Стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке Советский патент 1985 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электроехнике, в частности к стабилизаторам апряжения постоянного тока с агрузки в виде электровакуумных риборов от внутренних междуэлектрод-s ых пробоев.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке, выполненный на ыпрямителе, регулирующем элементе, 10

усилителе обратной связи с источником опорного напряжения, содержащий включенный в цепь нагрузки датчик ее пробоя, выход которого подключен к входу исполнительного блока, вы- 5 полненного двухканальным, причем первый канал подключен параллельно источнику опорного напряжения, а второй канал, состоящий из последовательно соединенных интегрирующего, 20 усилительного и опорного звеньев, выходом подключен к выпрямителю Hi.

Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная возможностью возникновения необрати- 25 мого пробоя в нагрузке, что приводит

к перегрузке по мощности элементов силовой цепи.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный источник 30 постоянного напряжения с защитой от про.боя в нагрузке, содержащий последовательно включ енные управляемый выпрямитель, регулирующий элемент и датчик тока, усилитель обрат- 35 ной связи, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель к выходу стабилизатора, а выход - к управляющему входу регулирующего элемента, двух- 40 канальный блок защиты, в котором первый канал содержит электронный ключ, один выходной вывод которого подключен к общей шине и RC-цепи, а второй канал содержит последователь- 45 но соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем вход интегратора соединен с выходом дат- чика тока, а выход порогового элемента - с управляющим входом выпрями- 50 теля 2 .

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы в целом, а также низкая надежность работы нагрузки, так как включение 55 и выключение первого канала защиты происходит инерционно и при возникновении в нагрузке необратимого пробоя в силовых цепях происходит пере грузка по мощности из-за перегрузок по току. Длительность перегрузок по мощности определяется постоянной времени интегрирующего звена второго канала исполнительного блока.

Целью изобретения является повышение надежности защиты устройства и нагрузки при повторных пробоях в ней после включения регулирующего элемента или в случае возникновения необратимого пробоя за счет ограничения выходного тока на заданном уровне, который может быть несколько раз ниже тока в рабочем режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель, регулирующий эЛе-. мент и датчик тока, усилитель обратной связи, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель - к выход стабилизатора, а выход - к управляющему входу регулирующего элемент двухканальный блок защиты, в котором первый канал содержит электронный ключ, один вьгходной вывод которого подключен к общей шине и RC-цепи, а второй канал содержит последовательн соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем вход интегратора соединен с выходом датчика тока, а выход порогового элемента с управляюп5им входом выпрямителя, в первый канал блока защитьг введен одноцереходный транзистор, коммутационный диод, три резистора и дополнительный источник, причем эмиттер однпереходного транзистора подключен через первый резистор к выхоДу регулирующего элемента, а через коммутирующий диод - к средней точке RCцепи, резистор которой подключен к выходу датчика тока, а конденсатор к общей шине, первая база однопереходного транзистора через второй резист подключена к управлякнцему входу элекронного ключа, второй выходной вывод которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а вторая база однопереходного транзистора через третий резистор подключена к дополнительному источнику.

