SU763871A1 - Источник питани с защитой то перегрузки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вторичным источникам электропитани , а более конкретно к полупроводниковым стабилизаторам напр жени  с двойным регулированием - импульсным и линейным , используемым дл  питани  радиоэлектронных устройств, подверженных аварийным состо ни м.

Известен стабилизатор, в котором дл  уменьшени  мощности рассе ни  на регулирующем элементе в режиме короткого замыкани  на усилитель сигнала защиты подают запирающее смещение , пропорциональное выходному напр жению стабилизатора l .

Однако это значительно ухудшает выходную характеристику стабилизатора из-за пропорциональной зависимости максимальной величины выходного тока от выходного напр жени , кроме того, все линейные стабилизаторы обладают сравнительно низким КПД из-за потерь мощности в регулирующем элементе, что особенно сказываетс  при широком диапазоне регулировани  выходного напр жени .

Наиболее близким к изобретению по техническому решению  вл етс  источник питани  с защитой от перегрузки , содержащий подключенный к входным выводам импульсный регул тор напр жени , к выходным выводам которого подключен линеный стабилкзатор напр жени  компансационногс типа,

5 состо щий из включенных последовательно в силовую шину линейного регулирующего элемента и датчика тока, делител  выходного напр жени , подключенного к соединенным последовательно конденсатору фильтра и источнику опорного напр жени , усилител  обратной св зи, неинвертирующий вход которого подключен к выходу делител  выходного напр жени , а выход - ко

5 входу линейного регулирующего элемента , и из блока линейной защиты, выход которого подключен ко входу линейного регулирующего элемента, а вход - к выходу датчика тока 2j .

20 Однако при значительных скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыкани х на выходе импульсный регул тор не успевает снизить напр жение на линейном стабилизаторе

25 всед за выходным и на линейном .регулирующем элементе выдел етс  пикова  мощность, многократно превышающа  номинальную в рабочем режиме. Длительность ее воздействи  определ етс  запаздыванием обратной св зи

в импульсном регул торе и посто нной , времени разр да его выходного фильтра. Сочетание этих факторов приводит к выходу из стро  линейного регулирующего элемента стабилизатора

цель изооретени  повышение надежности защиты стабилизатора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в источнике питани  с защитой от перегрузки в линейный стабилизатор напр жени  введена .цепочка, включенна  параллельно конденсатору фильра и состо ща  из последовательно соединенных первого диода, включенного в пр мом направлении,и конденсатора , точка соединени  которых подключена через введенный стабилитрон к инвертирующему входу усилител  обратной св зи, и через второй введенный диод - ко входу линейного регулирующего элемента, при этом источник опорного напр жени  через верхнее плечо делител  выходного напр жени  зашунтирован третьим введенным диодом.

Быстрое запирание линейного регулирующего элемента, при опасных скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыкани х в нагрузке, на верм  отработки импульсного регул тора напр жени , достигаемое такой защитой, позвол ет снизить пиковую мощность, выдел ющуюс  на линейном регулирующем элементе на врем  ее воздействи  до безопасной величины, чем достигаетс  надежна  защита стабилизатора при всех вида:х перегрузки .

На фиг. 1 изображена электрическа  схема источника питани  с защитой от перегрузок; на фиг. 2 - его нагрузочна  характеристика.

Устройство содержит источник 1 опорного напр жени , делитель выходного напр жени  на резисторах 2 и 3, дифференциальный усилитель 4 обратной св зи, линейный регулирующий элемент 5, конденсатор 6 фильтра, датчик 7 тока и блок 8 линейной защиты , которые образуют линейный стабилизатор 9 напр жени  компенсационного типа, на входе которого включен импульсный регул тор напр жени  10 с обратной св зью с элемента 5. Инвертирующий вход усилител  4 через стабилитрон 11 соединен со средней точкой цепочки, подключенной параллельно выходу стабилизатора , состо щего из последовательно включенных диода 12 и конденсатора 13. При этом средн   точка цепочки 12 и 13 соединена через диод 14 со входом элемента 5, а неинвертирующий вход усилител  4, соединенный с выходом делител  2 и 3, шунтирован.диодом 15. Регул тор 10 содержит ключевой регулирующий элемент 16, выходной фильтр из дроссел  17, конденсатора 18, блокирующего диода 19,

разр дного резистора 20 и устройство, 21 управлени  элементом 16 по сигналу обратной св зи с элемента 5.

