Устройство для защиты нагрузки от изменения питающего напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02H3/20 H02H5/00 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в источниках вторичного электропитания электронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение надежности, точности срабатывания защиты и быстродействия.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство для защиты нагрузки 1 от изменения напряжения источника 2 питания содержит цепочку 3 опорного напряжения, состоящую из последовательно соединенных первого резистора 4 и первого стабилитрона 5, анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, первый 6 и второй 7 резисторные делители напряжения, первыми выводами подключенные к отрицательному выводу источчи са питания, реагирующий орган 8, выполненный на первом транзисторе 9, KOJiJiCKTOi) которого соединен с первым выводом второго резистора 10, втором транзисторе 11, коллектор которого соединен с первым выводом третьего резисгора 12, третьем транзисторе 13, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания, втором стабилитроне 14, конденсаторе 5, четвертом резисторе 16, первым соединенном с базой первого транзистора, пятом 17 и шестом 18 резисторах, и ис1К),.и- нительный орган 19, силовой коммутирующий элеме1гг 20 которого, выполненн1з1Й на четвертом транзисторе, включен в цепь питания нагрузки между положительным водом источника питания и положительным выводом питания нагрузки, а входы 21 и 22 исполнительного органа подключены к выходам 23 и 24 реагирующего орг ана, первый диод 25, катодом соединенный со ередней точкой первого делителя напряжения, а анодом - с коллектором первого и с базой второго транзисторов реагирующего органа 8, второй диод 26, анод которого соединен со средней точкой второго делителя нанряжения, а катод -- с базой первого и с коллектором третьего трапзисторов реагирующего органа 8, и т)е- тий диод 27, анод которо1Ч) соединен е отрицательным выводом источника питания, а катод - с базой третьего трапзистора 13 и с первым выводом конденсатора 15, второй вывод которого через пятый резистор 17 соединен с катодом второго стабилитрона 14 и с вторыми выводами первого, второго и третьего резисторов и с первым выводом пестого резистора 18, вторым выводом соединенного с положительным вы- 15ОДОМ источника питания, анод BTOpoi o стабилитрона 14 соединен с отрицательным выводом источника нитания, второй вывод четвертого резистора 15 соединен с коллектором второго транзистора II, служащим плюсовым выходом реагирующего , эммитеры первого и второго тра1 зисторов соединены со средней точкой цепочки 3

0

5

опорного напряжения, служащей минусовым выходом реагирующего органа, при этом вторые выводы первого и второго делителей нанряжения соединены с положительным выводом питания нагрузки, а отрицательный вывод питания нагрузки соединен с отрицательным выводом источника питания непосредственно.

В исполнительном органе имеется силовой коммутирующий элемент, выполненный на

0 четвертом транзисторе 20, эмиттер которого соединен с положительным выводом источника нитания, коллектор - с положительным выводом питания нагрузки, а база - с коллектором пятого транзистора 28, эмит тер которого через анод-катод четвертого

диода 29 соединен с эмиттером шестого транзистора 30, служащим минусовым входом исполнительного органа 19, плюсовым входом которого служит первый вывод седьмого резистора 31, второй вывод которого соединен с базой шестого транзистора 30. Кроме того, имеется духступенчатый дели- те.1ь 32 напряжения с двумя средними точками, первая средняя точка которого со стороны отрицательного вывода источника питания соединена с базой пятого транзисто- |ia 28, вторая средняя точка - с коллектором HiecToro транзистора 30. Плюсовой 23 и минусовой 24 выходы реагирующего органа соединены каждый соответственно с плюсовым 21 и минусовым 22 входами исполнительного органа.

Устройство подготавливается к работе следующим образом. После включения источника 2 питания в рабочем режиме стабилизатора резисторные делители 6 и 7 напряжения настраивают так, чтобы диоды 25 и 26 и первый ключевой транзистор 9 были заперты напряжением, приложенным к эмиттерам транзисторов 9 и 11, при этом второй транзистор 11 отперт базовым током, задаваемым резистором 10.

