Устройство для защиты от перенапряжений нагрузки Советский патент 1987 года по МПК H02H7/20 

Изобретение отно.сится к электротехнике и предназначено цlя использования в системах электропитания радиотехнических устройств.

Цель изобретения уменьшение уровня перенапряжений с сохранением непрерывности питания нагрузки и по- вьш1ение КПД за счет уменьшения мощности, ра ссеиваемой на регулирующем транзисторе в нормальном питания при отсутствии перенапряжений.

На чертеже представлена схема уст- ройства

Устройство 1 для защиты от перенапряжений нагрузки 2, подключаемой к источнику 3 питания, содержит регулирующий первый транзистор 4, уп.г равляющий второй транзистор 5j первый резистор 6 и пороговую первую цепочку 7, состоящую из последовательно соединенных резисторов 8 и 9 и стабилитронов lOj причем одноименные первые выводы коллектор-эмиттерных переходов первого 4 и второго 5 транзисторов соединены между собой и предназначены для подключения к первому выводу источника 3 питания, второй вывод коллектор-эмиттерного перехода первого транзистора 4 предназначен для подключения к первому выводу нагрузки 7. а база первого транзистора 4 соединена с первым выводом перв,ого резистора 6, второй вывод которого.

10

второй концевой вывод через общий т копровод 13 соединяется с вторым вы водом первого резистора. Регулирующ первый транзистор 4 выполнен состав из двух транзисторов.

Устройство работает следуюпщм об разом.

При нормальном напряжении источ ка 3 питания транзистор 5 закрыт, так как стабилитрон 10 имеет порог открывания несколько выше нормальн то напряжения источника питания. Т в базовой цепи (переход эмиттер - 15 база, резистор 9, стабилитрон 10) транзистора 5 отсутствует, а следо вательно, отсутствует и коллекторн ток. Peгyлиpyюш й транзистор 4 отк и находится в режиме глубокого нас 20 ш,ения ( -s.0,2-0,5 Б) за счет баз вого тока, протекающего через пере ход эмиттер - база и резистор 6 от плюсовой шины питания к минусовой. Степень насыщения может быть обесп 25 чена сколь угодно глубокой, так ка определяется резистором 6, величин которого ограничений не имеет. При открытом транзисторе 4 транзистор полностью закрыт, так как к его пезо реходу база - эмиттер через резист 13 приложено малое напряжение (U, регулирующего транзистора 4, в результате при нормальном напряжении источника 3 обеспечивается питание

соединенный с первым концевым выводом gg нагрузки 2 с минимальными потерями

первой цепочки 7р предназначен для подключения к вторым выводам нагрузки 2 и источника 3 питания,

В устройстве имеются компенсирующий третий транзистор 11 и пороговая вторая цепочка 12, состоящая из последовательно соединенных резисторов 13 и стабилитронов 14. Второй концевой вывод первой цепочки 7 соединен с п.ервым выводом коллектор-эмиттерного перехода второго транзистора 5, а средний ее вывод - с базой второго транзистора 5, второй вывод коллектор- эмиттерного перехода которого соединен с базой первого транзистора 4 Коллектор третьего транзистора 11 и первый концевой вывод второй цепочки 12 соединены с первым выводом коллектор- эмиттерного перехода, а эмиттер третьего транзистора 11 соединен с вторым выводом коллектор-эмиттерного перехода первого транзистора 4, средний вывод второй цепочки 12 соединен с базой третьего транзистора 11, а ее

напряжения (рассеиваемой мощности) на регулирующем транзисторе 4, т.е при высоком КПД.

