Стабилизированный источник питания с защитой от перегрузок Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

11 Изобретение относится к электротркн е, а именно к сгабилизированны источникам электропитания узлов авто матики, вычислительной техники и средств связи. Известен стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий и защитные транзисторы, измерительный орган и дополнительный источник питания, ста билитрон, резисторы и конденсатор 1 Недостатком этого устройства явля ется низкая надежность работы, так как до срабатывания защиты (она срабатывает со специально установленной временной задержкой, необходимой при работе на импульсную нагрузку) ток короткого замыкания ограничен лишь н большим сопротивлением открытого регулирующего транзистора, что может привести к выходу его из строя. Наиболее близким к изобретению яв ляется источник питания на основе стабилизатора постоянного тока с защитой от перегрузок, содержащий регулирующий транзистор, включенный последовательно с первым резистивным датчиком тока в силовую шину, первый р -тистор, через который точка соединение регулирующего транзистора и ре зистивного датчика тока соединена с точкой соединения второго и третьего резисторов, защитный транзистор, коллектор которого соединен с управляющим входом регулирующего тра нзистора, а эмиттер - с выходным силовым выводом источника питания, конденсатор, первый вывод которого соединен с эмиттером защитного транзистора 2 Известный источник питания обеспзчивает кратковременное снабжение нагрузки током, значительно превьш1аю- щим установленный порог срабатывания защиты. При этом максимальный импульсный ток нагрузки также ограничен, чЗо уменьшает вероятность выхода из строя регулирующего транзистора. Однако известное устройство харак,теризуется недостаточно высокой надежностью его работы, так как после возникновения перегрузки (короткого замыкания нагрузки) порог ограничения выходного тока по мере заряда конденсатора уменьшается по экспоненхщальному закону, поэтому для обеспечения потребителя импульсным током 1 в течение времени длительности импульса 8и необходимо устанавливать началь572ный порог ограничения тока О ц знаКратковременчительно больше ное протекание тока , который значительно больше требуемого тока 3, приводит к снижению надежности работы регулирующего транзистора. Кроме того, недостатком известного устройства является большое падение напряжения на датчике тока при импульсном увеличении тока нагрузки, что требует увеличения входного напряжения, приводящего к снижению КПД устройства в целом. Цель изобретения - повьш1ение надежности работы и КЦЦ устройства. Цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания с защитой от перегрузок, содержащий регулирующий транзистор, включенный в силовую шину последовательно с первым резистивным датчиком тока, первый резистор, через который точка соединения регулирующего транзистора и резистивного датчика тока соединена с точкой соединения второго и третьего резисторов, защитный транзистор, коллектор которого соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, а эмиттер - с выходным смловым выводом источника питания, конденсатор, первый вьшод которого соединен с эмиттером защитного транзистора, введены два диода, два дополнительных резистора и второй резистивный датчик тока, эмиттер запщтного транзистора через последовательно включенные второй резистивный датчик тока и первый диод соединен с выходим регулирующего транзистора, база защитного транзистора через второй диод соединена с вторье4 выводом второго резистора и через первый дополните ьный резистор - с точкой соединения катода первого диода и второго резистивного датчика тока, второй вывод конденсатора соединен с точкой соединения первого, второго и третьего резисторов, второй вывод третьего резистора подключен к общей шине, второй дополнительный резистор включен между входным выводом источника и управляющим входом регулирующего транзистора. На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит регулирующий транзистор 1, включенный последоваельно с первым резистивным датчиком

2 тока, параллельно которому через диод 3 подключен второй резистивный датчик 4 тока, эмиттер защитного транзистора 5 соединен с выходным силовым выводом устройства, а база через резистор 6 с точкой соединения диода 3 и второго резистивного датчика 4 тока, через диод 7 и резисторы 8 и 9 - с выходом регулирующего транзистора 1. Точка соединения резисторов 8 и 9 через конденсатор 10 соединена с эмиттером защитного транзистора и через резистор 11 - с минусовой шиной. Между входным выводом устройства и управляющим входом транзистора 1 включен резистор 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регулирующий элемент 1 открыт напряжением, поступающим на его управляющий вход через резистор 12. Защитный транзистор 5 закрыт и не оказывает никакого влияния на работу устройства.