На чертеже изображена электрическ функциональная схема устройства. Силовая часть устройства состоит из последовательно соединенных выпря мителя 1, регулирующей лампы 2, датчика 3 тока и нагрузки 4. Цепь управления регулирующей лампой 2 состоит из усилителя 5 обратно связи, у которого первый вход соединен с выходом устройства через резис тивный делитель 6 обратной связи, второй вход - с источником опорного напряжения, выполненным на стабилитроне 7 и резисторе 8, элементов первого канала защиты нагрузки А и регулирующей лампы 2, вк1почающе1 о транзисторный ключ 9, включенный параллельно стабилитрону 7, однопереходный транзистор 10, переход змиттер -.база которого через интегрирующую RC-цепь, состоящую из резистора 11 и конденсатора 12. Диод 13 соедииен с датчиком 3 тока, а база - с дополнительным источником 14 питания резисторов 15-18 и элементов второго канала защиты, состоящего из последо вательно включенных между входом управления выпрямителя 1 и датчиком тока 3 интегратора 9, усилителя 20 и порогового элемента 21, Устройство работает следующим образом. При каждом пробое в нагрузке 4 выходной сигнал датчика тока посту1пает через резистор 15 непосредствен но на эмиттер однопереходного транзистора 10 и через интегрирующую RC-цепь 11, 12 и диод 13. Если амплитуда импульса броска тока нагрузки превышает порог включения однопереходного транзистора 10 происходит его включение. При этом предварительно зар исенный конденсатор 12 до напряжения, ниже порога включения однопереходного транзистор 10, начинает разряжаться по цепи его эмиттерного перехода через резистор 17 и переход база-эмиттер транзистор ного ключа 9. Время разрядки конденсатора 12 определяется величиной его емкости и резистором 17. Это время выбирается в зависимости от длительности пробоя в нагрузке с учетом возможного времени восстановления ее параметров. В течение времени раэрядки конден сатора 12 транзисторный ключ 9 .включен, и источник опорного напряжения закорочен. В результате быст:РОГО включения однолереходного транзистора на заданное время происходит запирание регулирующей лампы 2, так. как выходной сигнал усилителя обрат- ной связи 5 равен такой величине отрицательного напряжения смещения, при которой регулирующая лампа 2 заперта. После восстановления параметров . нагрузки с некоторой временной задержкой (1-10 мс) происходит запирание транзисторного ключа 10, так как ток разрядки конденсатора 12 через открытый однопереходной транзистор 10 оказывается ниже порога его включения. Выключение однопереходного транзистора 10 происходит после выключения транзисторного ключа 9/ и момент его выключения определяется параметрами резисторов 17 и 18 и величиной напряжения источника 14 питания, В результате запирания транзисторного ключа 9 опорное напряжение на входе усилителя обратной связи 5 быстро восстанавливается. После восстановления напряжения обратной связи регулирующая лампа 2 переходит в режим стабилизации напргсжения, и ; через датчик 3 тока начинает протекать ток нагрузки. В процессе включения регулирующей лампы 2 в зависимости от характера восстановления параметров нагрузки . могут произойти четыре случая работы регулирующей лампы 2: ток регулирующей лампы 2 принял установившееся (рабочее) значение; ток регулирующей лампы увеличился по сравнению с рабочим значением на недопустимую величину: полбой в нягоузке повтооился сразу; пробой в нагрузке повторился через некоторое время, которое соизмеримо с постоянной времени интеграТора 19, но меньше ее. В первом случае после частичной разрядки конденсатора 12 и выключения транзисторного KJW)4a 9 происходит запирание однопереходного транзистора 10, так как напряжение на конденсаторе 12 достигло порога его выключения. В этом случае на нагрузке восстанавливается заданное рабочее напряжение, величина которого стабилизируется с помощью регулирующей лампы. Во втором и третьем случаях после частичной разрядки конденсатора 12 и выключения транзисторного ключа 9 - yt .

выключения однопереходного траизисто ра 10 не происходит, так как возрастание тока через датчик тока 3 вызовет увеличение тока через переход база-эмиттер однопереходного транзистора 10. Увеличение тока нагрузки вызовет повторное включение транзисторного ключа 9. Однако в этом случае включение этого транзисторного ключа будет происходить плавно за счет влияния конденсатора 12 через диод 13 на переход эмиттер-база переходного транзистора 10. В результате плавного включения транзисторного ключа 9 он будет работать в режиме линейного усиления сигнала датчика тока. В этом режиме устройство работает в качестве линейного стабилизатора тока, величина которого может быть выбрана значительно ниже рабоч.его значения. Ограничение выходного тока устройства в случае невосстановления параметров нагрузки после ее пробоя исключает перегрузки по мощности как нагрузки, так и силовых цепей устройства.

В четвертом случае процессы в первом канале после первого пробоя заканчиваются запиранием транзисторного ключа 9, а затем и однопереходного транзистора 10. В результате запирания однопереходного транзистора 10 напряжение на конденсаторе 12 восстанавливается до прежнего (рабочего) уровня и первый канал защиты оказывается подготовленньм к возникновению второго пробоя. При возникновении второго пробоя через определенное время процессы в первом канале происходят по описанному алгоритму.

Однако в данном случае начинает работать второй канал защиты в котором происходит интегрирование импульсных сигналов датчика тока 3 с помощью интегратора 19 и усиление их в усилителе 20 до заданной величины порога срабатывания порогового элемента 21, посредством которого осуществляется отключение выпрямителя 1 от питающей сети.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ЫАПРЯЖНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПРОБОЯ В НАГРУЗКЕ, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель, регулирующий элемент и датчик тока, усилитель обратной связи, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель - к выходу стабилизатора, а выход - к управляющему входу регулирующего sjieMeHTa, двухканальный блок защиты, в котором первый канал содержит электронный ключ, один выходной вывод которого подключен к общей шине и RC- цепи, а второй канал содержит последовательно соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем иход интегратора соединен с выходом датчика тока, а выход порогового элемента - с управляющим входом выпрямителя, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что; с.целью повышения надежности, в первый канал блока защиты введен однопереходный транзистор, коммутирующий диод, три резистора и дополнительный источник, причем эмиттер однопереходного транзистора подключен через первый резистор к выходу регулирующего элемента, а через коммутирующий диод - к средней точке RC-цепи, резистор которой подключен к входу датчика тока, а конденсатор - к общей шине, первая база (Л однопереходного транзистора через второй резистор подключена к управляюп1ему входу электронного ключа, второй выходной вьгеод которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а вторая аза однопереходного транзистора через третий У1 резистор подключена к дополнительному источнику. о :о sj