Источник питания с защитой от перегрузки Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

f Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам эле тропитания узлов автоматики, вычисл тельной техники и средств связи при импульсном характере нагрузки. Известен стабилизатор постоянног напряжения, содержащий регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин последовательно с датчиком тока, заищтный транзистор, коллекто ная цепь которого соединена с выводом цепи обратной связи, кроме того диод, резистор и конденсатор, которы подключен одним выводом к эмиттеру защитного транзистора, другим выводом через резистор - к входному выводу стабилизатора и через диод к коллекторной цепи защитного транзистора lJ . Это устройство позволяет кратковременно обеспечивать потребителя током, значительно превышающим порог срабатывания защиты, благодаря тому, что ограничение тока происходит с задержкой, определяемой време нем разряда конденсатора, и которое выбирается с учетом характера импул ной нагрузки, и должна быть не мене длительности импульса потребляемого тока. Недостатком устройства является низкая надежность его работы,. так как в случае короткого замыкани ток нагрузки ничем не ограничен до момента включения защиты, что может привести к выходу из строя регулирующий транзистор. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин последователь но с датчиком тока, защитный транзистор, эмиттер которого соединен с выходной клеммой, коллектор с управляющим входом регулирующего элемента, а база соединена с первым выводом первого резистора, пороговый элемент, входы которого подключены к датчику тока, ключ, силовой вход, которого соединен с первым выводом второго резистора, третий резистор, первый вывод которого соединен с входной клеммой, и диод 2J Недостатком известного устройства является высокая надежность его работы вследствие того, что в начальный момент короткого замыкания выхода устройства через регулируюпщй 54 элемент протекает кратковременно значительный ток, ограниченный только внутренним сопротивлением этого элемента (регулирующий элемент находится в открытом состоянии в течение времени разряда конденсатора, который вместе с резистором и диодом образует цепь задержки срабатывания защитного устройства, необходимую для переключения порогов срабатывания защиты при следовании импульса нагрузки. Кратковременное протекание практически не ограниченных импульсов тока может привести к выходу из строя защитного транзистора, что и определяет недостаточно высокую надежность его работы. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем исключения режима кратковременной перегрузки в начальный момент. Поставленная -цель достигается тем, что в источник питания с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий элемент, включённый в одну из силовых шин поспедовательно с датчиком тока, защитный транзистор эмиттер которого соединен с выходной силовой клеммой устройства, коллектор - с управляющим входом регулирующего элемента, а база - с первым выводом первого резистора, пороговый элемент, входы которого подключены к датчику тока, ключ, силовой вход которого соединен с первым выводом второго резистора, третий резистор, первый вывод которого соединен с входной силовой клеммой, и диод, введены дополнительный датчик тока, интегратор и дополнительный пороговый элемент, при этом эмиттер защитного транзистора через дополнительный датчик тока соединен с вторым выводом первого резистора, который через диод соединен с выходом регулирующего элемента и с вторым выводом второго резистора, выход ключа соединен с базой защитного транзис- . тора, второй вывод третьего резистор.а соединен с управляющим входом регулирующего элемента, управляющий вход ключа присоединен к выходу дополнительного порогового элемента, вход которого через интегратор подключен к выходу порогового элемента. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит регулирующий элемент 1, включенный последовательно с датчиком 2 тока, параллельно которому подключены последователь га соединенные дополнительный датчик 3 тока и диод 4. Датчик 3 тока через первый резистор 5 соединен с базой защитного транзистора 6, и через ключ 7 и второй резистор 8 с выходо регулирующего элемента 1, эмиттер защитного транзистора 6 соединен с выходной силовой клеммой устройства а. коллектор - с управляющим входом регулирующего элемента 1 и через тр тий резистор 9 - с входной силовой клеммой. Параллельно первому датчику 2 тока подключены входы порогово го элемента 10, выход которого чере интегратор II и дополнительный пороговый элемент 12 соединен с упр ляющим входом ключа 7. Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии регулирующий элемент I открыт напряжением, поступающим на управляющий вход через резистор 9 от источника входного напряжения. Ключ 7 и защитный транзистор 6 закрыты. При небольшом токе в паузе между импульсами нагрузки падение напряжения на датчике 2 тока небольшое, и так как диод при этом закрыт, через датчик 3 тока ток не протекает. При импульсном увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на датчике 2 тока, диод 4 открывается и часть выходного тока начинает проте кать через датчик 3 тока. Если при этом ток нагрузки превышает некоторый заранее установленный предел (определяется сопротивлением датчика 3 тока), то защитный транзистор 6 открывается напряжением, пост пающим на его базу через резистор 5 с датчика 3 тока и своей коллекторной цепью шунтирует управляющий вхо регулирующего элемента, чем достигается ограничение выходного тока. Одновременно с этим, с увеличением напряжения на датчике 2 тока, сраба тывает пороговый элемент 10 и начинает увеличиваться напряжение на выходе интегратора 11, и, через нек торое время, определяемое постоянной времени интегратора, сработает пороговый элемент 12, напряжение с выхода которого откроет ключ 7, и на базу защитного транзистора 6 через резистор 8 поступит напряжение с датчика 2 тока, которое больще напряжения, поступающего с датчика 3 тока ( на величину падения напряжения на диоде 4), поэтому произойдет ограничение выходного тока на новом уровне, значительно меньшем первоначального. Если после этого перегрузка сохраняется, пороговый элемент 10 находится во включенном состоянии и устройство находится в состоянии ограничения выходного тока на меньшем пороге. Если ток нагрузки станет меньше порога срабатывания порогового элемента 10, он выключится , Напряжение на выходе интегратора II начнет уменьшаться, и через некоторое время выключится пороговый элемент 12, напряжение с выхода которого закроет ключ 7, после чего на базу защитного транзистора 6 будет поступать управляющее напряжение с датчика 3 тока, и, таким образом, установится больший порог срабатывания. Выбором величин сопротивлений датчиков 2 и 3 тока могут быть установлены любые меньший и больший пороги срабатывания защиты. Таким образом, при работе на импульсную нагрузку порог срабатывания защиты больше тока потребления нагрузки в импульсе, и срабатывания защиты не происходит. Если ток в импульсе превысит этот порог, то произойдет ограничение выходного тока на этом пороге. Кроме того, если длительность импульса превышает некоторое заранее установленное время (определяется постоянной времени интегратора М), то, по истечении этого времени,будет включен второй, существенно меньший порог срабатывания защиты. Если к этому моменту импульс не кончился (например, произошло короткое замыкание нагрузки), то произойдет ограничение выходного тока на этом пороге, который выбирается несколько ; большим тока потребления нагрузки в паузе. Для нормальной работы необходимо, чтобы порог срабатывания порогового элемента был больше тока потреблений нагрузки в паузе, но меньше меньшего порога срабатывания защиты. Таким образом, предлагае1 ый источник питания с защитой от перегрузки может быть использован для питания импульсных нагрузок. При этом он обеспечивает два порога