Производят настройку минимального

0 уровня нанряжения срабатывания защиты. Лля этого на выходе стабилизатора устанавливают минимальное значение напряжения срабатывания защиты. Подбором величины сопротивлений резисторного делителя 6 г.а катоде диода 25 устанавливают напряжение меньше положительного напряжения, приложенного через резистор 10 к базе транзистора И. или к аноду диода 25. В результате открывается диод 25, уменьшается базовый и, соответственно, коллекторный токи транзистора 11, повышается напряжение на его коллекторе, что приводит в действие положительную обратную связь, заключающуюся в то.м, что через резистор 16 увеличивается базовый и, соответственно, коллекторные токи транзистора 9. Открытый транзистор 9, шунтируя своим коллекторно-эмиттерным переходом база- эмиттерный переход транзистора 11, приводит его к запиранию и повышению напряжения на его коллекторе.

0

.

5

0

5

Таким образом, просходит лавинообразный процесс, заканчивающийся полным отпиранием транзистора 9 и запиранием транзистора 11, в результате чего с выходов 23 и 24 реагирующего органа 8 на входы 21 и 22 исполнительного органа 19 поступает одиночный скачкообразный сигнал (аварийный сигнал) определенного уровня, задаваемого резистором 12, на отключение электропитания от нагрузки. Аварийный сигнал поступает на база-эмиттерный переход транзистора 30 исполнительного органа. В результате открывается транзистор 30, который шунтирует базовый ток транзистора 28, задаваемый резисторным делителем 32, при этом запираются транзисторы 28 и силовой коммутирующий элемент 20, и подача электропитания от источника 2 прекращается,. Сброс защиты и повторное включение осуществляется переключением источника 2.

Перед включением на выходе стабилизатора устанавливают максимальное значение напряжения срабатывания защиты. Производят настройку максимального уровня напряжения срабатывания защиты. Подбором величины сопротивлений резисторно- го делителя 7 на аноде диода 26 устанавливают положительное напряжение, превы- щающее напряжение, приложенное к эмиттеру транзистора 9. В результате через стабилитрон 5 открывается диод 26, из-за чего увеличивается базовый и, соответственно, коллекторный токи транзистора 9, соответственно уменьшаются базовый и коллекторный токи транзистора II, повышается напряжение на его коллекторе, что приводит в действие положительную обратную связь. Далее процесс опрокидывания транзисторов 9 и 11 и отключение электропитания происходит в описанной выше последовательности. Переключателем источника 2 производят сброс защиты. Повторное включение осуществляют в номинальном (рабочем) режиме стабилизатора.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении напряжения на нагрузке 1 ниже задаваемого допустимого предела положительное напряжение на катоде диода 25, снимаемое с резисторного делителя 6 напряжения, становится меньше положительного напряжения, приложенного через резистор 10 к базе транзистора 11 или к а}юду диода 25, открывается диод 25, из-за чего уменьшаются базовый и, соответственно, коллекторный токи транзистора 11, повышается напряжение па его коллекторе, что приводит в действие положительную обратную связь, заключающуюся в то.м, что через резистор 16 увеличивается базовый и, соответственно, ко. 1лскт(рный токи транзистора 9. Открытый транзистор 9, шунтируя своим коллекторно-эмиттерным переходом база-эмиттерный переход транзистора II, приводит его к запиранию и повышению

10

15

0

5

0

5

0 б

5

0

5

напряжения на его коллекторе. Таким образом, просходит лавинообразный процесс, заканчивающийся полным отпиранием транзистора 9 и запиранием транзистора 11, в результате чего на входы 21 и 22 исполнительного органа поступает одиночный скачкообразный сигнал определенного уровня на отключение электропитация от нагрузки.