При увеличении напряжения источн

40 ка питания (выбросе напряжения) до определенной допустимой для нагрузк 2 величины стабилитрон 10 пробивае и в цепочке 7 возникает ток, создающий падение напряжения на резистор

45 8 Это вызывает открывание до глубо кого насьпцения транзистора 5, через который напряжение плюсовой шины пи тания подается на резистор 6 и базу транзистора 4, который полностью за

5Q крывается, так как разность напряже ния между их эмиттером и базой стан вится минимальной, равной напряжени Ицд глубоко насыщенного транзистора 5, При закрытом транзисторе 4 напря

gg жение на нагрузке должно снизиться практически до нуля. Однако этого не происходит, так как включается в работу транзистор 11 , откры вается, так как к его переходу база

второй концевой вывод через общий то- копровод 13 соединяется с вторым выводом первого резистора. Регулирующий первый транзистор 4 выполнен составным из двух транзисторов.

Устройство работает следуюпщм образом.

При нормальном напряжении источника 3 питания транзистор 5 закрыт, так как стабилитрон 10 имеет порог открывания несколько выше нормально- то напряжения источника питания. Ток в базовой цепи (переход эмиттер - база, резистор 9, стабилитрон 10) транзистора 5 отсутствует, а следовательно, отсутствует и коллекторный ток. Peгyлиpyюш й транзистор 4 открыт и находится в режиме глубокого насы- ш,ения ( -s.0,2-0,5 Б) за счет базового тока, протекающего через переход эмиттер - база и резистор 6 от плюсовой шины питания к минусовой. Степень насыщения может быть обеспе- чена сколь угодно глубокой, так как определяется резистором 6, величина которого ограничений не имеет. При открытом транзисторе 4 транзистор 1I полностью закрыт, так как к его переходу база - эмиттер через резистор 13 приложено малое напряжение (U,) регулирующего транзистора 4, в результате при нормальном напряжении источника 3 обеспечивается питание

нагрузки 2 с минимальными потерями

апряжения (рассеиваемой мощности) а регулирующем транзисторе 4, т.е. ри высоком КПД.

При увеличении напряжения источниа питания (выбросе напряжения) до определенной допустимой для нагрузки 2 величины стабилитрон 10 пробивается и в цепочке 7 возникает ток, создающий падение напряжения на резисторе

8 Это вызывает открывание до глубокого насьпцения транзистора 5, через который напряжение плюсовой шины питания подается на резистор 6 и базу транзистора 4, который полностью закрывается, так как разность напряжения между их эмиттером и базой становится минимальной, равной напряжению Ицд глубоко насыщенного транзистора 5, При закрытом транзисторе 4 напряжение на нагрузке должно снизиться практически до нуля. Однако этого не происходит, так как включается в работу транзистор 11 , открывается, так как к его переходу база31339742

эмиттер приложено через резистор 13 падение напряжения полностью закрытого транзистора 4, Степень открывания транзистора 11 определяется напряжением стабилизации стабилитрона 14, так как транзистор 11 включен по схеме эмиттерного повторителя, для которого выходное напряжение примерно равно входному напряжению на ба- ю зе. Это напряжение выбирается примерно равным напряжению стабилизации стабилитрона 10, , практически используется одинаковый тип стабилитрона. Поэтому при любом по величине вы- 15 грузкн и источника питания, о т л и - бросе напряжения источника питания чающееся тем, что, с целью напряжение на нагрузке 2 сохраняется уменьшения уровня перенапряжений с

сохранением непрерывности питания нагрузки и повьшения КПД за счет уменьнапряжения на нагрузке определяется 20 чтения мощности, рассеиваемой на регу- стабильностью стабилитрона в диапазо- лирующем транзисторе в нормальном ре- и при изменении величи- жиме питания при отсутствии перенатор-эмиттерных переходов первого и второго транзисторов соединены между собой и предназначены Д.ПЯ подключения к первому выводу источника питания, второй вывод ко.г1Г1ектор-эмиттерного пе рехода первого транзистора предназначен ,цля подключения к первому выводу нагрузки, а база первого транзистора соединена с первым выводом первого резистора, второй вывод которого, соединенный с первым концевым выводом первой цепочки, предназначен для подключения к вторым выводам нана нагрузке 2 сохраняется примерно равньм норм.альному напряжению источника питания. Стабильность

не температур и при изменении величины нагрузки. На транзисторе 11 во всех случаях падает напряжение, равное по величине превышению напряжения источника по отношению к нормальному напряжению питания.

