RU1772797C

RU1772797C - Overcurrent-protected electric power supply source

Info

Publication number: RU1772797C
Application number: SU904805349A
Authority: RU
Inventors: Николай Афанасьевич Горяйнов
Original assignee: Специальное конструкторское бюро Производственного объединения "Коммунар"
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1992-10-30

Abstract

Использование: дл электропитани мощных радиоэлектронных устройств широкого назначени . Сущность изобретени 1 устройство содержит стабилизатор посто нного напр жени с защитой по току, источник дополнительного напр жени , регулирующий транзистор и п ть резисторов . По отношению к прототипу в устр-во введены транзистор, диод, два стабилитрона , еще четыре резистора и источник вспомогательного напр жени с пол рностью, противоположной пол рности источника дополнительного напр жени . Защита по току осуществл етс без отдельного датчика тока в силовых токовых шинах. Потери мощности минимальны. Устр-во имеет высокий КПД. 1 ил.Usage: for power supply of high-power radio electronic devices for a wide range of purposes. SUMMARY OF THE INVENTION 1 device comprises a DC voltage stabilizer with current protection, an additional voltage source, a regulating transistor, and five resistors. In relation to the prototype, a transistor, a diode, two zener diodes, four more resistors and an auxiliary voltage source with a polarity opposite to the polarity of the additional voltage source are introduced into the device. Current protection is carried out without a separate current sensor in the power current buses. Power losses are minimal. The device has a high efficiency. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к устройствам вторичного электропитани и может быть использовано дл питани мощных радиоэлектронных устройств широкого назначени .The invention relates to secondary power supply devices and can be used to power high-power electronic devices for a wide range of purposes.

Цель изобретени - повышение КПД источника электропитани с защитой от перегрузок го току путем исключени пр мого контрол величины тока нагрузки.The purpose of the invention is to increase the efficiency of a power supply with overcurrent protection by eliminating direct control of the load current.

На чертеже представлена упрощенна электрическа схема источника электропитани с защитой от перефузок по току.The drawing shows a simplified electrical diagram of a power supply with protection against current overcurrents.

Источник электропитани содержит стабилизатор 1 напр жени , регулирующий транзистор 2, источник 3 напр жени положительной пол рности, источник 4 напр жени отрицательной пол рности, транзистор 5, резисторы 6...14, стабилитроны 15,16, диод 17, входна и выходна клеммы 18, 19 источника питани , обща шина 20, конденсатор 21 частной коррекции, источник 22 входного напр жени , конденсатор 23 фильтра, нагрузку 24.The power supply contains a voltage stabilizer 1, a regulating transistor 2, a positive polarity voltage source 3, a negative polarity voltage source 4, a transistor 5, resistors 6 ... 14, zener diodes 15.16, a diode 17, input and output terminals 18, 19, power supply, common bus 20, private correction capacitor 21, input voltage source 22, filter capacitor 23, load 24.

Коллектор регулирующего транзистора 2 соединен с входной клеммой 18 источника электропитани и выходом источника 22 входного электропитани , база - с выходом стабилизатора 1 напр жени и первым выводом резистора 7, а эмиттер - с выходной клеммой источника электропитани , вторым выводом резистора 7 и через последовательно соединенные резисторы 8 и 9 с общей шиной 20 источника электропитани и первым входом стабилизатора 1 напр жени , вход обратной св зи которого соединен с точкой соединени резисторов 8 и 9, а вход токовой защиты - с точкой соединени первых выводов резисторов 10 и 12. Выход источника 4 напр жени отрицательной пол рности через резистор 14 соединен с анодом стабилитрона 16 и эмиттером транзистора 5, база которого соединена сThe collector of the control transistor 2 is connected to the input terminal 18 of the power supply and the output of the input power source 22, the base to the output of the voltage regulator 1 and the first output of the resistor 7, and the emitter to the output terminal of the power supply, the second output of the resistor 7 and through series-connected resistors 8 and 9 with a common bus 20 of the power supply and the first input of the voltage stabilizer 1, the feedback input of which is connected to the connection point of the resistors 8 and 9, and the current protection input is connected to the point Ineni first terminals of resistors 10 and 12. Output voltage source 4 of negative polarity through the resistor 14 is connected to the anode of the zener diode 16 and the emitter of the transistor 5, the base of which is connected to

