Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты стабилизирующих источников вторичного электропитания постоянного тока от перегрузок по току и коротких замыканий.

Цель изобретения - повышение надежности защиты регулирующего элемента.

На чертеже приведена схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий злемент 1 на проходном-2 и согласующем 3 транзисторах, включенный одним силовым выводом к входной клемме. 4, а вторым - через датчик 5 тока к выходной клемме 6, измерительно- усилительный узел 7, входом соединенный с выходной клеммой 6, а выходом - с управляющим входом регулирующего элемента 1, токозадающий резистор 8 одним концом подключенный к входной клемме 4, а другим - к управляющему входу регулирующего элемента 1, первый делитель 9 напряжения одним концом соединенный с базой проходного транзистора 2, а другим - с выводом для подключения источника напряжения смещения (1 J узел 10 защиты, состоящий из двух транзисторов разного типа проводимости, причем эмиттер п-р-п транзистора 11 подключен к выходной клемме 6, а база - к средней точке делителя 9 напряжения и к коллектору транзистора 12 р-п-р типа, база транзистора 12 соединена с коллектором п-р-п транзистора 11, а эмиттер - С управляющим входом регулирующего элемента. Транзистор 13 (первый ключ) эмиттером соединен- с выходной клеммой 6, коллектором - со средней точкой делителя 9 напряжения и базой через токозадающий резистор 14 - с выходом компаратора 15 один из входов которого соединен со средней точкой третьего делителя 16 напряжения, включенного параллельно выходным клеммам, другой - со средней точкой второго делителя 17 напряжения, один вывод которого соединен со входной клеммой 4, а другой - с общим выводом 18,

Управляющий вход компаратора 15 через второй ключ 19 подсоединен к базе транзистора 12 (дополнительный вывод узла защиты 10), Между выходной клеммой 6 и общим выводом )8 включена нагрузка 20, Управление работой компаратора 15 осуществляется с помощью ключа 19, вход которого

325Д43

2

5

0

5

соединен с точкой -соединения коллектора транзистора 1S и базы транзистора 1 2,

Компаратор может быть выпопнен по известной схеме дифференциального усилителя. Управление его работой может осуществляться путем подачи запирающего напряжения на один из входов дифференциального усилителя, В качестве компаратора может быть использована серийно выпускаемая микросхема 142ЕП1 (схема управления ключевым стабилизатором напряжения),

Измерительно-усилительный узел 7 фактически представляет собой усилитель постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном режиме работы стабилизатора напряжение, прикладываемое к переходу эмиттер-база транзистора 11, устанавливается с помощью делителя 9 и источника напряжения (-bl,) такой величины, чтобы транзистор 11 был закрыт. При этом транзистор 12 также закрыт, на выходе ключа 19 такой сигнал, при котором работа компаратора 15 запрещена, и напряжением с выхода компаратора заперт транзистор 13 (первый ключ), связанный с выходом компаратора 15 через резистор 14, В результате такой работы узел 10 подключен к датчику 5 тока нагрузки, а на управляющий вход регулирующего элемента 1 че- 5 рез токозадающий резистор 8 с выхода измерительно-усилительного узла . 7 подается такое напряжение, при котором напряжение на нагрузке 20 поддерясивается заданной величины, 0

При перегрузке, независимо от установленной вепичинь выходаого на- . пряжения, отпирающее напряжение,при- кладашаемое к транзистору 11 узла 10

5 защиты,, возрастает. При достижении током нагрузки величины, при котором падение напряжения на датчике 5 тока нагрузки приоткроет транзистор 11, начнет открываться транзистор 12,

0 Процесс открывания обоих транзисторов развивается лавинообразно и приводит к смещению обоих переходов указанных транзисторов в одном направ лении, т,е, транзисторы 11 и 12 нахо5 дятся Б глубоком насыщении, В результате падение напряжения на узле 10 защиты очень мало и достаточно для запирания регулирующего элемента 1, Ключ 19, связанный с узлом 10 защи0

ты, выдает разрешающий сигнал компаратору 15, на инвертирующий вход которого подается опорное напряжение с делителя 17 напряжения, а на неинвертирующий вход - выходное напря- жение с делителя 16 напряжения.

