Стабилизатор постоянного напряжения с защитой Советский патент 1986 года по МПК G05F1/573 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты источников питания постоянного тока, и может быть использовано в устройствах электропитания узлов авто матики, вычислительной техники и средств связи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже приведена принципиаль- ная электрическая схема предлагаемого стабилизатора напряжения.

Устройство содержит узел 1 управления, состоящий из дополнительного источника 2 питания, резистора 3 оме щения, стабилитрона Д, подключенного катодом к коллекторному резистору 5 и анодом - к резистору 3 смещения, коллекторного резистора 6 первого транзистора 7, второго транзистора 8 с коллекторньм резистором 5, датчик 9 тока, включенный в общую шину, диодно-резисторный оптрон оптопара 10, фоторезистор которого включен между эмиттерами транзисторов 7 и 8 узла 1 управления, а светодиод подключен анодом к ограничительному резистору 11 и катодом к катоду стабилитрона 12, конденсатор 13, включенный между эмиттером транзистора 7 и общей шиной стабилизатора, диод 14 анодом подключенный к управляющему электроду тиристора 15, анод которого Подключен к выходу источника 2 питания, а катод - к резистору 16 ключа который состоит из резисторов 1 17 и транзистора 18, выход ключа 19 подключен к управляющему входу регулирующего элемента которому подключен измерительно-усилительный узел 21 стабилизатора 22 напряжения. I,

Устройство работает следующи образом.

В исходном состоянии напряжение на выходе стабилизатора 22 соответствует номинальному, вследствие чего напряжение, приложенное к стабилитрону 12, больше его напряжения стабилизации, стабилитрон 12 находится в состоянии пробоя и за счет тока,, протекающего через ограничительный резистор 11 и светодиод оптопары 10, данный светодиод горит и сопротивление фоторезистора оптопары 10 мало (с оставляет порядка 100 Ом). За счет приложенного через резистор 3 напря- жения и выбора саответст1зуи)щей величины сопротивления резистора 6 тран

5 0 .-

5

5

С(

222

зистор 7 находится в режиме насьще- ния и его коллектор} ь й ток держит открьзтьпч транзистор 8. Напряжение, приложенное к стабилитрону 4, равное сумме падений напряжений на эмиттер- ном переходе транзистора 7, фоторезисторе оптопары 10 и участке эмиттер-коллектор транзистора 8, меньше напряжения пробоя стабилитрона 4, и ток через стабилитрон 4 в обратном направлении не течет (что обеспечивается, кроме того, и соответствующим выбором стабилитрона). При этом на выходе узла 1 управления (коллекторе транзистора 7) напряжение близко к нулю, тиристор 15 закрыт ток, текущий через цепочку из резистора 6, диода 14J резистора 17, недостаточен для транзистора 18, так как данная цепь шунтируется открытым транзистором 7, следовательно, транзистор 18 закрыт и устройство защиты не влияет ка работу стабилизатора 22 напряжения. При возрастании тока в нагрузке на датчике 9 увеличивается падение и, что приводит к увеличению тока через переход коллектор - база транзистора 8.Данный ток уменьшает входной ток транзистора В,тем самым запирая его.При этом возрастает суммарное напряжение, приложенное к стабилитрону 4, он пробмвгается и начинает проводить ток. Та часть тока, которая течет через стабилитрон 4, уменьшает, соответственно, входной ток транзистора 7„ а следовательно, уменьшается и ток коллектора транзистора 7, при этом уменьшается входной ток транзистора 8, увеличивается напряжение, приложенное к стабилитрону 4, уменьшается входной ток транзистора 7 и т.д.

Таким образом, при наличии перегрузки по току или КЗ начинается лавинообразный процесс, в результате Которого транзистор 7 запирается и уровень напряжеиия на его коллекторе скачком Повышается до величины, близкой к напряжению источника 2 питания. В процессе перехода от низкого к высокому уровню ток через последовательную цепочку из резистора 6, диода . и резистора 17 возрастает,транзистор 18 ключа 19 начинает открь - ваться, шунтируя выход узла 21 стабилизатора 22 на:тряжения. Уменьшается уровень управляющего напряжения на базе транзистора регулирующет о элемента 20 стаб}1лизатора 22 напряжения.

регулирующий элемент начинает запи- раться.

В глучае продолжающегося действия перегрузки открывается тиристор 15, через него и резисторы 16 и 17 проте кает ток, который держит транзистор 18 открытым, а следовательно, регулирующий элемент 20 стабилизатора напряжение 22 - закрытым. Падение напряжения на датчике тока 9 уменьшается до нуля, узел 1 управления лавинообразно возвращается в исходное состояние. При этом за счет .открытого состояния тиристора 15 транзистор 18 ключа 19 остается открытым, соответ- ственно, транзистор регулирующего элемента 20 - закрытым, а нагрузка - обесточенной. В исходное состояние тиристор 15 возвращается после отключения источника 2 питания.

