SU696434A1 - Источник питани с защитой - Google Patents

Description

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Изобретение относитс  к области электропитани  радиоэлектронных уст ройств и может быть использовано в системах электропитани  различной радиотехнической аппаратуры, аппарат ры автоматики, вычислительной и изме рительной техники. Известен источник питани  с защитой по минимальному значению напр жени  в котором задержку работы защиты обеспечивает реле времени 1 . Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл ет с  источник питани  с защитой, содержащий вторичный блок питани ,вход и выход которого имеют общую точку, блок дл  защиты с минимальным преде лом выходного напр жени  источника питани , состо щий из датчика защигы ,входные выводы которого подк.гаочен к выходным выводам вторичного б.лока питани , а выход подключен к управл ющему входу вторичного блока питани , из узла включени  защиты, выходом подключенного к управл ющему входу датчика защиты, а входом - к входным выводам источника и из питающего узла 2 . Недостатком известного источника  вл етс  то, что в нем включение защиты (защиты по минимальному значению ) происходит не точно в момент входа вторичного.блока питани  в номинальный режим,а,как правило, позднее , т.к. задержка в слючени  защнты больше, чем она нужнафакти 1ёСКИ . Это объ сн етс  тем, что при расчете реле времени исход т из того, чтобы врем  задержки было равно и.пи больше времени входа в режим вторичного блока питани  при 1Ьамом неблагопри тном сложении допусков на параметры реле времени и вторичного блока питани ; т. е. расчет производитс  таким образом, что и в том случае, если вторичный блок питани  будет иметь наиболее возможное дл  него врем  входа в номинальный режим, а выдержка реле времени при этом получаетс  минимальной, врем  задержкл не должно быть меньше времени входа вторичного блока питани  в номинальный режим. Целью изобретени   вл етс  повышение временной точности включени  защиты и.обеспечение возможности использовани  вторичных блоков питани , как с общей точкой между входом и выходом, так и без нее.

Поставленна  цель достигаетс  тем 4TOj в источнике питани  с защитой узел включени  защиты выполнен на дифференцирующем операционном усилителе , двух транзисторах разного типа проводимости, диоде, исполнительном элементе с функцией запоминани , интегрирующей RC цепи, резисторах и конденсатора, при этом инвертирующий вход дифференцирующего операционного усилител  через первый и второй конденсаторы подключен соответственно к выходу вторичного блока питани  и к выходу интегрирующей RC цепи, входом св занной с входным выводом вторичного блока питани , а выход дифференцирующего операционного усилител  через первый резистор подключен к базе первого транзистора и через-диод, включенный в пр мом направлении - к- эмиттеру этого транзистора и одной из обкладок третьего конденсатора, друга  обкладка которого соединена с общей шиной, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора и к одному из выводов второго резистора , другой вывод которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора подключен к пита- ющему узлу, а эмиттер подключен ко входу исполнительного элемента с функцией запоминани  выходом подключенного к управл ющему входу датчика защиты. Кроме того, в узел включени  защиты введен оптроНгВ качестве его фотоприемника использован резистор интегрирующей RC цепи, свободный конец которой подключен к выходу питающего узла, а вход интегрирующей НС цепи через, фотодатчйк Ъптрона и через ограничивающий резисто при питающей сети посто нного тока подключен к входным выводам вторичного блока питани , а при сети переменного тока мевду входными выводами источника питани  и светодиодом оптрона введен выпр мительный мост, а исполнительный элемент с функцией запоминани  узла включени  защиты выполнен на оптронном тиристоре, светодиод которого через третий резитор включен между эмиттером второ .го транзистора и питающим узлом, а его тиристор  вл етс  выходом исполнительного элемента с функцией запоминани .

Н4 фиг. 1 схематически представлен источник питани  с защитой, в котором используетс  вторичный блок питани , имеющий общую точку между входом и выходом, а первична  сеть питани  - сеть посто нного тока; на фиг. 2 - источник питани  с защитой в котором используетс  вторичный блок питани ,вход и выход которого изолированы между собой, а первична  сеть - также сеть посто нного

тока; на фиг. 3 - источник питани  с защитой, в котором также использован вторичный блок питани  с изолированными между собой входом и выходом но первична  сеть - сеть переменного напр жени .

Примеры конкретного осуществлени  изобретени  даны дл  варианта положительной пол рности выходного напр жени  вторичного блока питани .

