SU1029168A1

SU1029168A1 - Stabilized power source with complex protection

Info

Publication number: SU1029168A1
Application number: SU823378929A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иосифович Романенко; Михаил Алексеевич Девятов; Евгений Петрович Куляпин; Василий Иванович Шаров
Original assignee: Предприятие П/Я В-8769
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1982-01-04
Publication date: 1983-07-15

Abstract

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТОЙ, содержащий импульсный регул тор напр жени с соответствующим узлом обрат ной св зи и выходной линейный стаби-. лизатор напр жени , вход которого подключен к выходу импульсного регул тора , при этом линейный стабилизатор состоит из последовательного регулирующего элемента, узла защиты от )ЗЙАЙ . г и Г-, -, - 4,г. siiC ТГХЯгЧГГг;д.| перегрузки по току с датчиком тока, включенньал последовательно с yKi aiaHным регулирующим элементом, и усилительного узла обратной св зи, выполненного на дифференциальном усилите ле , неинвертирующий вход которого шунтирован диодом и подключен к выходу выходного делител напр жени , . в цепь которого включен источник опорного напр жени , отличающ и и с тем, что, с цепью повышени надежности путем снижени мощности рассе ни на регулирующем элементе линейного стабилизатора при больших и быстрых выбросах входного напр жени , в него введен стабилитрон , включенный между инвертирующим входом дифференциального усилител линейного стабилизатора и выходом : импульсного регул тора, а входы узла обратной св зи импульсного регул тора подключены к регулирующему элементу линейного стабилизатора.A STABILIZED POWER SUPPLY WITH COMPLEX PROTECTION, containing a pulse voltage regulator with an appropriate feedback node and an output linear stabilizer. voltage regulator, the input of which is connected to the output of the pulse regulator, wherein the linear stabilizer consists of a sequential regulating element, protection unit from) ZYAI. g and G-, -, - 4, g. siiC THCHGHYYY; e. | current overload with a current sensor, connected in series with the yKi aiaH regulating element, and an amplifier feedback unit, made on a differential amplifier, the non-inverting input of which is bypassed with a diode and connected to the output of the voltage output divider. the circuit of which includes a source of the reference voltage, which is also distinguished by the fact that, with a chain of increasing reliability by reducing the power dissipated on the regulating element of the linear stabilizer with large and fast surges of the input voltage, a zener diode connected between the inverting input of the differential the amplifier of the linear regulator and the output of the: pulse regulator; and the inputs of the feedback node of the pulse regulator are connected to the regulating element of the linear regulator.

