Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий Советский патент 1985 года по МПК G05F1/569 

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в истопниках питания электрорадиоаппаратуры, Известен стабилизатор постоянног напряжения с защитой от коротких замыканий Л . Недостатком этого стабипизатора является низкая надежность при рабо те с нагрузкой, потребляющей большой ток при включении, например с электродвигателем постоянного тока, либо с емкостной нагрузкой. Это выражается в том, что защита срабатьго ет и стабилизатор выключается раньга чем электродвигатель разовьет оборо ты якоря. Кроме того, он обладает малым КПД. Наиболее близким -к предлагаемому по технической сущности является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий, со держащий регулирующий транзистор, соединенный коллектором и эмиттером соответственно с входным и выходным выводами, токозадающий резистор, под ключенный параллельно коллекторно-ба зовому переходу регулирующего транзистора, измерительно-усилительный узел обратной связи, подключенный входом и выходом соответственно к выходному выводу и к базе регулирзг- ющего транзистора, и узел защиты, состоящий из резистивного делителя напряжения, соединенного первым выводом с общей шиной и вторым - с входным выводом, исполнительного эле мента НЕ с открытым коллекторным выходом, вход которого соединен с выходом согласующего элемента НЕ, одним входом подключенного к средней точке резистивного делителя напряжения и к аноду диода, катодом подключенного к выходному выводу 2 . При работе этого стабилизатора с электродвигателем в качестве нагрузки или с емкостной нагрузкой происходит срабатьшание защиты и отключение .стабилизатора в начальный момент. Это объясняется тем, что пока якорь электродвигателя не приведен во вращение, напряжение реакции якоря н-а его выводах равно нулю, а оми.ческое сопротивление обмоток двигателя пренебрежительно мало по сравнению с сопротивлением резистивного делителя, диод открьп и на входе согласующего элемента НЕ потенциал 362 равен О, следовательно, на его выходе потенциал равен 1, а это приводит к открыванию исполнительного элемента и шунтированию базы регулирующего транзистора с последующим его закрытием. Ток через обмотку якоря электродвигателя отсутствует, якорь не вращается. Это приводит к ограничению области применения стабилизатора (он работает только с резистивной нагрузкой). Целью изобретения является расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий, содержащий регулирующий транзистор, подключенньй коллектором к входной клемме, а эмиттером к выходной клемме, токозадакяций резистор, подключенный параллельно коллекторно-базовому переходу регулирующего транзистора, измерительноусилительный узел обратной связи, подключенньй входами к выходной клемме и к общей шине, а выходом - к базе регулирующего транзистора, узел запреты, состоящий из резистивного делителя, диода согласуюа1;его элемента И-НЕ и исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторным выходом, причем крайние выводы резистивного делителя подключены к входной клемме и к общей шине, а средний вывод - к первому входу согласующего элемента.И-НЕ и к первому выводу диода, второй вывод которого подключен к выходной клемме, вход исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторным выходом подключен к выходу согласующего элемента И-НЕ, в узел защиты введены интегрирующий элемент, исполнительньш элемент И-НЕ с открытым коллекторным выходом и переменный резистор, причем выход исполнительного элемента И-НЕ подключен к базе регулирующего транзистора, первый вход подключен к входу исполнительного элемента НЕ,а второй вход - к второму входу соглас тощего элемента И-НЕ, и к выходу интегрирующего элемента, подключенного входом к входной клемме, первьш крайний и средний выводы переменного резистора подключены к выходу исполнительного элемента НЕ, а второй крайний вывод- - к базе регулирующего транзистора. Ha чертеже представлена схема стабилизатора. Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, коллектор которого соединен с входной, а эмиттер с выходной клеммами. Параллельно крллекторно-базовому переходу подкл чен токозадающий резистор 2. Измерительно-усилительный узел 3 обратной связи своими входом и выходом относительно общей шины соединен соответственно с вьпсодной клеммой и базой транзистора 1. Узел 4 защиты состоит из резистивного делителя 5 напряжения, диода 6 согласующего элемента 7. Первый вьшод делителя 5 соединен с общей шиной, а второй вьшод соединен с входной клеммой. Катод диода 6 соединен с выходной клеммой, а его анод - со средним выводом делителя 5 и с пер вым входом согласующего элемента 7 (например, ТТ логики) типа И-НЕ, вы ход которого соединен относительно общей шины с входами исполнительных элементов НЕ 8 и И-НЕ 9 соответственно. Второй вход исполнительног элемента 9 соединен через интегрирующее устройство 11 с входной клем мой. Выход исполнительного элемента 9 (например, ТТ логики) типа И-НЕ соединен своим открытым коллекторным выходом относительно общей шины с базой транзистора 1. Коллектор ный выход исполнительного элемента