5I

срабатывания защиты: меньший при дли тельных перегрузках и больший дня кратковременных перегрузок и, в от- личие от известного стабилизатора постоянного напряжения с защитой от перегрузки, обладает более выс1 кой надежностью работы,так как при коротком закыкании отсутствуют броски тока бояьоге установленного порога

12354

срабатывания запиты, чем устраняется возможность выхода из строя регулирующего элемента. Кроме того, за счет уменьшения падения напряже5 ния на датчике тока при импульсах нагрузки, появляется возможность уменьшения входного напряжения устройства, что повышает надежность ег |работы и КПД.

0

«

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин последовательно с датчиком тока, защитный транзистор, эмиттер которого соединен с выходной клеммой, коллектор - с управляющим входом регулирующего элемента, а база - с первым выводом первого резистора, пороговой элемент, входы которого подключены к датчику тока, ключ, силовой вход которого соединен с первым выводом второго резистора, третий резистор, первый вывод которого соединен с входной клеммой, и диод, отлич ающий ся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения режима кратковременной перегрузки в начальный момент, в него введены дополнительный датчик тока, интегратор и дополнительный пороговый элемент, при этом эмиттер защитного транзистора через дополнительный датчик тока соединен с вторым выводом первого резистора, который через диод соединен с выходом регулирующего элемента и с вторым выводом второго резистора, выход клюi ча соединен с базой защитного транзистора, второй вывод третьего резис(Л тора соединен с управляющим входом регулирующего элемента, управляюС щий вход ключа присоединен к выходу дополнительного порогового элемента, вход которого через интегратор подключен к выходу порогового элемента.