Вход вторичного блока питани  1 гГодключен к первичной сети, а выход к нагрузке и к блоку дл  защиты 2, Вло-к дл  защиты 2 содержит датчик защиты 3, узел включени  защиты 4 и питающий узел 5. Дифференциальный операционный усилитель 6 выполнен на базе интегральной микросхемы. Между его выходом и инвертирующим входом включен резистор 7. Выход усилител  6 через резистор 8 соединен с базой транзистора 9 (типа проводимости п-р-п) и через диод 10 с конденсатором 11 и эмиттером транзистора 9. Коллектор транзистора 9 подключен к нагрузочному резистору 12 и базе транзистора 13 (типа р-п-р включенного по схеме эмиттерного повторител . Эмиттер транзистора 13 через резистор 14 подключен к светодиоду тиристорного оптрона 15 (исполнительный элемент). К инвертирующему входу усилител  6 подключены два конденсатора 16 и 17. Противоположный вывод конденсатора 16 подключен к выходу вторичного блока питани  1, интегрирующа  RC-цепь состоит из конденсатора 18 и резистора 19,- противоположный вывод которого подключен ко входу вторичного блока питани . На фиг. 2 и 3 в узел включени  защиты 4 введен оптрон 20, фотодатчик которого через ограничивающий резистор 21 и через выпр мительный мост - 22 подключен к входным выводам вторичного блока питани  1.

Источник работает следующим образом: при подаче на вторичный блок питани  1 напр жени  первичной сети Сфиг. 1 )на его выходе по вл етс  .. напр жение, которое одновременно поступает на нагрузку на датчик защиты 3 и узел включени  защиты 4, Датчик защиты 3 начнет работать не сразу, а после поступлени  на его управл ющий вход сигнала от узла вклчени  защиты 4. этот.узел подает на датчик защиты разрешающий сигнал после входа вторичного блока питани  1 в номинальный режим. Этот сигнал возникает следующим образом: нарастающее с момента включени  вторичного блока питани  выходное напр жение диференцируетс  операционным усилителем .

Выходное напр жение дифференцирующего операционного усилител  подаетс  на базу транзистора 9 (через

резистор 8) и на эмиттер этого транзистора (через диод 10). Пол рност этого напр жени  (здесь и далее имеетс  ввиду пол рность относительно общей шины) в данном варианте отрицательна . Величина напр жени  отрицательной пол рности на базе транзистора 9 оказываетс  большей, чем на его эмиттере, так как в результате зар да конденсатора 11 на диоде.10 создаетс  некоторое падение напр же ни . На резисторе 8 падени  напр жени  не возникает, так как ток базы транзистора 9 отсутствует, и поэтому транзистор 9 находитс  в закрытом состо нии. При нарастании выходного напр жени  вторичного блока питани  1 напр жение на выходе усилител  б, а значит, и на базе транзистора 9, станет понижатьс , стрем сь к нулю, напр жение на эмиттере этого транзисТ ра остаетс  на том уровне, др ко,торого зар жалс  конденсатор 11, Между базой и эмиттером возникает разность потенциалов, отпирающа  этот транзистор, и конденсатор il разр жаетс  через открывшийс  транзистор 9 и резистор нагрузки 12. Ток базы транзистора 9 ограничиваетс  резистором 8. Образующеес  напр жение на резисторе 12 (за счет тока разр да конденсатора 11) повтор етс  эмиттерньи4 повторителем, собранным на транзисторе 13. Через ограничительный резистор 14 и светодиод оптронного тиристора 15 пройдет импульс тока,в результате чего тиристор оптрона 15 включитс  и датчик защиты начнет работать .В дальнейшем при работе источника питани  датчик защиты остаетс  включенным,так как тиристор оптрона 15,включившись,уже не требует управл ющего воздействи  со стороны своего светодиода.

Коли после подачи напр жени  питани  на вторичный блок последний не станет работать вследствие неисправности 3 Heiif самом или вследствие коtJOTKoro замыкани  его выхода,вызванного .неисправностью в цеп х нагрузки, на-входной конденсатор 16 сигнала нарастающего напр жени  не поступит. JSfia включени  датчика защиты в том случае используетс  втора  входна  цепь дифференцирующего операщюнного усилител  (со стороны конденсатора 17) . .

В ш;:точнике питани , вторичный блок питани  которого имеет св зь .с выходом (фиг. 1) через резистор 19 начнет зар жатьс  конденсатор 18 и нарастающее на этсм конденсаторе напр жение, дифференциру сь операционным усилителем (при этом работает конденсатор 17) обусловит включение тиристора оптрона 15. Датчик защиты 3 включившись, обнаружит отсутствие (или недостаточную величину) вч

ходного напр жени  вторичного блока питани  1 и сработает.

При использовании в источнике питани  с защитой вторичного блока питани , вход и выход которого изолированы между собой (фиг. 2 и фиг. 3), резистор интегрирующей RC-цепи подключаетс  уже не ко входу вторичного блока питани , а к питгиощему узлу 5. До подачи напр жени  первичной сети Q на вторичный блок питани  (даже если питающий узел 5 уже работает), напр жение на конденсаторе 18 не нарастает , так как величина сопротивлени  (фотоприемника (резистор 19 RC-цепи ) оптрока 20 при этом очень боль5 ша . Но при включении вторичного блока питани  в первичную сеть фотодатчик оптрона 20 подсветит фотоприемник, величина сопротивлени  его резко уменьшитс  и на конденсаторе 18 начнет нарастать напр жение от питающего узла, 5, что обеспечит включение датчика защиты.

