Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к регуляторам напряжения постоянного тока. Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин последовательно с датчиком тока, защитный транзистор, коллекторная цепь которого соединена с выходом цепи обратной связи, узел задержки срабатывания защиты. Это устройство позволяет кратковременно обеспечивать потребителя током, значительно превышающим порог срае:а тывания защиты, благодаря тому, что ограничение тока происходит с задержкой, определяемой временем разряда конденсатора узла задержки, вы бираемой с учетом характера импульс ной нагрузки, и должна быть не мень ше длительности импульса потребляемого тока tl3. Недостатком данного устройства является низкая надежность работы, так как при коротком замыкании ток нагрузки практически ничем не ограничен до момента включения защиты, что может привести к выходу из стро регулирующего транзистора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ста билизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий последовательный регулирующий транзистор, по цепи управления через узел обратной связи соединенный с выходом стабилизатора, узел защиты, состоящий из датчика тока на первом измерительном резисторе, включенног между эмиттером регулирующего транзистора и выходным выводом, первого защитного транзистора, подключенног эмиттером к выходному выводу, колле тором - к управляющему входу регули рующего транзистора, базой через ограничительный резистор - к датчик тока, первого порогового элемента, ключа, диода, интегратора 2. Недостатком известного устройств является низкая эффективность защиты, вызванная, отсутствием защиты в первый момент времени при коротко замыкании нагрузки, когда через регулирующий транзистор протекает ток, ограниченный только внутренним сопротивлением этого транзистора, и отсутствием двухпороговой защиты от перегрузки, необходимой для нормальной работы стабилизатора при импульсной нагрузке. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем обеспече ния двухпороговой защиты при нагруз ке импульсного характера. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения с защитой от перегруз ки, содержащем последовательный регулирующий транзистор, по цепи управления через узел обратной связи соединенный с выходом стабилизатора, узел защиты, состоящий из датчика тока на первом измерительном резисторе , включенного между эмиттером регулирующего транзистора и выходным выводом, первого защитного транзистора, подключенного эмиттером,к выходному выводу, коллектором - к управляющему входу регулирующего транзистора, базой через ограничительный резистор - к датчику тока, первого порогового элемента, ключа, диода, интегратора, в узел защиты введены второй защитный транзистор, делитель напряжения, второй порогоI вый элемент, второй измерительный резистор с большим сопротивлением, причем диод включен последовательно в цепь между эмиттером регулирующего транзистора и первым измерительным резистором, второй измерительный резистор включен параллельно цепи из диода и первого измерительного резистора, делитель напряжения включен между эмиттером регулирующего транзистора и общей шиной, средний вывод которого подключен к базе второго защитного транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу, а коллектор.через резистор к входному выводу, вход первого порогового элемента подключен параллельно коллекторно-эмиттерному переходу второго защитного транзистора, а выход через последовательно соединенные интегратор и второй пороговый . элемент подключен к управляющему, входу ключа, выход которого включен между управляющим входом регулирующего транзистора и коллектором второго защитного транзистора. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит последовательный регулирующий транзистор 1, по цепи управления через узел обратной связи соединенный с выходом стабилизатора, узел защиты, состоящий из датчика тока на первом 2, втором 3 измерительных резисторах,диоде 4, ограничительного резистора 5, первого 6 и второго 7 защитных транзисторов, резистора 8, ключа 9, резистора 10, первого порогового элемента 11, интегратора 12, второго порогового элемента 13, делителя напряжения на резисторах 14 и 15. Первый измерительный резистор 2 через диод 4 подключен параллельно второму измерительному резистору 3 с большим сопротивлением, чем первый резистор 2, а все вместе они включены между эмиттером транзистора 1 и выходным выводом. Точка соединения диода 4 и резистора 2 через резистор 5 подключена к базе транзистора б, эмиттер которого соединен с выходным выводом и эмиттером транзистора 7, коллекто транзистора б соединен с управляющим входом регулирующего транзистора 1, через резистор 8 - с входным выводом и через ключ 9 - с коллектором транзистора 7, который через резистор 10 соединен с входным выводом устройства. Входы порогового элемента 11 подключены соответствен но между коллектором и эмиттером транзистора 7, выход порогового элемента 11 через интегратор 12, пороговый элемент 13 соединен с управляющим входом ключа 9. База транзистора 7 через делитель напряжения на резисторах 14 и 15 соединена с общей шиной и эмиттером регулирующего транзистора 1. Устройство- работает следующим образом. В исходном состоянии регулирующий элемент. 1 открыт напряжением поступающим на его базу через резис тор 8, ключ 9 закрыт. Ток нагрузки протекает через датчик тока 3. При его увеличении открывается диод 4 и большая часть тока нагрузки начинает протекать через датчик тока 2 (его сопротивление выбирается значительно меньше сопротивления датчи ка тока 3 ). Напряжение с датчиков тока 2 и 3 поступает через резистор 15 и 5 на базы транзисторов 7 и б соответственно. Таким образом, тран зисторы 7 и б открываются соответственно при меньшем и большем токах нагрузки. Соответствующим выбором сопротивлений датчиков тока 2 и 3 устанавливается порог открывания транзистора 7 при токе, несколько большем тока потребления нагрузки в паузе, а транзистора 6 при токе несколько большем тока потребления нагрузкой в импульсе. При нормально импульсной нагрузке в паузе между и пульсами транзисторы б и 7 закрыты При импульсном увеличении тока нагрузки напряжением, поступающим чер резистор 15 с датчика тока 3 открывается транзистор 7, напряжение на его коллекторе, соединенном с источ НИКОМ входного напряжения через рез стор 10, уменьшается и срабатывает пороговый элемент 11, начинает увеличиваться напряжение на выходе интегратора 12. Постоянная времени интегрирования интегратора выбирается таким образом, чтобы за время действия импульса тока нагрузки напряжение на его выходе не успевало достигнуть порога срабатывания порогового элемента 13. После окончания импульса транзистор 7 закрывается, пороговый элемент 11 переходит в исходное состояние, а напряжение на выходе интегратора 12 начинает уменьшаться. Так как при нормальной импульсной нагрузке ключ 9 всегда закрыт, то открывающийся транзистор 7«не оказывает влияния на работу регулирующего элемента 1. В случае перегрузки, например, если длительность импульса тока нагрузки больше установленного значения, напряжение на выходе интегратора 12 превышает порог срабатывания порогового |лемента 13, ключ 9 открывается и управляющий вход регулирующего элемента 1 шунтируется через него открытым транзистором 7, чем достигается ограничение выходного тока на уровне, определяемом сопротивлением датчика тока 2. После устранения перегрузки схема переходит в исходное состояние. В случае, если ток в импульсе превышает установленное значение, напряжением, поступающим с датчика тока 2 через резистор 5, открывается транзистор б, который своей коллекторной цепью шунтирует управляющий вход регулирующего элемента 1, чем достигается ограничение выходного тока на уровне, определяемом сопротивлением датчика тока 2. Благодаря делителю напряжения на резисторах 15 и 14 ток длительного короткого замыкания может быть установлен значительно меньше тока потребления нагрузкой в паузе. Таким образом, предложенный стабилизатор с защитой от перегрузки имеет два порога срабатывания защиты - меньший при длительных перегрузках и больший для кратковременных перегрузок, что позволяет его использовать для питания импульсных нагрузок.

