Стабилизатор постоянного напряжения с защитой по току и по минимальному входному напряжению Советский патент 1985 года по МПК G05F1/569 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - упрощение схемы, повьшение надежности и рас ширение функцнонадьных возможностей защиты. -- , ,.

На чертежепредставлена принципиальная электричё с)кая схема стабилизатора nocTOflliHoro напряжения с защитой по току и fro минимальному входному ){{ению.

Стабилизатор напряжения содержит включенный в положительную шину pery ipyromiffl элемент на транзисторе 15 подключенный эмиттером к входной, а коллектором к выходной шине стабилизатора, два составных согласующих транзистора 2 и 3, диф(|)ерендиальный усилитель постоянного тока на транзисторах 4 и 5 с. узлом сравнения и датчик 6 тока, причем эмиттер согласующего транзистора 2 подключен к базе регулирующего .транзистора 1, база согласующего транзистора 2 - к эмиттеру согласующего транзистора 3, база согласующего транзистора 3 (вход усилителя тока) -.к коллектору усилителя 4, а коллекторы согласующих транзисторов 2 и 3 подключены вместе и через последовательно включенные резисторы датчика 6 тока - к минусовой шине стабилизатора, к точке соединения резисторов 7 и 8 датчика 6 тока подключены коллектор транзистора 9 реле времени 10, один конец резистора 11 положительной обратной связи и база усшгатель- . ного транзистора 12, коллектор которого через последовательно включенные резисторы 13 и 14 подключен к ВХОДНОЙ плюсовой шине, эмиттер через стабилитрон 15 подключен к минусовой шине защитный транзистор 16 и управляющий транзистор 17 базами подключены вместе к точке соединения резисторов 13 и 14, эмиттеры вместе с другим выводом резистора 14 подключены к входной плюсовой шине и к эмиттеру регулирующего транзистора 1, коллектор защитного транзистора 16 подключен к базе регулирующего транзистора 1, к эмиттеру согласующего транзистора 2 и к другому выводу резнетора 11 положительной обратной

198491 .

связи, а коллектор управляющего транзистора 17 подключен к конденсатору 18 времязадающёй цепочки реле времени 10 с резистором 19

5 и транзистором 9, база которого подключена к точке соединения резисторов 19 и 20, эмиттер - к минусовой шине. Резистор 21 задает ток стабилитрона 15, стабилитрон 22 О опорный элемент стабилизатора.

Устройство подготавливается к работе следующим образом.

На выходе стабилизатора устанавливается ток нагрузки, равный по

15 величине току срабатывания защиты. Подбором величины сопротивлений резисторов 7 и 8 датчика 6 тока на базе транзистора 12 устанавливается напряжение, превьппающее значение

20 напряжения, приложенного к эмиттеру транзистора 12 (определяемое напряжение стабилитрона 15), и отпирающее транзистор 12, следовательно, и. транзистор 16. Транзистор 16, отпираясь своим коллекторно-эмиттерным переходом, шунтирует переход база эмиттер регулирующего транзистора 1, запирает его и на выходе стабилизатора напряжение уменьшается до

30 величины, близкой к нулю.

Сброс защиты, осуществляется отключением стабилизатора от питающей сети.

Устройство работает следующим

35 образом.

При отсутствии на выходе стабилизатора перегрузки по току коллекторные токи согласукяцих транзисторов 2 и 3, протекающие через резистор 7 датчика 6 тока, создают на нем падение напряжения, недостаточное для включения усилительного транзистора 12. Последний находится в запертом состоянии.

При превышении тока нагрузки мак:симально допустимого значения падение напряжения на резисторе 7 датчика тока 6 повышается и становится достаточным для включения усипитель50 ного транзистора 12. Включение усилительного транзистора 12 сопровождается открыванием защитного транзистора 16, призакрыванием регулирующего транзистора 1, а также от55 крьшанием управляющего транзистора . 17. Одновременно с отпиранием транзистора 17 начинается заряд времязадакндего конденсатора 18 реле времени 10 через транзистор 17, ограничивающий резистор 19 и база - SMHтерный переход транзистора 9. Транзистор 9 реле времени отпирается и при этом, шунтируя база - эмиттерньй переход усилительного транзистора 12, запирает его, что приводит к запиранию защитного транзистора 16, вследствие чего приоткрывается регулирующий транзистор 1, и к запиранию управляющего транзистора .17, в рез.ультате чего разрывается цепь питания базы транзис- тора 9 и транзистор 9 запирается.

Этим заканчивается первый цикл (работы устройства защиты.