В случае кратковременной перегрузки (длительностью меньше, времени открывания тиристора) после ее прекращения падение напряжения на датчике 9 тока уменьшается, узел 1 управления лавинообразно возвращается в исходное состояние, транзистор 18 запирается, работа стабилизатора 22 возобновляется.

В случае понижения напряжения на выходе стабилизатора 22 ниже допустимых пределов (например, при выходе из строя измерительно-усилительного узла)запрещается стабилитрон 12,соответственно, гаснет светодиод -оптопары 1 и скачком возрастет сопротивление фоторезистора опторары 10 (до сотен килоом). Это ведет к реэкому уменьшению тока через транзистор 7, напряжение на его коллекторе повышается почти до напряжения источника 2 питания, включается тиристар 15, и ток, протекающий через резисторы 16 и 17, держит транзистор 18 ключа 19 открытым, а следовательно, регулирующий элемент 20 стабилизатора напряжения 22 закрытым.

Ограничительный резистор 11 в цепи световодов оптопары 10 необходим для регулировки порога срабатывания защиты и ограничения максимального тока через светодиод оптопары 10 и стабилитрон 12.

Во избежание случаев срабатывания защиты при включении стабилизатора напряжения, обусловленных тем, что пробой стабилитрона 12, загорание светодиода оптопары 10 и, в конечном

итоге, понижение фотосопротивления оптопары 10 происходит за конечное время, в течение которого к управляющему электроду тиристора 15 может быть приложено большое напряжение с коллектора транзистора 7, в схему введен конденсатор 13.

При включении стабилизатора через резистор 6, транзистор 7 и конденсатор 13 течет ток заряда конденсатора, тем самым напряжение на управляющем электроде тиристора 15 поддерживается ниже порогового, предотвращая на требуемое время ложное срабатывание защиты. Разряд конденсатора 13 происходит при отключении стабилизатора через фоторезистор оптопары 10 и переход база - эммитер транзистора В. Для ускорения разряда (так как сопротивление фоторезистора в отключенном стабилизаторе велико) можно параллельно конденсатору установить кнопку.

Таким образом, ток через регулирующий элемент 20 стабилизатора 22 напряжения не превышает допустимых пределов, напряжение на выходе стабилизатора 22 не бывает ниже допустимых пределов.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно в одну из силовых шин, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход транзисторного ключа вход которого подключен к катоду диода и точке соединения двух резисторов, причем второй вывод первого резистора соединен с эмиттером транзисторного ключа и общей шиной, второй вывод второго резистора подключен к катоду тиристора, управляющий вывод которого соединен с анодом диода и выходом узла управления. Состоящего из первого транзистора с коллекторным резистором и резистором смещения соединенньм с базой первого транзистора, из второго транзистора с типом проводимости, противоположным первому трайзистору, к коллектору которого подключен резистор, второй вывод которого подключен к одному из выводов датчика тока, включенного в оГпцую

S 12348224

шинул другой вывод датчика токазе первого транзистора, а анод - к

соединен с базой второго транзисто коллектору второго транзистора, к

рай одним из выводов дополнительно-эмиттеру которого подключен один из

го источника питания другой выводвыводов резистора оптрона, а другой

которого подключен к свободным выво-ц его вывод соединен с эмиттером пердам коллекторного резистора, резисто-вого транзистора и одним из выводов

ра смещения и к аноду тиристора,конденсатора, ограничительный резисотлич ающийся тем, чтО;, сгор одним выводом подключен к эмиттецелью расширения функциональных воз-ру регулируюш,его транзистора, а друможностёй, в него введены диодно-ре-- МЭ гим - к аноду светодиода оптрона, казисторный оптрон, первый и второйтод которого подключен к катоду втостабилитроны, ограничительный ре роге стабилитронар анод которого созистор и конденсатор, причем катодединен с другим выводом конденсатора

первого стабилитрона подключен к ба-к общей шиной.,

Изобретение относится к стабилизаторам постоянного напряжения с защитой.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. При номинальном выходном напряжении на вькоде стабилизатора 22 узел защиты 1 закрыт и на работу схемы не влияет. При наличии перегрузки по току или короткого замыкания начинается процесс, в результате которого транзистор 18 К1поча 19 открывается и шунтирует выход узла 21 стабилизатора 22. При этом регулирующий элемент 20 начинает запираться. При продолжении действия перегрузки откроется тиристор 15, который будет держать транзистор 18 открытым и, следовательно, регулирующий элемент 20 закрытым. В исходное состояние тиристор 15 вернется после отключения источника питания 2. В случае понижения напряжения на выходе стабилизатора 22 запрется стабилитрон 12, погаснет светодиод оптрона 10. Это приведет к резкому уменьшению тока через транзистор 7 и включению тиристора 15, который будет держать ключ 19открытым, а регулирующий элемент 20закрытым. 1 ил. (Л С Л и УМ 25 22