Стабилизатор напряжения искробезопасного источника питания нагрузки Советский патент 1986 года по МПК G05F1/565 H02M3/155 

f

Изобретение относится к электротехнике и. предназначено для использования, в системах автоматики, телемеханики и связи, эксплуатируемых во взрывоопасных средах.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе во время короткого замыкания нагрузки и автоматическое восстановление нормального режима стабилизации после устранения короткого замыкания

На чертеже представлена схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор напряжения искробезо пасного источника питания нагрузки 1 содержит регулирующий первый транзистор 2, коллектором подключенный к первому выводу 3 источника питания, а эмиттером - к первому вьгооду 4 нагрузки I, измерительную первую цепочку, состоящую из последовательно соединенных диода 5 и первого резистора ;6, включенную между вторьм выводом 7 источника питания и вторым выводом 8 нагрузки I, вторую цепочку, состоя- щую из последовательно соединенных второго 9 и третьего 10 резисторов, выводом второго резистора 9 подклю- ченную к эмиттеру первого транзисто- ра 2, третью цепочку, состоящую из. последоват ельно соединенных первого стабилитрона I и четвертого резистора 2, выводом последнего подключенную к второму выводу 7 источника пи

тания, второй транзистор 13, коллектором соединенный с базой первого транзистора 2, а базой подключенный к второму выводу 8 нагрузки I, третий транзистор 14, коллектором соединенный с базой первого транзистора 2, и пятый резистор 15. В стабилизаторе имеется второй стабилитрон 16, включенный между коллектором и базой вт.о- рого транзистора 13, встречно эмиттеру третьего транзистора 14, вторая цепочка выводом третьего резистора 10 соединена с вторь М выводом 7 источника питания, а средней точкой второго 9 и третьего 10 резисторов - с

Так как через транзистор 14 течет стабильный ток, последний перераспре деляется между стабилитроном 16 и от крывающимся транзистором 13. По мере открывания последнего ток через него увеличивается, а через стабилитрон 1 уменьшается. При уменьшении напряжения на стабилитроне 16 ниже уровня стабилизации последний закрывается, Выходное напряжение источника опреде ляется напряжением на транзисторе I3 и резисторе 10. Ток в цепи базы регу лирующего транзистора 2 на порядок меньше тока стабилитрона 16 и не ока зывает существенного влияния на процесс стабилизации. По мере роста ток в нагрузке 1 напряжение на диоде 5 и резисторе 6 растет, транзистор 13 от крывается больше, и напряжение на не уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение на нагрузке 1. Уменьшение последнего вызывает дальнейшее уменьшение запирающего напряжения на резисторе 10, что приводит

35

40

45

эмиттером второго транзистора 13, тре-50 к еще большему открыванию транзисто- тья цепочка выводом первого стабили- ра 13 и, следовательно, к большему )1

трона 1I соединена с первым выводом 3 источника питания, а средней точкой первого стабилитрона I1 и четвертого резистора 12 - с базой третьего транзистора 14. Первый стабилитрон 11 включен согласно полярности источника питания, а эмиттер третьего

запиранию транзистора 2 и уменьшению напряжения и тока в нагрузке 1.

55 При коротком замыкании, нагрузки 1 ток. через нее определяется напряжением на диоде 5 и резисторе 6 и составляет 4-5% номинального тока на

транзистора 14 через пятый резистор 15 подключен к первому выводу 3 источника питания.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

В нормальном режиме стабилизации на выводах 4 и 8 нагрузки 1 поддерживается постоянное напряжение при достаточно больших отклонениях напряжения питания на выводах 3 и 7, Постоянство напряжения на нагрузке 1 обеспечивается стабилитроном 16, через который протекает постоянный по величине ток, не зависящий от колебаний напряжения на выводах 3 и 7. Стабилизация тока через стабилитрон 16 обеспечивается транзистором 14. В нормальном режиме стабилизации транйис- тор 13 закрыт напряжением на резисто- 0 ре 10.