X XS Ю XI Ю XIX XS Yu XI Yu XI

общей шиной 20, а коллектор через резистор 11 - с входом токовой защиты стабилизатора 1 напр жени , второй вход которого через резистор 6 соединен с выходом источника 3 напр жени положительной пол рности , который через резистор 13 соединен со вторым выводом резистора 10 п анодом диода 1 7, катод диода 17 соединен с выходной клеммой 19 источника электропитани и катодом стабилитрона 15, анод которого соединен с катодом стабилитрона 16 и вторым выводом резистора 12,the common bus 20, and the collector through the resistor 11 with the input of the current protection of the voltage stabilizer 1, the second input of which through the resistor 6 is connected to the output of the positive polarity voltage source 3, which is connected through the resistor 13 to the second output of the resistor 10 by the anode of diode 1 7, the cathode of the diode 17 is connected to the output terminal 19 of the power supply and the cathode of the zener diode 15, the anode of which is connected to the cathode of the zener diode 16 and the second output of the resistor 12,

Стабилизатор 1 напр жени может быть реализован на стандартной микросхеме 142ЕНЗ 6К0.347.090ТУ4. Регулирующий транзистор может быть реализован на силовых одиночных или составных транзисторах . Напр жение стабилизации стабилитрона 1В выбираетс примерно равным падению напр жени на переходе ба- за-эмитгер транзистора 2, Дл одиночного база-эмиттерного перехода транзистора 2 вместо стабилитрона 15 может бьпь использован обычный диод в пр мом включении.The voltage stabilizer 1 can be implemented on a standard chip 142ENZ 6K0.347.090TU4. The control transistor can be implemented on power single or composite transistors. The stabilization voltage of the zener diode 1B is chosen to be approximately equal to the voltage drop at the base-emitter junction of the transistor 2. For a single base-emitter junction of the transistor 2, a conventional diode can be used instead of the zener diode 15 directly.

Источник электропитани работает следующим образом.The power source operates as follows.

При подаче напр жени питани на входную клемму 18 (плюс) и на общую шину 20 и включении вспомогательных источников 3 ri 4 напр жении стабилизатор I формирует на своем ыходе ток, который вл етс базовым управл ющим током ре- гулиру.зщего транзистора 2. Под ею воздействием в транзисторе 2 уменьшаетс сопротивление перехода коллектор-эмиттер , через который усиленный ток от источника 22 входною напр жени поступает в нагрузку 24, обеспечива на ней и на выходной клемме 19 выходное напр жение. При увеличении выходною напр жени до номинального значени сигнал обратной св зи , поступающий на оход обратной св зи стабилизатора 1 со средней точки делител на резисторах и 9, начинает воздейсизо- вагь таким образом, чю увеличение выходного напр жени вызывает уменьшение тока базы транзистора 2 (выходного тока стабилизатора i напр жени ), а уменьшение - уоеличение тока базы транзистора . Таким образом, возникает отрицательна обратна свпзь, обеспечивающа стабилизацию выходного напр жени . Так как регулирующий граизисюр 2 включен на схеме с общим коллектором, ю папр жрние на его базе и па выходе стабилизатора 1 отличаетс от ьыходного напр жени источника питани на величину падени напр жени на переходе база эмит rep транзистора 2. За счет тока, протекающего от выхода источника 3 через рзсыстор 13 и от выхода 4 черезWhen the supply voltage is applied to the input terminal 18 (plus) and to the common bus 20 and the auxiliary sources 3 ri 4 are turned on, the stabilizer I generates a current at its output, which is the basic control current of the regulating transistor 2. Under By its action in the transistor 2, the collector-emitter junction resistance decreases, through which the amplified current from the input voltage source 22 enters the load 24, providing an output voltage on it and on the output terminal 19. When the output voltage is increased to the nominal value, the feedback signal supplied to the feedback loop of the stabilizer 1 from the midpoint of the divider on the resistors and 9 starts to act in such a way that an increase in the output voltage causes a decrease in the base current of the transistor 2 (output stabilizer current i voltage), and a decrease is an increase in the base current of the transistor. Thus, a negative reverse coupling arises, providing stabilization of the output voltage. Since the control graph 2 is included in the circuit with a common collector, the power supply on its base and on the output of the stabilizer 1 differs from the output voltage of the power supply by the voltage drop at the junction of the base em rep transistor 2. Due to the current flowing from the output source 3 through source 13 and from exit 4 through