После срабатывания узла защиты ток в нагрузку протекает через резистор 8, узел защиты и далее через клемму 6 - в нагрузку 20, Этот ток создает на нагрузке 20 падение напряжения, значение которого зависит от сопротивления нагрузки R. Образуются два делителя: один (делитель 17) подключен к инвертирующему вхо- ду компаратора 15, второй образован токоограничивающим резистором 8, сопротивлением R нагрузки 20, параллельно которому -подключен делитель 16 напряжения. Со средней точки де- лителя 16 напряжение подается на неинвертирующий вход компаратора 15. При сопротивлении нагрузки 20, равном или меньшем того значения К„„„, при котором на датчике 5 тока паде- ние напряжения от протекающего тока нагрузки RI достаточно для срабатывания узла 10 защиты, на выходе компаратора 15 поддерживается такой сигнал, при котором транзистор 13 за- перт, а узел 10 зашиты сохраняет сво включенное состояние. При этом регулирующий элемент 1 закрыт, компаратор 15 включен и сигналом с его выхода закрыт транзистор 13. Аналогично стабилизатор будет работать при коротком замыкании на выходе и такое его состояние будет длиться до тех пор, дока сопротивление нагрузки 20 не станет несколько больщим, чем R,

Делители 16 и 17 выбраны таким образом, что при сопротивлении нагрузки несколько больше Кд,„„ на выходе компаратора 15 появляется напряжение, - которое открывает транзистор 13, при этом закрываются транзисторы 11 и 12 узла 10 защиты.

Ключ 19, связанный с узлом 10 защиты, выдает такой сигнал, при котором работа компаратора 15 запрещена транзистор 13 запирается, а узел 10 защиты подключен к датчику 5 тока нагрузки. Регулирующий элемент 1 вклчается,, и на его управляющий вход подается такое напряжение, при кото- ром напряжение на нагрузке 20 поддерживается заданной величины. Такое состояние будет до тех пор пока сопротивление нагрузки Кц не уменьшит

Q

,,

5

5

ся ниже RH. Тогда срабатр.шает узел 10 защиты, и регулирующий элемент 1 закрывается. Дллее процесс повторяется.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор постояпж го напряжения с защитой от перегрузки обладает более высокой надежностью, так как работа компаратора 15 согласована с работой схемы 10 защиты и порог срабатывания защиты не зависит от выходного напряжения компаратора 15, которое может изменяться во время переходного процесса и в момент включения. Порог срабатывания защиты определен только величиной сопротивления датчика 5 тока, параметрами первого делителя 9 напряжения и напряжением смещения. Компаратор 15, оценивающий состояния нагрузки 20 и выдаюшд1Й сигнал об отключении защитных транзисторов, в случае восстановления нагрузки до величины, несколько большей начинает работать одновременно с включением узла 10 защиты.

Таким образом, обеспечивается готовность работы защиты как в момент включения, так и в процессе установившейся работы стабилизатора. Это позволяет защищать регулирующий элемент от перегрузок, вызванных пробоем нагрузки в момент включения стабилизатора напряжения.

Кроме того, работоспособность предлагаемого устройства не зависит от уровня выходного напряжения, а в отличие от известного устройства обеспечивает регулировку выходного напряжения без изменения порога срабатывания защиты. Порог срабатывания защиты определяется только падением напряжения на датчике 5 тока, делителем 9 и напряжением источника смеще- ния -Е .

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения с зашитой от перегрузки, содержащий регулируюрдий элемент, подключенный одним силовым выводом к входной клемме, а вторым силовым выводом через датчик тока - к выходной клемме, измерительно-усилительный узел, входом подключеннв,ш к выходной клемме, а выходом - к упраиляющеьгу входу ре- гулир тощего элемента, токозадающий резистор, выводом подключенный к клемме, а другим - к управляющему входу регулирующего элемента, делитель напряжения, одним из крайних выводов соединен со вторым силовым выводом регулирующего элемента, узел защиты, выводы которого подключены к выходной клемме, к управляющему входу регулирующего элемента и к средней точке первого делителя напряжения, и компаратор напряжения , тем, что I

Ности защиты регулирующего элемента в него введен второй и третий делители напряжения,, первый и второй ;лючи, вывод для подключения источника напряжения смещения, причем оди из выходов первого ключа подключен к выходной клемме, второй выход подключен к средней точке первого делиотличающийсяс целью повышения надежСоставитель С.Горбачева Редактор Н.Егорова Техред А.Кравчук

3108/43

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

теля напряжения, а управляющий вход через дополнительный токозадающий резистор - к выходу компаратора, входы которого подключены к средним точкам второго 71 третьего резистивных делителей напряжения, а управляющий вход через второй ключ - к введенному дополнительному выводу узла защиты, при этом первые крайние выводы второго и третьего резистивных делителей напряжения объединены и подключены к общей шине, вторые крайние выводы второго и третьего делителей напряжения подключены соответственно к входной и выходной клеммам, при этом второй крайний вывод первого делителя напряжения подключен к выводу для подключения источника напряжения смещения .

Корректор Е.Рошко

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты стабилизированных источников вторичного электропитания постоянного тока от перегрузки по току. Цель - по- вьшение надежности защиты регулирую - щего элемента 1 за счет исключения зоны неработоспособности защиты в момент включения стабилизатора и в процессе регулирования его выходного напряжения. Для этого в схему стабилизатора введены делители 16- и 17 напряжения, первьш ключ 19, второй ключ 13, которые и обеспечивают готовность узла 10 защиты к работе в момент включения стабилизатора.1 ил. (Л с: Од to СП 4; { со