Регулируемый стабилизатор напряжения с защитой от перенапряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

. 1 -13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - обеспечение возможности независимой установки абсолютного превышения напряжения ера- батьшания защиты над выходным напряжением.

На чертеже представлена принципиальная схема регулируемого стабилизатора напряжения с защитой от перенапряжения (в схеме не показаны цепи питания усилителей, сумматора и компаратора) .

Стабилизатор содержит предохранитель 1, регулирующий транзистор 2, усилитель 3 обратной связи, первый источник А onopHdro напряжения, делитель на первом резисторе 5 сдвоенного потенциометра, тиристор 6, блок защиты, включающий в себя инвертирующий усилитель 7, сумматор 8, второй источник 9 опорного напряжения, второй резистор 10 сдвоенного потенциометра, третий резистор 11, операционный усилитель 12 и компаратор 13. Коллектор регулирующего транзистора 2 через предохранитель 1 подключен к положительному выходу- источника питания, а эмиттер является положительной выходной шиной стабилизатора, которая в свою очередь, является общим проводом для элементов схемы. База регулирующего транзистора 2 подключена к выходу усилителя 3 обратной связи. Первый источник 4 опорного напряжения, подключенный к положительной выходной шине стабилизатора, выходом соединен с первым входом усилителя 3 обратной связи, инвертирующий вход которого соединен с средним выводом первого резистора 5 Сдвоенного потенциометра, включенного между выходными шинами стабилизатора. Управляющий вход тиристора 6 подключенного соответствующими выводами между выходными шинами стабилизатора, соединен с выходом компаратора 13, соответствующие входы которого подключены к выходам сумматотра 8 и операционного усилителя 12. Первый вход сумматора 8 через инвертирующий усилитель 7. подключен к точке соединения второго выхода усилителя 3 обратной связи и среднего вывода первого резистора 5 сдвоенного потен Диометра-, а второй вход - к точке соединения первого источника 4 опор92

ного напряжения с первым входом усилителя 3 обратной связи. Второй источник 9 опорного напряжения, подключенный к положительной выходной

шине стабилизатора, выходом соединен через третий резистор 11 с инвертирующим входом операционного усилителя 12, неинвертируюш 1й вход которого соединен с положительной выходной

шиной стабилизатора. Второй резистор 10 сдвоенного потенциометра одним выводом подключен к точке соединения третьего резистора 11 с инвертирующим входом операционного усилителя

12, а второй и средний выводы - с точкой соединения выхода операционного усилителя 12 с входом компаратора 13.

Стабилизатор работает следующим

образом.

В нормальном режиме работы стабилизатора напряжения на его выходе формируется из напряжения U, снимаемого с резистора 5. При этом для

любого значения 0 выполняется условие

IU,l IUoaJ,

(1)

где напряжение первого источника 4 опорного напряжения; и - напряжение, снимаемое с

резистора 5, причем

и - К- Ug,,

(2)

где Ugf,,- выходное напряжение стабилизатора;

40 К - коэффициент деления резистора 5, равный

г

1

(3)

где - полное значение сопротивления резистора 5;

R - значение сопротивления верхней по чертежу части до среднего вывода.

Напряжение Uj на выходе инвертиру- ющего усилителя 7 равно

55 и, и,.К, |- и,,,; (К, 1), (4).

где К - коэффициент усиления развязывающего усилителя 7.

Напряжение Uj на выходе 8 равно

Uj (Uj- и,„; .К2 и„„

Напряжение U на выходе онного усилителя 12 равно

R II - II

n-Rj

(6)

где Up - напряжение второго источника 9 опорного напряжения; n-R - сопротивление третьего резистора 11,(5 В нормальном режиме выполняется также условие

IR :.

.Ug,,- и„„

(7)

20

При этом на выходе компаратора 13 формируется напряжение, которое удерживает тиристор 6 в запертом состоянии „

При возникновении аварийных ситуаций на выходе стабилизатора, когда напряжение Ugy увеличивается так, что условие (7) не выполняется, т.е.

lUjlv/IU I, (8)

на выходе компаратора 13 напряжение изменяет полярность, тиристор 6 открывается и закорачивает нагрузку. По силовой шине стабилизатора идет большой ток, который приводит к сгоранию предохранителя 1.

Из условия (8) срабатывания защиты, представляя в него выражения для и и и из выражений (6) и (7), получаем

Ij e.rx- Uon

R

к ТГ

n.RJ.

следовательно напряжение срабатывания защиты равно

U.P l|--Uonj+ Uon, )|f (10)

Абсолютное превьшение напряжения срабатывания защиты над выходным напряжением стабилизатора равно

Ucp-%. U,.|f и,„,17419

5г.и

R

оп.

4

Ml.

п

inj. const

(11)

(5)

to

;(5

20

25

30

3540

45

)

50

55

Анализ выражения (11) показывает, что абсолютное превьшение напряжения срабатывания защиты над выходным напряжением является постоянной величиной., определяемой только значениями второго источника опорного напряжения 9 и коэффициентом усиления операционного усилителя 12. При регулировании выходного напряжения стабилизатора абсолютное превышение напряжения срабатывания сохраняет свое значение во всем диапазоне изменения выходного напряжения.

Положительный эффект от использования стабилизатора заключается в удобстве работы с ним, так как исключает необходимость следить за настройкой схемы защиты от перенапряжения при произвольной установке выходного напряжения.

Формула изобретения

Регулируемый стабилизатор напряжения с защитой от перенапряжения, содержащий предохранитель, подключенный первым выводом ко входной клемме, а вторым - к коллектору регулирующего транзистора, подключенного эмиттером к входной клемме, а базой- к выходу усилителя обратной связи, подключенного первым входом к первому выводу первого источника опорного напряжения, подключенного вторым выводом к выходной клемме, компаратор, подключенный выходом к управляющему входу тиристора, подключенного силовыми выводами между выходной клеммой и общей шиной, второй источник опорного напряжения, подключенный первым выводом к выходной клемме, резисторы, отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения возможности независимой установки абсолютного превышения напряжения срабатывания защиты над выходным напряжением, в него введены сдвоенньй резистор, инвертирующий усилитель, сумматор и операционньв усилитель, причем, первый потенциометр сдвоенного резистора крайними выводами подключен к выходной клемме и к общей шине, а средним выводом - к второму входу усилителя обратной связи и к

51317419.

входу инвертирующего усилителя, под-первым крайним выводам второго потен- ключенного выходом к первому входуциометра сдвоенного резистора, под- сумматора, подключенного вторым вхо-ключенного вторым крайним выводом к дом к первому входу усилителя обрат-первому входу операционного усили- ной связи, а выходом - к первому теля и через резистор - к второму вы- входу компаратора, подключенного вто-воду второго источника опорного на- рым входом к выходу операционногопряжения, второй вход операционного усилителя и к объединенным средним и усилителя подключен к выходной клемме.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах .питания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - обеспечение возможности независимой установки абсолютного превышения напряжения срабатывания защиты над выходным напряжением. В устройстве выходное напряжение регулируется с помощью потенциометра сдвоенного резистора, абсолютное значение превьшения порога t срабатьгаания защиты над выходным на- пряжени м - с помощью второго потенциометра 10 сдвоенного резистора (синхронно с изменением выходного напряжения) . Разность между выходным напряжением и напряжением порога срабатывания защиты (абсолютное значение превьшения) может быть выставлена путем изменения напряжения второго источника 9 или коэффициента передачи операционного усилителя 12„ 1 ил. $ (Л «г-Ь Uebi)i. СО .i 0