резистор 14, образуетс падение напр жени на диоде 17 и стабилитронах 15, 16. Суммарное напр жение на стабилитронах 15 и 16 выбираетс примерно равным выходному напр жению источника электропи- тани . При номинальном выходном напр жении источника электропитани транзистор 5 остаетс закрытым. На вход токовой защиты стабилизатора 1 поступаетresistor 14, a voltage drop is generated on the diode 17 and the zener diodes 15, 16. The total voltage on the zener diodes 15 and 16 is selected to be approximately equal to the output voltage of the power source. At the rated output voltage of the power supply, transistor 5 remains closed. The input of the current protection of the stabilizer 1

напр жение, снимаемое со средней точки делител на резисторах 10 и 12. Если величина выбираетс такой, чтобы при номинальном токе нагрузк:; источника питани падение напр жени на переходе базаэмиттер транзистора 2 не вызывало срабатывание токовой защиты в стабилизаторе 1. При увеличении тока нагрузки источника электропитани выше номинального значени стабилизатор 1 увеличивает ток базыvoltage taken from the midpoint of the divider on resistors 10 and 12. If the value is chosen such that at the rated current of the load :; of the power source, the voltage drop at the junction of the base-emitter of the transistor 2 did not cause the overcurrent protection in the stabilizer 1. When the load current of the power supply increases above the nominal value, the stabilizer 1 increases the base current

транзистора 2 дл поддержани неизменным выходного напр жени , что приводит к увеличению падени напр жени на переходе база-эмиттер транзистора 2 и началу срабатывани токовой защиты стабилитрона 1,котора ограничивает базовый ток транзистора 2, Выходное напр жение источника электропитани при этом начинает уменьшатьс , действие отрицательной обратной св зи прекращаетс и величина базового тока транзистора соответственно и тока нагрузки определ етс только токовой защитой стабилизатора 1.transistor 2 to maintain the output voltage unchanged, which leads to an increase in the voltage drop at the base-emitter junction of transistor 2 and the start of the current protection of the zener diode 1, which limits the base current of the transistor 2, the output voltage of the power supply starts to decrease, the negative effect feedback is stopped and the magnitude of the base current of the transistor, respectively, and the load current is determined only by the current protection of the stabilizer 1.

Дальнейшее уменьшение сопротинлени нагрузки (увеличени тока нагрузки) приводит еще к R чьшему уменьшению выходного напр жени , а вместе с тем и k увеличению отрицательного напр жени на змпттере транзистора 5 относительно общей шины 20, с которой соединена его база. Транзистор 5 начинает открыватьс , что приводит к протеканию тока через резистор 11. увеличению отрицательного смещени на входе токовой защиты стабилизатора 1 и,A further decrease in the load resistance (increase in the load current) leads to an increase in the output voltage R, and at the same time, to an increase in the negative voltage on the transistor 5 relative to the common bus 20 to which its base is connected. The transistor 5 begins to open, which leads to the flow of current through the resistor 11. increase the negative bias at the input of the current protection of the stabilizer 1 and,