Description

Изобретение относитс к электротехнике ,и может найти применение во вторичных источниках электропитани радиоэлектронных устройств. Известен источник питани с двойным регулированием с защитой от перегрузки 13«Недостатком его вл етс то, что при значительных выбросах входного напр жени , скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыкани х на выходе, импульсный регул тор изза запаздьшани обратной св зи не успевает обеспечить посто нства напр жени на регулирующем элементе Линейного стабилизатора, вследствие чего на нем выдел етс значительна пикова мощность, многократно npe- восход ща номинальную в рабочем режиме, и источник выходит из стро Наиболее близким к изобретению вл етс стабилизированный источник питани с комплексной защитой, содержащий импульсный регул тор напр жени с соответствующим узлом обратной- св зи И выходной линейный стабилизатор напр жени , вход которого подключен к выходу импульсного регул тора , при этом линейный стабилизатор состоит из последовательного регулирующего элемента, узла защиты от перегрузок по току с датчиком тока , включенным последовательно с указанным регулирующим элементом, и усилительного узла обратной св зи, выполненного на дифференциальном уси лителе, неинвертирующий вход которого шунтирован диодом и подключен к выходу выходного делител напр жени в цепь которого включен источник опорного напр жени 23 Известный стабилизированный источ ник обеспечивает быстрое запирание линейного регулирующего элемента при опасных скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыкани х в нагрузке на врем отработки импульсн го регул тора напр жени , что позво л ет снизить пиковую мощность, выде л ющуюс на линейном регулирующем элементе на врем ее воздействи до безопасной величины, чем достигаетс надежна защита источника при всех видах перегрузки по выходу. Как и предыдущий источник, он обеспечивае надежное функционирование и при сравнительно медленном увеличении на значительную величину входного н пр жени . Однако при значительных по ампли туде быстрых выбросах входного напр жени импульсный регул тор не успевает удержать неизменным напр жение на входе линейного стабилизат ра и на линейном регулирующем элеме те выдел етс пикова мощность, мно гократно превышающа номинальную в рабочем режиме. Длительность ее воз действи определ етс запаздыванием обратной св зи в импульсном регул торе и длительностью выброса выходного напр жени . Сочетание этих факторов приводит к выходу из стро линейного регулирующего элемента стабилизатора. Цель изобретени - повышение надежности путем снижени мощности рассе ни на регулирующем элементе линейного стабилизатора при больших и быстрых выбросах входного напр жени . Поставленна цель достигаетс тем, что в стабилизированный источник питани с комплексной защитой, содержащий импульсный регул тор напр жени с соответствующим узлом обратной св зи и выходной линейный стабилизатор напр жени , вход- которого подключен к выходу импульсного регул тора, при этом линейный стабилизатор состоит из последовательного регулирующего элемента, узла защиты , от перегрузки по току с датчиком тока , включенным последовательно с указанным регулирующим элементом, и усилительного узла обратной св зи, выполненного на дифференциальном .усилителе , неинвертирующий вход которо-. го шунтирован диодом и подключен к выходу выходного делител напр жени , в цепь которого включен источник опорного напр жени , введён стабилитрон , включенный между инвертирующим входом дифференциального усилител линейного стабилизатора, и выходом импульсного регул тора, а входы узла обратной св зи импульсного регул тора подключены к регулирующему элементу линейного стабилизатора. На фиг.1 представлена функциональна схема стабилизированного источника питани с комплексной защитой; на фиг.2 - его нагрузочна характеристика . Устройство содержит источник, опорного напр жени 1, 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, блок 8 линейной защиты и шунтирук щий диод 9, которые образуют линейный стабилизатор 10 напр жени компенсационного типа, на входе которого включен импульсный регул тор 11 напр жени с обратной св зью с элемента 5. Инвертирующий вход усилител 4 через стабилитрон 12 соединен с входом элемента 5, а неинвертирующий вход, соединенный, с выходом делител 2 и 3/ шунтирован диодом 9. Регул тор 11 содержит ключевой регулирующий элемент 13, выходной фильтр из дроссел 14, конденсатора 15, блокирующего диода.16, разр дного резистора 17 и устройство 18The invention relates to electrical engineering, and can be used in secondary sources of electrical power for electronic devices. A dual-regulated power supply with overload protection is known. 13 "The disadvantage is that with significant input voltage surges, abrupt overloads and sudden short-circuits at the output, the pulse regulator does not have time to provide a constant voltage on the regulating element of the Linear Stabilizer, as a result of which significant peak power is released on it, many times npe-rising nominal in the operating mode, and the source goes out of line. Close to the invention is a stabilized power supply with complex protection, containing a pulse voltage regulator with an appropriate feedback node AND an output linear voltage regulator whose input is connected to the output of a pulse regulator, while the linear stabilizer consists of a series regulating element, overcurrent protection node with a current sensor connected in series with the specified regulating element, and an amplifier feedback node, made on the diff A potential amplifier whose non-inverting input is shunted by a diode and connected to the output of an output voltage divider. The reference voltage source is connected to the circuit 23. A well-known stabilized source ensures fast locking of the linear regulating element during dangerous intermittent overloads and sudden short circuits in the load during the working time. pulse voltage regulator, which allows to reduce the peak power released on the linear regulating element at the time of its action to pretensioners value than achieved reliable source protection for all types of output overload. Like the previous source, it provides reliable operation and with a relatively slow increase of the input voltage on a significant amount. However, when the input voltage is significant in amplitude, the pulse regulator does not manage to keep the voltage at the input of the linear regulator unchanged and a peak power is released on the linear regulating element, which is several times higher than the rated power. The duration of its action is determined by the delay in feedback in the pulse controller and the duration of the output voltage spike. The combination of these factors leads to the failure of the linear regulating element of the stabilizer. The purpose of the invention is to increase reliability by reducing the power dissipated on the regulating element of the linear stabilizer with high and fast input voltage spikes. The goal is achieved by the fact that a stabilized power source with complex protection, containing a pulse voltage regulator with an appropriate feedback node and an output linear voltage regulator, the input of which is connected to the output of the pulse regulator, while the linear stabilizer consists of a control element, a protection node, against overcurrent with a current sensor connected in series with the specified control element, and an amplifying feedback node made and a differential amplifier, a non-inverting input of which. goded by a diode and connected to the output of an output voltage divider, the circuit of which includes a voltage source, a zener diode inserted between the inverting input of the differential amplifier of the linear regulator and the output of the pulse regulator, and the inputs of the feedback node of the pulse regulator are connected to regulating element of the linear stabilizer. Fig. 1 is a functional diagram of a stabilized power supply with complex protection; 2 shows its load characteristic. The device contains a source, a reference voltage 1, an output voltage divider on resistors 2 and 3, a differential feedback amplifier 4, a linear regulating element 5, a filter capacitor 6, a current sensor 7, a line protection unit 8, and a shunt diode 9, which form a linear stabilizer 10 of the voltage compensation type, the input of which includes a voltage pulse regulator 11 with feedback from the element 5. The inverting input of the amplifier 4 through the Zener diode 12 is connected to the input of the element 5, and the non-inverting input is connected The divider 2 and 3 are shunted by a diode 9. The regulator 11 contains a key regulating element 13, an output filter from Drossel 14, a capacitor 15, a blocking diode.16, a discharge resistor 17, and a device 18