ОЧ

СТАБИЛИЗАТОР ПСХ:ТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий последовательный регулирующий транзистор, по цепи управления через узел обратной связи соединенный с выходом стабилизатора, узел защиты, состоящий . из датчика тока на первом измерительном резисторе, включенного между эмиттером регулирующего транзистора и выходным выводом, первого защитного транзистора, подключенного эмиттером к выходному выводу, коллектором-к управ ляющему входу регулирующего транзистора, базой через ограничительный резистор - к датчику тока, первого порогового элемента, ключа, диода, интегратора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем обеспечения двухпороговой защиты при нагрузке импульсногЬ характера, в узел защиты стабилизатора введены второй защитный транзистор, делитель напряжения, второй пороговый элемент второй измерительный резистор с большим сопротивлением, причем диод включен последовательно в цепь между эмиттером регулирующего транзистора и первым измерительным р1езистором, второй измерительный резистор включен параллельно цепи из диода и первого измерительного резистора, делитель напряжения включен между эмиттером регулирующего транзистора и общей шиной, средний вывод которого подключен к базе второго защит9 ного транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу, а коллектор через резистор - к входному выводу, вход первого порогового элемента подключен параллельно коллекторно-эмиттерному переходу второго защитного транзистора, а выход через последовательно соединенные интегратор и второй пороговый элемент подключен к управляющему входу ключа, выход которого включен между управляющим входом регулирую:л эо щего транзистора и коллектором второго защитного транзистора. СП)

10

11

12