На фиг. 2 участок 22 нагрузочной характеристики соответствует г рабочему режиму стабилизатора, участок 23 - режиму медленных перегрузок, участок 24 - быстрому запиранию линейного регулирующего элемента в случае значительных скачкообразных

.. перегрузок и внезапных коротких замыканий на выходе стабилизатора, участок 25 - отпиранию линейного регулирующего элемента после окончани  действи  Зсцциты.

Устройство работает следующим

5 образом. :

При сравнительно медленном увеличении тока в нагрузке выше установленной величины 3,j .выходной сигнал датчика 7 тока поступает на вход

0 устройства 8 линейной защиты, выходной сигнал которого ограничивает проводимость элемента 5 и стабилизатор переходит в режим стабилизации тока по участку 23 (фиг. 2), вЕадер5 жива  перегрузку вплоть до короткого замыкани  в нагрузке. Ток короткого замыкани  3ц.,.,, ввиду действи  устройства 8 линейной защиты, незначительно превышает установленную велиQ чину Зд, напр жение на регулирующем элементе 5 остаетс  в рабочем диапазоне , и как следствие этого, мощность на регулируннцем элементе 5 незначительно превышает номинальную.

В случае значительных скачкообразных перегрузок стабилзатора, вызывающих скачок напр жени  на выходе, превышающий по величине рабочее напр жени  стабилитрона 11, через последний с конденсатора 13 на инвертирующий вход усилител  4 поступает сигнал, вызывающий частичное запирание элемента 5. Это приводит к еще большему падению напр жений на выходе стабилизатора и усиливает действие обратной св зи. Выходна  характеристика стабилизатора в этом случае имеет вид участка 24 (фиг. 2). В конце лавинообразного процесса выходное

напр жение и ток стабилизатора равны нулю, а к закрытому элементу 5 прилагаетс  полное выходное напр жение регул тора 10. Так как оно значительно превышает напр жение на элементе

5 в рабочем режиме.,устройство 21 закрывает элемент 16, и конденсатор 18 начинает разр жатьс  через резистор 20, Уменьшение напр жени  вызывает ускоренный разр д конденсатора 13 чечерез диод 14 до уровн  равного рабочему напр жению элемента 5, при котором дальнейшее уменьшение напр жени  прекращаетс  ввиду включени  регул тора 10. Ускоренный разр д конденсатора 13 обеспечивает малое врем 

восстановлени  рабочего режима стабилизатора . Дальнейший разр д конденса тора 13 происходит через стабилитрон 11 на входное сопротивление усилител  4 и при достижении уровн  меньшего , чем рабочее напр жение стабилитрона 11, действие обратной св зи прекращаетс . Усилитель 4 открывает элемент 5 и стабилизатор по участку 25 нагрузочной характеристики переходит в рабочую точку на участке 23 (фиг. 2), При сн тии перегрузки стаблизатор автоматически возвращаетс  на участок 22 в рабочий режим. Максимальна  мощность на элементе 5 выдел етс  в момент скачка перегрузки или короткого замыкани  в нагрузке. Ее величина определ етс  током перегрузки и максимальным напр жением на элементе 5 перед его закрытием, равным сумме рабочего напр жени  на элементе 5 и напр жени  стабилитрона 11. Так как последнее может быть выбрано относительно небольшим, то пикова  мощность на элементе 5 незначительно превышает мощность в рабочем режиме. Длительность ее воздействи  зависит от быстродействи , усилител  4 и времени выключени  элемента 5 и практически не превосходит нескольких МКС.

Claims (2)

1.Катаев В.Е. и Левинзон С.В. Электрическа  защита полупроводниковых , источников питани . М., Св зь 1977, с.89, рис. 3,146.

2.Баль к В.И. и др. Стабилизатор тока и напр жени  с широким диапазоном регулировани . - Приборы и техника эксперимента, h 1, 1974, с.155156 .

25

У8.

Л/Лг

УЗ У,ь