На вход дифференцирующего операционного усилител  сигналы поступают 5 по обеим входным цеп м, но так как посто нна - времени интегрирующей . RC-цепи выбираетс  значительно меньшей минимально возможного времени нарастани  выходного напр жени  вторичного блока питани , то при нормальной работе последнего, втора  входна  Цепь дифференциального операционного усилител  не вли ет на момент включени  датчика защиты. 5 Ток фотодатчика оптрона 20 определ етс  ограничивающим резистором 21 (при заданном напр жении, сети). в случае использовани  сети переменного тока (фиг.З) фотодатчик оптрона 20 и резистор 21 по.цключаютс  ко входу вторичного блока питани  через выпр мительный мост 22.

Изобретением достигаетс  повышение временной точности включени  датчика защиты после подачи напр жени 

первичной сети на вторичный блок питани  и входа последнего в номинальный режим - независимо от скорости этого процесса и вли ни  дестабилирующих фактсйров. Таким образом, осуществл етс  автоматическое включение защиты синхронно со входом питани  в номинальный .

В случае, если после включени 

вторичного блока питани  его выходное напр жение не по витс , вследствие неисправности в нем самом или короткого замыкани  его выхода (например , со стороны нагрузки) узел

включени  защиты включит датчик защиты раньше, чем при исправном вторичном блоке Питани , так как посто нна  времени интегрирующей RC- цепи выбираетс  значительно меньшей чем минимально возможное врем  входа вторичного блока питани  в номинальный режим. Таким образом, уменьшаетс  врем  возможной перегрузки вторичного блока питани .

Обеспечение своевременности включени  защиты источника питани  с защитой В аварийной ситуации, особенно в случае ее возникновени  сразу же после его включени , повышает надежность как питаемой аппаратуры, так и самого источника питани .

Claims (3)

1. Источник питани  с защитой, содержащий вторичный блок питани , вход и выход которого имеют общую точку, блок дл  защиты с минимальным пределом выходного напр жени  источника питани , состо щий из датчика защиты, входные выводы которого подключены к выходным выводам вторичного блока питани , а вьаход подключен к управл ющему входу вторичного блока питани , из узла включени  защиты , выходом подключенного к управл ющему входу датчика,,: защиты, а входом - к входным выводам источника и из питающего узла,отличающийс  тем, что, с целью повышени  временной точности включени  защиты, узел включени  защиты выполнен на дифференцирующем операционном усилителе, двух транзисторах разного типа проводимости, диоде, исполнительном элементе-с функцией запоминани , интегрирующей RC-цепи, резисторах и конденсаторах, при этом инвертирующий вход дифференцирующего операционного усилител  через первый и второй конденсаторы подклю чей соответственно к выходу вторичного блока питани  и .к выходу интегрирующей RC-цепи, входом св занной с входным выводом вторичного блока питани , а выход дифференцирующего операционного усилител  через первый резистор подключен к базе первого транзистора и через диод, включенный в пр мом направлении - к эмиттеру этого транзистора и одной из обкладок третьего конденсатора, друга  обклаДка которого соединена с общей шиной, коллектор первого транзистора

подключен к базе второго транзистора и к одному из выводов второго резистора , другой вывод которого соединен с общей шиной, коллектор второго транзистора подключен к питающему узлу, а эмиттер подключен ко входу исполнительного элемента с функцией запоминани , выходом подключенного к управл ющему входу датчика защиты.

2.Источник питани  с защитой по П. 1, отличающийс   тем,

что, с целью обеспечени  возможности использовани  вторичных блоков питани , как с общей точкой.между входом и выходом, так и без нее, в

с узел включени  защиты введен оптрон , причем в качестве его фотоприемника использован резистор интегрирующей КС-цепи, свободный конец которой подключен к выходу питающего узла, а вход интегрирующей RC-цепи через фотодатчик оптрона и через ограничивающий резистор при питающей сети посто нного тока подключен к входньлм выводам вторичного блока питани , а при сети перемен5 ного тока между входными выводами источника питани  и светодиодом оптрона введен выпр мительный мост.

3.Источник питани  с защитой попп. 1и2, отличающий0 с   тем, что(исполнительный элемент с функцией запоминани  узла включени  защиты выполнен на оптронном тиристоре, светодиод которого через третий резистор включен между эмит5 тером второго транзистора и питающим узлом, а его тиристор  вл етс  выходом исполнительного элемента с функцией запоминани .

Примечание: формула от0 коррректирована в соответствии с прототипом.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 5 1. Гейман Г. В.., Затычный А. А.. Датчики релейно-транзисторного типа дл  непрерывного контрол  уровней выходных напр жений стабилизированных выпр мителей, Вопросы радиоf электроники , сери  ОТ, вып. 21, 1969.

2. Унифицированные блоки питани  (УБП) ЕС ЭВМ ЩКО 323.032.ТУ.