СХЕМА ЗАЩИТЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК H02H7/127 H02H7/10 H02H9/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как встроенное средство защиты микросхемы регулятора напряжения от перенапряжения.

Известна защита для регулятора напряжения по авторскому свидетельству СССР N 1446687, кл. H 02 P 9/30, 1987 г., содержащая два транзистора и семь токоограничивающих элементов.

Узел защиты известного изобретения защищает от превышения регулируемого напряжения, однако при перенапряжении срываются цепи БЭ8 и ЭБ7, и сам процесс регулирования идет уже на регламентируемых 14В, а на значениях напряжения перенапряжения.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности за счет обеспечения защиты внутренних микросхем цепей регулятора от перенапряжения только во время воздействия импульсов перенапряжения, а также возможности открытия выходных цепей регулятора напряжения во время воздействия импульса перенапряжения, а также защиты всех внутренних цепей твердотельной микросхемы, в которую входит регулятор напряжения и встроенные средства контроля (предложенная схема защиты).

Технический результат достигается тем, что в известную схему защиты, содержащую семь токоограничивающих элементов и два транзистора с объединенными эмиттерами, подключенными через первый токоограничивающий элемент к первому выводу второго токоограничивающего элемента, а коллекторы первого и второго транзисторов через третий и четвертый токоограничивающие элементы соответственно объединены и подключены к первому выводу пятого токоограничивающего элемента, первый вывод шестого токоограничивающего элемента подключен к шине задания нулевого потенциала схемы, второй вывод шестого токоограничивающего элемента соединен с первым выводом седьмого токоограничивающего элемента, введены транзисторы с третьего по пятый включительно, и четыре транзисторных стабилитрона, причем первый вывод пятого токоограничивающего элемента является входом схемы для подключения к защищаемому входу питания твердотельной микросхемы регулятора напряжения генератора, коллекторы третьего и четвертого транзисторов объединены и подключены к коллектору второго транзистора, коллектор пятого транзистора соединен с базой третьего транзистора, с эмиттером первого транзисторного стабилитрона, база и коллектор которого объединены и подключены к эмиттеру второго транзисторного стабилитрона, база и коллектор которого также объединены и подключены к второму выводу второго токоограничивающего элемента и базе пятого транзистора, эмиттер которого подключен к первому выводу второго токоограничивающего элемента и соединен с базой второго транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с базой четвертого транзистора и подключен к второму выводу седьмого токоограничивающего элемента, к первому выводу которого подключен эмиттер четвертого транзистора, который является выходом схемы для подключения к выходным цепям твердотельной микросхемы регулятора напряжения генератора, второй вывод пятого токоограничивающего элемента является выводом схемы для подключения к питающим цепям твердотельной микросхемы регулятора напряжения генератора, и соединен через эмиттер третьего транзисторного стабилитрона со своими объединенными базой-коллектором и эмиттером четвертого транзисторного стабилитрона, коллектор-база которого объединены и подключены к шине задания нуля схемы, база первого транзистора является входом схемы для подключения к информационному выходу твердотельной микросхемы регулятора напряжения генератора.

Таким образом, при выполнении регулятора напряжения генератора автомобиля в виде интегральной микросхемы понадобилось защитить эту твердотельную микросхему от перенапряжения, т.е. необходимо было:
защитить вход регулятора,
защитить выходной информационный сигнал и выходной ключ регулятора,
защитить внутренние цепи микроэлементов, питающиеся от входного напряжение регулятора.

Все три точки защиты являются определенно конкретными, и предложенное решение относится к средствам защиты существующего регулятора напряжения, на чертежах показаны только средства защиты и точки подключения к регулятору, напряжения, хотя на практике данная схема выполнена как встроенная в м/сх.

На фиг. 1 показана схема защиты, включенная в твердотельную микросхему.

На фиг. 2 показан пример подключения микросхемы к генератору автомобиля.

На фиг. 1 показано - 1, 2, 3 точки, защищенные от перепадов напряжения в точке 4, транзисторные стабилитроны 5, 6, транзисторы 7, 8, составной транзистор 9.1, 9.2, выходной ключ регулятора 10, который также является объектом защиты как выход микросхемы, таким образом, на схеме показаны защищенные входные питающие (1, 2) цепи, информационные (3) и выходные, - ключ 10. Также обозначено: стабилитроны на транзисторах 11 и 12, транзистор 13, токоограничивающие элементы 14 - 20.

На фиг. 2 обозначено: генератор 21, выпрямители 22, 23, твердотельная микросхема регулятора напряжения 24, обмотка возбуждения 25.