управлени элементом l3по сигналу обратной св зи с элемента 5.control element l3 on the feedback signal from element 5.

Участок 19 нагрузочной характеристики соответствует рабочему режиму источника питани , участок 20 - режиму медленных перегрузок; участок 21 - быстрому запиранию линейного регулирующего элемента в случае значительного скачкообразного увеличени входного напр жени , участок 22быстрому за.пиранию линейного регулирующего элемента при значительных скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыкани х на выходе источника питани , участок 23 - отпиранию линейного регулирующего элемента после окончани действи защит ( фиг. 2).Section 19 of the load characteristic corresponds to the operating mode of the power source, section 20 - to the mode of slow overloads; section 21 - fast locking of the linear regulating element in case of a significant jump in input voltage, section 22 of fast locking of the linear regulating element during significant discontinuity overloads and sudden short circuits at the output of the power supply, section 23 - unlocking the linear regulating element after the end of the protections (Fig. 2).

Устройство работает следующим образом .. .The device works as follows.

При сравнительно медленном увеличении тока в нагрузке выше устанс вленной величины О-j вплоть до короткого замыкани выходной сигнал датчика 7 тока поступает на устройство 8 линейной защиты, выходной сигнал которого ограничивает проводимость элемента 5, и источник питани пере ,ходит в режим стабилизации тока по участку 20. Ввиду незначительного превышени тока короткого замыкани установленной величины 35 бла- , годар действию устройства 8 линейной защиты мощность на регулирующем элементе 5 незначительно превышает номинальную.With a relatively slow increase in the current in the load above the established value O-j up to a short circuit, the output signal of the current sensor 7 is fed to the device 8 line protection, the output signal of which limits the conductivity of the element 5, and the power source switches to the current stabilization mode in the section 20. Due to a slight short-circuit current overshoot of a set value of 35, due to the action of the linear protection device 8, the power on the regulating element 5 is slightly higher than the nominal.