При протекании тока,потребляемого нагрузкой в паузе, падение напряжения на резистивном датчике 2 тока недостаточно для открывания защитного транзистора 5, диод 3 закрыт, и через второй резистивный датчик 4 тока ток не протекает. При импульсном увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на резистивном датчике 2 тока,диод 3 открывается, и основная часть тока нагрузки начинает протекать через второй резистивный датчик 4 тока (сопротивление резистивного датчика 4 тока, определяющего порог срабатывания защиты в импульсе выбирается меньше сопротивления резистивного датчика 2 тока, который определяет порог срабатывания защиты в паузе), при этом, если ток нагрузки превышает установленный порог срабатывания защиты, защитный транзистор 5 открывается напряжением, поступающим на его базу через резистор 6 с резистивного датчика 4 тока и своей коллекторной цепью шунтирует управляющий вход регулирующего элемента 1, чем достигается ограничение выходного тока. Одновременно с этим начинает заряжаться конденсатор 10 напряжением, поступающим на него через резистор 9 с резистивного датчика 2 тока. Через некоторое время, определяемое постоянной времени заряда конденсатора 10, напряжение на нем становится больше напряжения на базе защитного транзистора 5,диод 7 открывается,и на базу транзистора 5 поступает напряжение с резистивного датчика 2 тока. Так как напряжение на нем больше напряжения на датчике 4 тока (на величину падения напряжения на диоде 3), то после этого происходит ограничение выходного тока на значительно меньшем уровне, определяемом датчиком 2 тока Резистор 11 подбирается таким образом, чтобы при токе нагрузки в паузе напряжение на конденсаторе 10 бьшо равно нулю (или даже отрицательное), чем устраняется возможность открывани защитного транзистора 5 в паузе при отсутствии перегрузки. Одновременно благодаря этому ток длительного короткого замыкания значительно меньше тока потребления нагрузки в паузе. После устранения перегрузки происходит восстановление рабочего режима устройства.

. По сравнению с известными стабилизатораю постоянного напряжения с защитой от перегрузки предлагаемое устройство обеспечивает более высокую надежность работы, так как порог срабатывания защиты в импульсе в нем может быть установлен равным или чуть больше тока потребления нагрузки в импульсе, в то время как в известных устройствах этот порог срабатывания необходимо устанавливать значительно больше тока потребления нагрузки в импульсе с таким расчетом, чтобы к моменту окончания импульса (вследствие экспоненциального уменьшения порога срабатывания защиты от времени) порог срабатывания защиты не был меньше тока потребления нагрузки в импульсе. Благодаря этому при коротком замыкании нагрузки через регулирующий транзистор протекает значительно меньший ток, что повышает надежность его работы и позволяет использовать регулирующий транзистор, рассчитанный на меньший ток. Кроме того, путем шунтирования резистивного датчика 2 тока цепочкой из последовательно соединенных диода 3 и резистивного датчика 4 тока уменьшаются потери напряжения при импульсах тока нагрузки, что позволяет уменьшить входное напряжение и повысить тем самым КПД устройства.

02

I

W

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащий регулирующий транзистор, включенный в силовую шину последовательно с первым резистипным датчиком тока, первый резистор, через который точка соединения регулирующего транзистора и резистивного датчика тока соединена с точкой соединения второго и третьего резисторов, защитный транзистор, коллектор которого соединен с управляющим входом регулирующего транзистора, a эмиттер - с выход ным силовым выводом источника питания, конденсатор, первый вывод которого соединен с эмиттером защитного транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него введены два диода, два дополнительных резистора и второй резистивный датчик тока, эмиттер защитного транзистора через последовательно включенные второй резистивный датчик тока и первый диод соединен с выходом регулирующего транзистора, база защитного транзистора через второй диод соединена с вторым выводом второго резистора и через первый дополнительньй резистор - с i точкой соединения катода первого дио(Л да и второго резистивного датчика тока, второй вывод конденсатора соедиС нен с точкой соединения первого, второго и третьего резисторов, второй вывод третьего резистора подключен к общей шине, второй дополнительный резистор включен между входнь выводом источника и управляющим входом со регулирующего транзистора. СП СЛ

8 7

0-0