При увеличении тока через нагрузку 1 до максимального значения падение напряжения на диоде 5 и резисторе 6 приоткрывает транзис.тор 13, который начинает шунтировать стабилитрон 16. ,

Так как через транзистор 14 течет стабильный ток, последний перераспределяется между стабилитроном 16 и открывающимся транзистором 13. По мере открывания последнего ток через него увеличивается, а через стабилитрон 16 уменьшается. При уменьшении напряжения на стабилитроне 16 ниже уровня стабилизации последний закрывается, Выходное напряжение источника определяется напряжением на транзисторе I3 и резисторе 10. Ток в цепи базы регулирующего транзистора 2 на порядок меньше тока стабилитрона 16 и не оказывает существенного влияния на процесс стабилизации. По мере роста тока в нагрузке 1 напряжение на диоде 5 и резисторе 6 растет, транзистор 13 открывается больше, и напряжение на нем уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение на нагрузке 1. Уменьшение последнего вызывает дальнейшее уменьшение запирающего напряжения на резисторе 10, что приводит

5

0

5

0

5

50 к еще большему открыванию транзисто- ра 13 и, следовательно, к большему

запиранию транзистора 2 и уменьшению напряжения и тока в нагрузке 1.

55 При коротком замыкании, нагрузки 1 ток. через нее определяется напряжением на диоде 5 и резисторе 6 и составляет 4-5% номинального тока на312

грузки. При подключении емкостной нагрузки 1 заряд емкости осуществляется плавно нарастающим током, а после до- стижения номинального напряжения на емкостной нагрузке - током, подающим до нуля.

После устранения короткого замыкания нагрузки 1 или по мере заряда емкостной нагрузки стабилизатор автоматически переходит на устойчивый учас- ток нагрузочной характеристики, обеспечивающий работу в нормальном режиме стабилизации.

Положительный эффект, создаваемый изобретением, заключается в том, что при коротком замыкании нагрузки ток в ней ограничивается стабилизатором, что позволяет уменьшить рассеиваемую мощность на регулирующем транзисторе и повысить надежность работы стабилизатора и нагрузки, После устранения короткого замыкания автоматически востанавливается нормальный режим стаб

лизации, в то время как в известной устро.йстве для восстановления нор- 25 мальной работы необходимо на короткое время отключить цепь обратной связи стабилизатора, ч-го создает неудобства при эксплуатации искробезопасного источника питания.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения искробезопасного источника питания нагрузки, содержащий регулирующий первый тран- 35 зистор, коллектором подключенный к первому выводу источника питания, а эмиттером - к первому выводу нагрузки, .измерительную первую цепочку, состоящую из последовательно соеди- О ненных диода и первого резистора, включенную между вторым выводом исСоставитель О, Орлов Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Заказ 5120/45

Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

точника питания и вторым выводом нагрузки, вторую цепочку, состоящую из последовательно соединенных второго и третьег О .резисторов, выводом второго резистора подключенную к эмиттеру первого транзистора, третью цепочку, состоящую из последовательно соединенных первого стабилитрона и четвертого резистора, выводом последнего подключенную к второму выводу источника питания, второй транзистор, коллектором соединенный с базой первого транзистора, а базой подключенный к второму выводу нагрузки, третий транзистор , коллектором соединенный с базой первого транзистора, и пятый ре- зистор, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения надежности путем уменьшения рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе во время короткого замыкания нагрузки и автомтического восстановления нормального режима стабилизации после устранения короткого замыкания, в стабилизатор введен второй стабилитрон, включенный между коллектором и базой второго транзистора, встречно эмиттеру третьего транзистора, вторая цепочка выводом третьего резистора соединена с вторьЛм выводом источника питания, а средней точкой второго и третьего резисторов - с эмиттером второго транзистора, третья цепочка выводом первого стабилитрона соединена с первым вьгоодом источника питания, а средней то-чкой первого стабилитрона и четвертого резистора - с базой третьего транзистора, при этом первый стабилитрон включен согласно полярности источника питания, а эмиттер третьего транзистора через пятый резистор подключен к первому выводу источника питания.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматики, телемеханики и связи во взрывоопасных средствах. Цель изобретения повышение надежности путем уменьшения рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе во время короткого замыкания (к.з.) нагрузки и автоматическое восстановление нормального режима стабилизации после устранения к.з. При увеличении тока через нагрузку 1 до максимального значения падение напряжения на диоде 5 и резисторе 6 приоткрывает транзистор 13,- который начинает шунтировать стабилитрон 16. При к.з. нагрузки 1 ток через нее определяется напряжением на диоде 5 и резисторе 6. После устранения к.з. нагрузки 1 или по мере заряда емкостной нагрузки стабилизатор автоматически переходит на устойчивый участок нагрузочной характеристики. 1 ил. I (Л