В случае значительного скачкообразного увеличени напр жени на выходе устройства, превышающего по величине рабочее напр жение стабилитрона 12, через последний протекае ток, обуславливающий по вление на выходе усилител 4 сигнала, привод щего к частичному запиранию элемент 5.- ПЬаледующее уменьшение напр жени на -выходе источника питани усиливает действие обратной св зи, выходна характеристика источника питани в этом случае имев: вид участка 21 (фиг.2). В-конце лавинообразного процесса выходное напр жение и ток источника питани равны нулю, а к закрытому элементу 5 прикладываетс полное выходное напр жение регул тора 11. Так как оно значительно превышает напр жение на элементе 5 в рабочем режиме, устройство 18 закрывает элемент 13 и конденсатор 15 начинает разр жатьс через резистор 17 до уровн , равного рабочему напр жению элемента 5, при котором дальнейшее уменьшение напр жени прекращаетс , ввиду включени регул тора 11. При этом прекращаето действие обратной св зи через стабилитрон 12, усилитель 4 открывает элемент 5 ,и источник питани переходит в рабочую точку на участке 19 (фиг.2). Аналогично происходит работа устройства в случае значительных скачкообразных перегрузок источника 11итани , вызывающих ркачок напр жени на выходе. В этом случае траектори рабочей точки соответствует участкам 22 и 23 (фиг.2). При сн тии перегрузки источник питани автоматически возвращаетс на участке 19 в рабочий режим Максимальна мощность на элементе 5 выдел етс в момент скачка перегрузк короткого замыкани в нагрузке или значительного увеличени напр жени на входе устройства. Бе величина определ етс током перегрузки и максимальным напр жением на элементе 5 перед его закрытием, равным напр жению стабилитрона 12. Так как последнее выбираетс незначительно превышающим величину напр жени на элементе 5 в рабочем режиме, то пико ва мощность, выдел юща с на эле- менте 5, незначительно превышает мощность в рабочемрежиме. Длительность ее воздействи пропорциональна быстродействию усилител 4 и времени выключени элемента 5 и практически не превосходит единиц микросекунд.In the case of a significant jump-like voltage increase at the output of the device, exceeding the operating voltage of the Zener diode 12, a current flows through the last flow, causing the output of the amplifier 4 signal at the output, leading to partial locking of the element 5.- Failing decrease of the voltage at the output The power supply enhances the feedback action, the output characteristic of the power supply in this case having: view of section 21 (Fig. 2). At the end of the avalanche-like process, the output voltage and current of the power source are zero, and the total output voltage of the regulator 11 is applied to the closed element 5. Since it significantly exceeds the voltage on the element 5 in the operating mode, the device 18 closes the element 13 and the capacitor 15 begins to discharge through the resistor 17 to a level equal to the operating voltage of the element 5, at which the further decrease in voltage is stopped, due to the activation of the regulator 11. At the same time, the feedback action through the stabilizer stops n 12, amplifier 4 opens member 5, and a power source switches the working point on the portion 19 (Figure 2). Similarly, the device operates in the event of significant intermittent overloads of the source of titanium, causing voltage jumps at the output. In this case, the working point trajectory corresponds to sections 22 and 23 (FIG. 2). When the overload is removed, the power source automatically returns in section 19 to the operating mode. Maximum power on the element 5 is released at the moment of a short circuit overload in the load or a significant increase in voltage at the input of the device. If the value is determined by the overload current and the maximum voltage on the element 5 before it is closed, equal to the voltage of the Zener diode 12. Since the latter is chosen slightly higher than the voltage on the element 5 in the operating mode, the peak power allocated to the element 5, slightly exceeds the power in the working mode. The duration of its action is proportional to the speed of the amplifier 4 and the time off element 5 and almost does not exceed the units of microseconds.

Благодар быстрому запиранию линейного регулирующего элемента как при опасных выбросах входного напр жени , так и при скачкообразных перегрузках и внезапных коротких замыкани х организуетс така защита, котора позвол ет снизить до безопасной величины пиковую мощность, выдел ющуюс на линейном регулирующем элементе на врем отработки импульсного регул тора, чем достигаетс надежна комплексна защита источника питани при авари х в системе электропитани как со стороны первичного источника, так и со сторотл питаемой радиоэлектронной аппаратуры , вмест.е с тем источник питани обеспечивает защиту нагрузки от перенапр жений даже в случае выхода из стро (пробо ) ключевого регулирующего элемента, имеющего наиболее т желый режим работы, что при питании радиоэлектронной ппаратуры часто имеет решающее значение.Due to the fast locking of the linear regulating element, both at dangerous surges in the input voltage, as well as at sudden overloads and sudden short circuits, such protection is organized, which allows reducing to a safe value the peak power released on the linear regulating element during the working time of the impulse regulator which provides reliable integrated protection of the power source in case of accidents in the power supply system both from the side of the primary source and from the radio-powered storotl The electronic equipment, however, the power source provides protection of the load from overvoltages even in the event of failure of the (key) key regulating element, which has the heaviest mode of operation, which is often of decisive importance in powering the electronic equipment.

//

.г.g

кз JSvxkz jsvx

Claims

STABILIZED POWER SUPPLY WITH INTEGRATED PROTECTION, containing a switching voltage regulator with a corresponding feedback unit and an output linear sta-. a voltage isolator, the input of which is connected to the output of the pulse regulator, while the linear stabilizer consists of a series regulating element, an overcurrent protection unit with a current sensor, connected in series with the specified regulating element, and a feedback amplifier unit made on a differential amplifier, non-inverting the input of which is shunted by a diode and connected to the output of the output voltage divider, the circuit of which includes a reference voltage source, characterized in that, with int In order to increase reliability by reducing the dissipation power on the regulating element of the linear stabilizer at large and fast surges of the input voltage, a zener diode is inserted into it, connected between the inverting $ input of the differential amplifier of the linear stabilizer and the output of the pulse regulator, and the inputs of the feedback node of the pulse regulator are connected to regulating element of a linear stabilizer.

U-> 1029168

ABOUT

Ό

1029: