Устройство для защиты стабилизатора напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам за щиты источников питания постоянного тока, и может быть использовано в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известно устройство для защиты источника питания, содержацее регулирующий элемент, датчик тока, включен1шй в одну из силовых шин стабилизатора напряжения, транзистор защиты, подключенный к датчику тока,, формирователь управляющего импульса, выполненный в виде дифференцирующей «епи, и ,j триггер защиты 1 .

Известное устройство имеет низкую помехозащищенность, поскольку при кратковременных перегрузках триггер фиксирует отключенное состояние ста- 2о билизатооа и пои их поопадании не воз вращается в исходное состояние

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты стабилизатора напряжения, содержащее регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом подключен к управляющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход ключа, вход которого подключен к катоду диода, тиристор, управляющий электрод которого подключен к выходу узла управления, состоящего из первого транзистора с резистором в коллекторной цепи и резистора смещения, датчик тока 2.

Недостатком известного стабилизатора является его -низкое быстродействие, определяемое лишь собственным быстродействием тргжзистора защиты.

Цель изобретения - повышение быстродействия работы схемы защиты.

Это особенно важно при перегрузкахс малым временем наростания в стабилизаторах напряжения импульсного типа, поскольку резкие изменения тока в нагрузке приводят к зна1«1тельным перенапряжениям на дросселе фильтра стабилизатора и соответственно к выходу из строя регулирующего элемента стабилизатора напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты стабилизатора напрях ения катод тиристора .подключен к входу к/воча, анод диода подключен к выходу узла управления, в который введены второй транзистор с типом проводимости противоположным первому транзистору с резистором в коллекторной цепи, диод и источник питания, один из выводов которого подключен к аноду тиристора, к свобод ному выводу коллекторного резистора первого транзистора узла управ ленияи к одному из выводов резистора смещения, другойвывод которого подключен к базе первого транзистора pt к аноду диода, катод которого под лючен к коллектору .второго транзисто ра и через его коллекторный резистор - к одному из выводов датчика тока, включенного в общую шину, к друго Kiy выводу которого подключен другой вывод источника питания и база второго транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером первого транзистоПредлагаемое выполнение узла управ ления и ноеая организация связей в схеме, как указано выше, позволяет за фиксировать момент перегрузки,так как падение напряжения на датчике тока прямо пропорционально току нагрузки. При этом лавинообразно, а вследствие этого, и быстрее чем в прототипе, изменяется состояние узла управления открывается транзистор ключа - сначала через диод, что приводит к наступлению процесса запирания регулирующего элемента, а затем, при продолжении перегрузки, за счет срабатывания тиристора, обеспечивается постоянно закрытое состояние регулирующего элемента { соответственно при постоянно открытом состоянии транзистора кгноча. Кроме того, при кратковременных перегрузках ( время которых меньше времени срабатывания тиристора) обес печивается более быстрое восстановле ние работоспособности стабилизатора напряжения за счет лавинообразного перехода узла управления в первоначальное состояние. На чертеже приведена -принципиальная электрическая схема устройства для защиты стабилизатора напряжения. Устройство содержит узел1 управления, состоящий из источника 2 питания, резистора 3 смещения, диода , включенного между коллекторным резистором 5 и резистором смещения 3, коллекторный резистор 6 первого транзистора 7 узла 1 управления, второго транзистора О с коллекторным резистором 5, датчик тока Э включенный в общую шину, диод 10, анодом подключенный к управляющему электроду тиристора 11, клоч 12, состоящий из резисторов 13 и И и транзистора 15, выход ключа 12 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 16, к которому подключен измерительно-усилительный узел 17 стабилизатора 18 нaпpяжe ния. Схема работает следующим образом, В исходном состоянии за счет прилтакенного через резистор 3 напряжения ещения и выбора соответствующей величины сопротивления резистора 6 транзистор 7 находится в режиме насыщения и его коллекторньлй ток держит открытым транзистор 8. Напряжение, при.ложенное к диоду k, равное сумме падений напряжений на эмиттерном переходе транзистора 7 и участке эмиттер-коллектор транзистора 8, очень ало, и ток через диод k в прямом направлении не течет (что обеспечивается кроме того и соответствующим выбором диода и/да количеством последовательно соединенных диодов. При этом на выходе узла 1 управления (коллекторе транзистора 7) напряжение близко к нулю, тиристор 11 закрыт, ток, текущий через цепочку из резистора 6, диода 10, резистора 14, недостаточен для отпирания транзистора 15, так как данная цепь шунтируется открытым транзистором 7. Следовательно, транзистор 15 закрыт и устройство защиты не влияет на работу стабилизатора 18 напряжения. При возрастании тока в нагрузке на датчике 9 тока увеличивается падение -напряжения, что приводит к увеличению велич ны тока через переход коллектор-база транзистора 8. Данный ток уменьшает входной ток транзистора 8, тем самым запирая его. При этом возрастает суммарное напряжение, приложенное к диоду , и он начинает проводить ток. Та часть тока, которая течет через диод k,

уменьшает соответственно входной ток транзистора J, а следовательно, уменьшается и ток коллектора транзистора 7. При этом еще больше уменьшается входной ток транзистора 8, еще больше становится напряжение, приложенное к диоду i, еще меньше входной ток транзистора 7 и т.д. Таким образом, при наличии перегрузки по току или К, начинается лавинообразный процесс а результате которого транзистор 7 запирается и уровень напряжения на его коллекторе скачком повышается до величинь, близкой к напряжению источ; ника 2 пиТ1ания. Еще в процессе перехода от низкого.к высокому уровню ток через последовательную цепочку из резистора 6, диода 10 и резистора 1 возрастает, транзистор 15 ключа 12 начинает открываться; шунтируя выход узла 17 стабилизатора 18 напряжения. Уменьшается уровень управлякяцего напряжения на базе транзистора регулирующего элемента 16 стабилизатора 18, напряжения, регулирующий элемент начинает запираться,

В случае продолжающегося действия перегрузки откроется тиристор 11, через него и резисторы 13 и Il потечет ток, который будет держать тран зистор 15 открытым а, следовательно, регулирующий элемент 1б стабилизатора 18 напряжения - запертым. Падение напряжения на датчике 9 тока уменьшится до нуля, узел 1 управления лави нообразно вернется в исходное состояние. При этом, за счет открытого состояния тиристора 11, транзистор 15 ключа 12 останется открытым, соответственно транзистор регулирующего элемента 16 - запертым, а нагрузка обесточенной. В исходное состояние тиристор 11 вернется после отключения источника 2 питания.

В случае кратковременной перегрузки /длительностью меньше времени открывания тиристора, после прекращения перегрузки падение напряжения на датчике 9 тока уменьшится, узел 1 управления лавинообразно вернется в исходное состояние, транзистор 15 запрется и работа стабилизатора возобновится о

Таким образом, ток через регулирующий элемент 1б стабилизатора 18 напряжения не превышает порога срабатывания защиты даже при очень кратковременных перегрузках.

Формула изобретения

Устройство для зациты стабилизатора напряжения, содержащее регугирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход ключа , вход которого подключен к катоду диода, тиристор, управляющий электрод которого подключен к выходу узла управления, состоящего из первого транзистора с резистором в коллекторной цепи и резистора смещения, датчик тока, отличающееся тем что, с целью повышения быстродействия срабатывания защиты, катод тиристора подключен к входу клю1-а,анод диода подключен к выходу узла управления, в который введены второй тран зистор с типом проводимости, противоположным первому транзистору с резистором в коллекторной цепи, диод и ис.точник питания, один из выводов ко- , торого подключен к аноду тиристора, к свободному выводу коллекторного резистора первого транзистора узла управления и к одному из выводов резистора смещения, другой вывод которого подключен к базе первого транзистора и к аноду диода, катод которого подключен к коллектору второго транзистора и через его коллекторный резистор к одному из выводов датчика тока, включенного в общую шину, к другому выводу которого подключен другой вывод источника питания и база второго транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером первого транзистора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Шило В.Л. Линейнь(е интегральные схемы в радиоэлектронной аппара-. туре, м.. Советское радио, 1979,

с. 264.

2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G05 F 1/58, 1978.

ts

Д .

Й:

Hi Ч

-{ИН

-Ш

л

г,

I

СИ