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