Если в течение этого времени перегрузка по току на выходе- стабилизатора самоустранилась, уменьшаются коллекторные токи согласующих транзисторов 2 и 3, падение напряжения на резисторе 7 датчика 6 тока, что приводит к полному запиранию транзисторов 12, 16, 17 и 9. При этом стабилизатор автоматически возвращается в номинальный режим работы, прекращается заряд конденсатора 18 реле времени 10 через управляющий транзистор 17 и начинаетс его быстрый разряд. ; .

Таким образом, при кратковременной перегрузке на выходе стабилизатора конденсатор 18 реле времени 10 не успевает полностью зарядиться.

В случае длительной перегрузки п току на .выходе стабилизатора указанный цикл многократно повторяется до полного заряда конденсатора 18 и срабатьгеания реле времени 10. При этом цепь питания базы транзис- тора 9 реле времени 10 отключается и транзистор 9 запирается.Вход усилительного транзистора 12, освобождаясь от шунтирующего-воздействия . транзистора 9, отпирается от уровня напряжения, установленного на резисторе 7 датчика 6 тока. Отпирание транзистора 12 приводит к включению защитного транзистора 16, при этом через защитный транзистор 16 вступает в действие положительная обратная связь на резисторе 11, которая в свою очередь приводит в режим насыщения усилительный 12 и защитный 16 транзисторы и к полному запи ранию регулирующего транзистора 1. Напряжение на выходе стабилизатора уменьшается практически до нуля, не

восстанавливаясь, в результате чего отпираются транзисторы 2, 3 и 4 стабилизатора, увеличиваются коллекторные токи согласующих транзисторов 2 л 3, возрастает падение напряжения на резисторе 7 датчика тока 6 что в свою очередь усиливает действие положительной обратной связи.

Количество циклов самовосстановления стабилизатора в аварийном режме может регулироваться в широких пределах в зависимости от выбора ограничительного резистора 19, времязадающего конденсатора 18.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора транзистор 4 дифференциального усилителя запир-ается изза отсутствия опорного напряжения на стабилитроне 22. Запирание транзистора 4 приводит к запиранию согласующих транзисторов 2 и 3, следовательно, и к запиранию последовательного регулирующего транзистора 1 (самозащита), в результате чего на выходе стабилизатора ток короткого замыкания практически равен остаточному току на выходе стабилизатора при срабатывании защиты от перегрузок.

Срабатывания токовой защиты при этом не происходит из-за аапирания согласующих 2 .и 3 и соответственно регулирующего 1 транзисторов и отсутствия напряжения на резисторе 7 датчика 6 тока.

При самоустранении короткого замыкания и установлении номинального значения тока нагрузки на выходе стабилизатора стабилизатор автоматически возвращается в номинальный режим работы.

В случае многократного кратко;временного короткого замыкания на выходе стабилизатора ток нагрузки линейно изменяется от пикового (максимального) значения тока короткого замыкания до установившегося минимального значения и наоборот, проходя через область значений токов перегрузки, что вызывает периодическое срабатывание схемы защиты от кратковременной перегрузки. Если процесс срабатывания повторяется многократно и напряжение на времяпадающем конденсаторе 18 реле времени 10, постепенно увеличиваясь, достигает установившегося уровня, срабатывает реле времени 10.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩОТОЙ ПО ТОКУ И ПО МИНИМАЛЬНОМУ ВХОДНОМУ НАПРЯЖЕНШ, содержащий включенный в силовую шину регулирующий элемент, состоящий из .силового и согласующего транзисторов, усилителя постоянного тока с узлом сравнения, вход которого соединен с выходным вьшодом, а выход - с базой согласуняцего транзистора, датчик тока в цепи коллектора согласующего транзистора, реле времени, первый и второй резисторы, защитный транзистор, отличающийся, тем, что, с целью упрощения схемы, повьшения надежности и расширения функциональных возможностей защиты, в него введены усилительный транзистор, опорный элемент, резистор положительной обратной связи, управляющий транзистор, эмиттер и база которого подключены соответственно к эмиттеру и базе защитного транзистора, коллектор подключен к входу реле времени, выход которого подключен к базе усилительного транзистора и с S выходу датчика тока, эмиттер усили(Л тельного транзистора через опорный элемент подключен к общей шине, а коллектор через первый резистор к базам управляющего и защитного 5 транзисторов, базы которых через второй резистор соединены со своими эмиттерами и входным выводом, коллектор защитного транзистора подQO 00 4 ключен к базе регулирукщего транзистора и через резистор положительной обратной связи - к базе :0 усилительного транзистора.