соответственно, к уменьшению его выходною тока (уменьшению базового тока транзистора 2), что в свою очередь приводит к дальнейшему уменьшению выходного напр жени , В результате этого нагрузочна accordingly, to a decrease in its output current (decrease in the base current of the transistor 2), which in turn leads to a further decrease in the output voltage. As a result, the load

0 характеристика источника электропитани в режиме oi раничени тока имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением . Остаточный ток на выходе источника электропитани определ етс 0, the characteristic of the power supply in the current isolation mode oi has a portion with a negative differential resistance. The residual current at the output of the power supply is determined

5 величинами резисторов 10... 12 и может регулироватьс в широких пределах. При устранении перегрузки по току или короткого за тыкани в нагрузке 24 источника электропитани автоматически выходит в номинальный режим. Падение напр жени на5 values of resistors 10 ... 12 and can be regulated within wide limits. Upon elimination of overcurrent or short poking in load 24, the power supply automatically goes into nominal mode. Voltage drop

p-n-переходе диода 17 обеспечивает температурную компенсацию падени напр жени на p-n-переходе база-эмиттер транзистора 2, что повышает термостабильность порога срабатывани защиты по току. Резистор 6 ограничивает выходной ток стабилизатора 1 в режиме перегрузки источника электропитани .The pn junction of the diode 17 provides temperature compensation for the voltage drop across the pn junction of the base-emitter of transistor 2, which increases the thermal stability of the current protection threshold. The resistor 6 limits the output current of the stabilizer 1 in the overload mode of the power supply.

Таким образом, предложенный источник питани с защитой по току позвол ет осуществить защиту, без отдельного датчика тока в силовых токовых шинах, что позвол ет исключить потери мощности и повысить КПД источника электропитани .Thus, the proposed power supply with current protection allows protection without a separate current sensor in the power current buses, which eliminates power loss and increase the efficiency of the power source.

При этом в режиме защиты нагрузочна характеристика источника электропитани имеет участок с отрицательными дифференциальным сопротивлением, что позвол ет уменьшить остаточный ток через источник электропитани в режимах, близких к корот- кому замыканию и уменьшить за счет этого тепловые нагрузки транзистора 2,In the protection mode, the load characteristic of the power supply has a section with negative differential resistance, which allows to reduce the residual current through the power supply in modes close to short circuit and thereby reduce the thermal load of the transistor 2,

Claims

The claims

An overcurrent protection power supply comprising a DC voltage stabilizer with current protection, an auxiliary voltage regulating transistor, the first power terminal of which is connected to an input terminal, and a control terminal with an output of a constant voltage stabilizer with current protection and the first terminal of the first resistor, and the second power terminal with the output terminal, the second terminal of the first resistor and through

foam second and third resistors - with a common busbar and a common output of a DC voltage stabilizer with current protection, the feedback input of which is connected to the connection point of the second and third resistors, and the current protection input - to the connection point of the first terminals of the fourth and one of the resistors, characterized in that, in order to increase the efficiency, a transistor, a diode, a first and second zener diodes, a sixth, seventh, eighth and ninth resistors and an auxiliary voltage source with a polarity opposite to the polarity of the source are inserted into it auxiliary voltage, and the output of the additional voltage source through the sixth resistor is connected to one of the electrodes of the first zener diode and the first power output of the transistor, the control input of which is connected to a common bus, and the second power output through the seventh resistor to the input of the current protection of the constant-current stabilizer voltage protection with current, the power input of which is connected through the eighth resistor to the output of the auxiliary voltage source, which is connected through the ninth resistor to the second output of the four rtogo zistrra PE and one of the electrodes of the diode, the other electrode of which is connected to the output terminal and one of the electrodes of the second zener diode, the second electrode is connected to the second electrode of the first zener diode and the second terminal of the fifth resistor.

17

- &

nineteen

ts

-FIT

/ t u

go