Способ защиты регулируемого стабилизатора напряжения от перегрузок и короткого замыкания Советский патент 1985 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты стабилизирующих источников вторичного электропитания постоянного тока от перегрузок по току и коротких замыканий, преимущественно для защиты непрерывных последовательных компенсационных стабилизаторов напряжения с широким диапазоном . регулировки выходного напряжения. Известен способ защиты стабилизатора напряжения от перегрузок и коротких замыканий, согласно которому измеряют падение напряжения на датчике тока нагрузки и ограничивают ток базы регулирующего элемента, начиная с величины заданного порога срабатывания защиты 1. Недостатками указанного способа являются ограниченная область применения и недостаточная надежность вследствие того, что необходимо обеспечить рассеяние мощности на регулирующем элементе в режиме перегрузки и коротких замыканий, значительно превыщающих мощность рассеяния в рабочих режимах, что ухудщает удельные показатели стабилизатора. Известен также способ защиты стабилизатора напряжения от перегрузки и коротких замыканий, содержащего регулирующий элемент, датчик тока и резистор источника смещения путем уменьщения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжения на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с .мо.мента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом 2. Недостатком известного способа защиты является ограниченная область применения - только для стабилизаторов с фиксированной величиной выходного напряжения, так как при регулировании выходного напряжения, особенно в широком диапазоне, падение напряжения на резисторе верхнего плеча делителя напряжения изменяется пропорционально изменению выходного напряжения, вследствие чего «плывет порог срабатывания защиты. В свою очередь «плавающий порог срабатывания защиты требует обеспечения запаса по токовым нагрузкам всех элементов электропитающего устройства, что снижает надежность и усложняет систему электропитания в целом. Этот недостаток становится более очевидным, если принять во внимание, что для нагрузок, питаемых высоким уровнем напряжения, величина требуемого тока меньше, в то же время при использовании известного способа защиты порог срабатывания, устанавливаемый при наименьших уроннях выходного напряжения, при регулировании выходного напряжения в сторону уве личения неоправданно возрастает. Цель изобретения - расширение области применения, повышения надежности защиты и упрощения устройства цепей электропитания стабилизатора путем фиксирования порога срабатывания защиты. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты регулируемого стабилизатора напряжения от перегрузок и короткого замыкания, содержащего регулирующий элемент, датчик тока нагрузки и резистор источника смещения, путем уменьщения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжений на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с момента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом, в рабочих режимах стабилизатора ток резистора источника смещения стабилизируют, в режимах уменьшения выходного напряжения ниже наименьшего рабочего напряжения - уменьшают и при коротком замыкании - прерывают. На чертеже дана структурная схема стабилизатора напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий по предлагаемому способу. Последовательно с регулирующим элементом 1 включен датчик 2 тока нагрузки, измерительный выход которого соединен с первым входом защитного элемента 3, другой вход которого подключен к резистору 4 источника напряжения смещения, последовательно с которым включен токостабилизирующий элемент 5, входы которого подключены к выходу стабилизатора напряжения, к которым также подключены входы схемы 6 управления, выход которой объединен с выходом защитного элемента 3 и подключен к управляющему входу регулирующего элемента 1. К выходу стабилизатора подключена нагрузка 7. Способ защиты стабилизатора напряжения от перегрузок и коротких замыканий осуществляется следующим образом. При работе стабилизатора падение напряжения на датчике 2 тока нагрузки сравнивают с встречно направленным падением напряжения на резисторе 4, ток которого стабилизируют в рабочих режимах при помощи токостабилизирующего элемента 5 ве всем диапазоне регулирования выходного напряжения. Поскольку ток в рабочих режимах стабилен и не зависит от изменения выходного напряжения в заданном диапазоне регулировки, то с резистора 4 на первый вход защитного элемента 3 подают стабильное запирающее напряжение, а, на второй - сравнительное отпирающее напряжение с датчика 2 тока нагрузки. Таким образом, в диапазоне токов нагрузки, меньших порога срабатывания, разность сравниваемых напряжений одного знака

(элемент 3 закрыт) не влияет на ток управления регулирующего элемента 1, который подают с управляющей схемы 6.

При перегрузке, независимо от установленной первоначально величины выходного напряжения, отпирающее напряжение возрастает и становится больще запирающего напряжения, подаваемого с резистора 4. При этом пропорционально увеличению возникщей разницы упомянутых напряжений другого знака уменьшают управляющий ток регулирующего элемента, что приводит к снижению выходного напряжения стабилизатора. Когда сопротивление нагрузки 7 стремится к нулю, ток токостабилизирующего элемента 5 уменьшают, начиная с момента уменьшения выходного напряжения ниже минимального уровня рабочих режимов, при этом уменьшается запираюшее напряжение с резистора 4. А при значениях сопротивления нагрузки 7 близких к нулю и коротком замыкании, ток элемента 5 прерывают, вследствие чего с другого входа защитного элемента 3 запирающий потенциал снимается и элемент 3 полностью открывается, что обеспечивает при коротком замыкании выходной ток стабилизатора равным нулю.

Такой способ защиты стабилизатора напряжения особенно эффективен для стабилизаторов с широким диапазоном регулирования выходного напряжения, когда необходимо обеспечить стабилизацию напряжений на уровне от единиц до десятков вольт. При этом обеспечивается надежная защита с током короткого замыкания равным нулю, что существенно упрощает электр.опитающую систему в целом.

СПОСОБ ЗАЩИТЫ РЕГУЛИРУЕМОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ПЕРЕГРУЗОК И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, содержащего регулирующий элемент, датчик тока нагрузки и резистор источника смещения, путем уменьшения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжений на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с момента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, повышения надежности защиты и упрощения устройства цепей электропитания стабилизатора путем фиксирования порога срабатывания защиты, в рабочих режимах стабилизатора ток резистора источника смещения стабилизируют, в режимах уменьщения выходного напряжения ниже наимень шего рабочего напряжения -уменьшают и (Л при коротком замыкании-прерывают. СП со 00