Схема работает следующим образом.

При появлении импульсов перенапряжения, поступающих от генератора 21 через выпрямитель 22 в точку 4 регулятора и схемы защиты, амплитудой выше 18 - 20 В, напряжение в цепи питания схемы защиты в точке 1 ограничивается на уровне, определенном суммой напряжений стабилизации стабилитронов 5 и 6 и прямыми падениями напряжений на периодах Б - Э транзисторов 7 и 8, и составляет не более 15 - 16,5 В.

Открытый транзисторный ключ 8 ограничивает напряжение в точке 2, т.е. на коллекторе составного транзистора 9.1 и 9.2 до 0,5 - 0,8 В, что исключает открытие выходной цепи микросхемы, т.е. ключевого транзистора 10, входящего в состав регулятора напряжения в момент воздействия импульса перенапряжения.

Транзисторы 7 и 8 обеспечивают рассеивание мощности в момент воздействия импульсов перенапряжения.

Стабилитроны 11 и 12 при перенапряжении ограничивают напряжение на входе 3 на уровне 12,5 - 14 В.

При правильной работе бортовой сети автомобиля напряжение в точке 4 регулятора не превышает 14,8 В, а в точке 1 напряжение не более 13,5 В, в точке 3 не более 9 - 10 В.

В этих нормальных условиях все элементы, образующие элементы защиты 5 - 8, 11, 12, закрыты и на работу регулятора напряжения не влияют. Резисторы 14, 15 введены для компенсации токов утечки при закрытом состоянии элементов 5 - 8, что надежно запирает транзисторы 7 и 8.

Таким образом, обеспечивается защита входных цепей, выходных цепей и цепей питания твердотельной микросхемы регулятора напряжения от перепадов напряжения.

Изобретение является удобным в эксплуатации, т.к. возможно интегральное исполнение регулятора напряжения совместно со схемой защиты.

Схема защиты твердотельной микросхемы регулятора напряжения от перенапряжения предназначена для использования в бортовой сети. При появлении импульсов напряжения, поступающих в точку 4 схемы защиты, амплитудой более установленного значения, напряжение в точке 1 ограничивается до допустимого уровня, открытый транзисторный ключ 8 при этом ограничивает напряжение в точке 2, что исключает открытие ключевого транзистора 10, входящего в состав регулятора напряжения, на время воздействия импульса перенапряжения, транзисторы 7 и 8 при этом обеспечивают рассеивание мощности. 2 ил.

Схема защиты твердотельной микросхемы регулятора напряжения от перенапряжения, содержащая семь токоограничивающих элементов и два транзистора с объединенными эмиттерами, подключенными через первый токоограничивающий элемент к первому выводу второго токоограничивающего элемента, а коллекторы первого и второго транзисторов через третий и четвертый токоограничивающие элементы соответственно объединены и подключены к первому выводу пятого токоограничивающего элемента, первый вывод шестого токоограничивающего элемента подключен к шине задания нулевого потенциала схемы, второй вывод шестого токоограничивающего элемента соединен с первым выводом седьмого токоограничивающего элемента, отличающаяся тем, что содержит дополнительно транзисторы с третьего по пятый включительно и четыре транзисторных стабилитрона, причем первый вывод пятого токоограничивающего элемента является входом схемы для подключения к защищаемому входу питания твердотельной микросхемы регулятора напряжения, коллекторы третьего и четвертого транзисторов объединены и подключены к коллектору второго транзистора, коллектор пятого транзистора соединен с базой третьего транзистора, с эмиттером первого транзисторного стабилитрона, база и коллектор которого объединены и подключены к эмиттеру второго транзисторного стабилитрона, база и коллектор которого также объединены и подключены к второму выводу второго токоограничивающего элемента и базе пятого транзистора, эмиттер которого подключен к первому выводу второго токоограничивающего элемента и соединен с базой второго транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с базой четвертого транзистора и подключен к второму выводу седьмого токоограничивающего элемента, к первому выводу которого подключен эмиттер четвертого транзистора, который является выходом схемы для подключения к выходным цепям твердотельной микросхемы регулятора напряжения, второй вывод пятого токоограничивающего элемента является выводом схемы для подключения к питающим цепям твердотельной микросхемы регулятора напряжения и соединен через эмиттер третьего транзисторного стабилитрона со своими объединенными базой-коллектором и эмиттером четвертого транзисторного стабилитрона, коллектор и база которого объединены и подключены к шине задания нуля схемы, база первого транзистора является входом схемы для подключения к информационному выходу твердотельной микросхемы регулятора напряжения.