При отклонении напряжения на нагрузке 1 выше задаваемого допустимого предела положительное напряжение на аноде диода 26, снимаемое с резисторного делителя 7 напряжения, становится больше положительного напряжения, приложенного к эмиттеру транзистора 9, открывается диод 26, из-за чего увеличиваются базовый и, соответственно, коллекторный токи транзистора 9, соответственно уменьшаются базовый и коллекторный токи транзистора 11, повышается напряжение на его коллекторе, что приводит в действие положительную обратную связь. Далее процесс опрокидывания транзисторов 9 11 и отключение электропитания происходит в изложенной вы1ие последовательности.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность наст)ойки схемы защиты в достаточно узком диапазоне между уровнями напряжений срабатывания максимальной и минимальной защит и взаимонезависимость настройки уровней срабатывания. При неисправностях во вторичных источниках электропитания напряжение ограничивается на установленном уровне срабатывания защиты, предохраняя аппаратуру также от кратковременного превышения нанря- жения электропитания. В схеме устройства объединены функции контроля п запоминания сигнала неисправности, что дает возможность вместо электромагнитного реле использовать бесконтактное отключающее устройство. По сравнению с базовым устройство имеет более высокую надежность, быстродействие и точность срабатывания, что увеличивает срок службы электронной аппаратуры.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты нагрузки от изменения питающего напряжения, содержащее цепочку опорного напряжения, состоящую из последовательно соединенных первого резистора п первого стабилитрона, анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, первый и второй ре- зпсторные делители напряжения, первыми выводами подключенные к Отрицательному выводу источника питания, реагирующий орган, выполненн1 1Й на первом транзисторе, коллектор которого соединен с первым выводом второго резистора, втором транзисторе, коллектор которого соединен с первым выводом третьего резистора, третьем трапзисторе, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания, втором стабилитроне, конденсаторе, четвертом резисторе, нервым выводом соединенном с базой первого транзистора, пятом и шестом резисторах, и исполнительный орган, силовой коммутирующий элемент которого включен в цепь питания нагрузки между положительным выводом источника питания и положительным выводом питания нагрузки, а входы исполнительного органа подключены к выходам реагирующего органа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности срабатывания защиты, в реагирующий орган введены первый диод, катодом соединенный со средней точкой первого делителя напряжения, а анодом - с кол- лектором первого транзистора и с базой второго, второй диод, анод которого соединен со средней точкой второго делителя напряжения, а катод - с базой первого транзистора и с коллектором третьего, и третий диод, анод которого соединен с отрицательным выводом источника питания, а катод - с базой третьего транзистора и с первым выводом конденсатора, второй вывод которого через пятый резистор соединен с катодом второго стабилитрона, с вторыми выводами первого, второго и третьего резисторов и с первым выводом шестого резистора, вторым выводом соединенного с положительным выводом источника питания, анод второго стабилитрона соединен с отрицательным выводом источника питания, второй вывод четвертого резистора соединен с коллектором второго транзистора, служащим плюсовым выходом реагирующего органа, эмиттеры первого и второго

5 0

0

транзисторов соединены со средней точкой упомянутой цепочки опорного напряжения, служащей минусовым выходом реагирующего органа, при этом вторые выводы первого и второго делителей напряжения соединены с положительным выводом питания нагрузки, отрицательный вывод питания которой соединен с отрицательным выводом источника питания непосредственно.

2. Устройство, по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, силовой коммутирующий элемент исполнительного органа выполнен в виде четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с положительным выводом источника питания, коллектор - с положительным выводом питания нагрузки, а базй - с коллектором пятого транзистора, эмиттер которого через анод-катод четвертого диода соединен с эмиттером шестого транзистора, служащим минусовым входом исполнительного органа, плюсовым входом которого служит первый вывод седьмого резистора, второй вывод которого соединен с базой шестого транзистора, в исполнительный орган введен включенный между вывод-ами источника питания двухступенчатый делитель напряжения с двумя средними точками, первая средняя точка которого со стороны отрицательного вывода источника питания соединена с базой пятого транзистора, а вторая средняя точка - с коллектором шестого транзистора, при этом плюсовой и минусовой выходы реагирующего органа соединены каждый соответственно с плюсовым и минусовым входами исполнительного органа.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите электронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности и точности срабатывания защиты. Это достигается тем, что при отклонении напряжения на нагрузке I выше задаваемого предела напряжение на аноде диода 26, снимаемое с рёзисторного делителя напряжения 7, становится больше напряжения, приложенного к эмиттеру транзистора 9. Открывается диод 26, в результате увеличивается базовый и коллекторный токи транзистора 9, а базовый и коллекторный токи транзистора 11 уменьшаются и повышается напряжение на его коллекторе. Это приводит в действие положительную обратную связь, в результате чего происходит отключение электропитания., 1 з. п. ф-лы, 1 ил. сл со со со