НЕ 8 подключен к базе транзистора через резистор 10. Устройство работает следующим об разом. При подаче на вход стабилизатора напряжения I) g на выходе интегрирую щего устройства 11 напряжение начинает медленно возрастать от нуля до значения логической 1 (2,4-4,5 В) следовательно, на втором входе исполнительного элемента 9, соединенном с выходом интегрирующего уст ройства 11, в течение некоторого времени, зависящего от постоянной времени интегратора 11, поддерживается О. Выходной транзистор испол нительного логического элемента -И-НЕ 9 находится в режиме отсечки, ток через него не течет и база тран зистора 1 не шунтируется через элемент 9. В случае, когда нагрузкой стабилизатора является электродвигатель, в момент включения стабилизатора ротор двигателя неподвижен и практически шунтирует выход. При этом напряжение на катоде диода 6 близко к нулю. На аноде в это время действует прямое напряжение, снимаемое с резистивного делителя 5 напряжения, и диод открыт. Так как прямое сопротивление диод и последовательно с ним включенных обмоток двигателя во много раз меньше сопротивлений резистивного делителя 5(сопротивления делителя выбираются из условия обеспечения максимального кпд), то потенциал средней точки последнего снижается до уровня О, что обеспечивает получение выходного напряжения элемента И-НЕ 7, соответствующего уровню 1. На втором входе элемента И-НЕ 7, соединенном с выходом интегратора 11, в течение некоторого времени после включения сохраняется уровень О. При этом выходной транзистор логического элемента НЕ 8 находится в режиме насыщения и база транзистора 1 через резистор 10 и элемент 8 соединена с общей шиной. Напряжение на базе регулирующего транзистора 1 снижается до минимального уровня, равного падению напряжения на резисторе 10, ток через транзистор ограничен, но достаточен для приведения ротора двигателя во вращение. После того как ротор электродвигателя разовьет достаточное число оборотов (постоянная времени интегратора 11 выбирается из этого условия), шунтирующее действие двигателя за счет напряжения реакции якоря прекращается, потенциал на катоде диода 6становится больше, чем на аноде, диод йакрьтается и потенциал средней точки делителя 5 становится равным t. На выходе интегратора 11 за это время потенциал тоже возрастает до уровня 1, следовательно, на выходе элемента НЕ 7 появляется уровень О. Эла4енты 3 и 9надежно закрываются, транзистор 1 переходит в режим стабштизации, и через него проходит номинальный ток, потребляемый электродвигателем. Резистором 10 можно ограничить пусковой ток до номинального. В случае короткого замыкания на выходе стабилизатора в рабочем режиме потенциал на катоде диода 6 становится равным нулю относительно общей шины стабилизатора, диод откры5 11560366

вается и на первом входе элемента элементом 9 и напряжение на ней И-НЕ 7 появляется уровень О, наснижается почти до нуля. Транзистор втором входе - уровень 1. Такое со-1 надежно закрьшается. четание логических уровней на входах элемента И-НЕ 7 дает на его вы-5 Таким образом, введение дополниходе 1. На выходе интегратора 11тельных интеграторов и исполнительуровень напряжения в рабочем режи-ного элемента обеспечивает возможме также равен 1, Следовательно,ность работы стабилизатора как с рена всех входах исполнительных эле-зистивной нагрузкой, так и с емкостментов 8 и 9 появляются 1, чтоО ной, а также с электродвигателем обеспечивает переход в режим насыще- постоянного тока, тем самым расширяния их выходных транзисторов. При.ется область применения стабилизаэтом база транзистора 1 шунтируетсятора.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий регулирующий транзистор, подключенный коллектором к входной клемме, а эмиттером к выходной клемме, токозадающий ре зистор, подключенный параллельно коллекторно-базовому переходу регу лируюв1его транзистора, измерительн усилительный узел обратной связи, подключенный входами к выходной клемме и к общей шине, а выходом к базе регулирующего транзистора, узел защиты, состоящий из резистив ного- делителя, диода, согласующего элемента И-НЕ и исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторны выходом, причем крайние выводы резистивного делителя подключены к входной клемме и к общей шине, а средний вьшод - к первому входу согласующего элемента И-НЕ и к первому выводу диода, второй вывод которого подключен к выходной клемме, вход исполнительного злемента НЕ с открытым коллекторным выходом подключен к выходу согласующего элемента И-НЕ, отличающийс я тем, что, с целью расширения области применения, в узел защиты введены интегрируюпщй элемент, исполнительный элемент И-НЕ с открытым коллекторным выходом и переменный резистор, причем выход исполнительного элемента И-НЕ подключен к базе регулирующего транзистора, первый вход подключен к входу исполнительного элемента НЕ, а второй вход к второму входу согласующего злемента И-НЕ и к выходу интегрирующего элемента, подключенного входом к входной клемме, первый крайний и средний вьшоды переменного резне- трра подключены к выходу исполнительного элемента НЕ, второй крайний вьгоод - к базе регулирующего транзистора.