При восстановлении нормального напряжения источника схема возвращается в исходное состояние, при котором транзистор 11 полностью закрыт.

Положительный эффект изобретения заключается в том, что нагрузка стабильно защищена от выбросов напряжения источника питания, а при нормальном режиме в устройстве защиты рассеивается на регулирующем транзисторе минимальная мощность.

Формула изобретения 1. Устройство для защиты от перенапряжений нагрузки, подключаемой к источнику питания, содержащее регу- лирзтощий первый транзистор, управляющий второй транзистор, первый резистор и пороговую первую цепочку, состоящую из последовательно соединенных резисторов и стабилитронов, причем одноименные первые выводы коллекпряжений, в устройство введены компенсирующий третий транзистор и порого25 вая вторая цепочка, состоящая из последовательно соединенных резисторов и стабилитронов, второй концевой вывод первой цепочки соединен с первым выводом коллектор-эмиттерного перехода

30 второго транзистора, а средний ее вывод - с базой второго транзистора, второй вывод коллектор-эмиттерного перехода которого соединен с базой первого транзистора, при этом коллек2g тор третьего транзистора и первый

концевой вывод второй цепочки соединены с первым выводом коллектор-эмиттерного перехода, а эмиттер третьего транзистора соединен с вторым выводом

40 коллектор-эмиттерного перехода первого транзистора, средний вывод второй цепочки соединен с базой третьего транзистора, а ее второй концевой вывод через общий токопровод соединяет45 ся с вторым выводом первого резистора,

2. Устройство по п,1,отличающееся тем, что регулирующий первый транзистор выполнен составным.

Редактор Н. Бобкова

4236/48

Тираж 617 ВНРШПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфи1#еское предприятие, г, Ужгород, ул. Проектнля, 4

грузкн и источника питания, о т л и - чающееся тем, что, с целью уменьшения уровня перенапряжений с

тор-эмиттерных переходов первого и второго транзисторов соединены между собой и предназначены Д.ПЯ подключения к первому выводу источника питания, второй вывод ко.г1Г1ектор-эмиттерного перехода первого транзистора предназначен ,цля подключения к первому выводу нагрузки, а база первого транзистора соединена с первым выводом первого резистора, второй вывод которого, соединенный с первым концевым выводом первой цепочки, предназначен для подключения к вторым выводам напряжений, в устройство введены компенсирующий третий транзистор и порого25 вая вторая цепочка, состоящая из последовательно соединенных резисторов и стабилитронов, второй концевой вывод первой цепочки соединен с первым выводом коллектор-эмиттерного перехода

30 второго транзистора, а средний ее вывод - с базой второго транзистора, второй вывод коллектор-эмиттерного перехода которого соединен с базой первого транзистора, при этом коллек2g тор третьего транзистора и первый

концевой вывод второй цепочки соединены с первым выводом коллектор-эмиттерного перехода, а эмиттер третьего транзистора соединен с вторым выводом

40 коллектор-эмиттерного перехода первого транзистора, средний вывод второй цепочки соединен с базой третьего транзистора, а ее второй концевой вывод через общий токопровод соединяет45 ся с вторым выводом первого резистора,

2. Устройство по п,1,отличающееся тем, что регулирующий первый транзистор выполнен составным.

Составитель О.Орлов Техред В.Кадар

Корректор А.Обручар

Подписное

Изобретение относится к электро-, технике и предназначено для использования в системах электропитания радиотехнических устройств. Цель изобретения - з еньшение уровня перенапряжений с сохранением непрерьш- ности питания нагрузки и повышение КПД за счет уменьшения мощности, рассеиваемой на регулирующем транзисторе в нормальном режиме питания при отсутствии перенапряжений. При нормальном напряжении питания регулирующий транзистор 4 находится в режиме глубокого насьщения, что обеспечивает минимальный уровень потерь мощности на регулирующем транзисторе. При выборе напряжения питания открывается управляющий транзистор 5, подающий закрываюпщй потенциал на базу регулирующего транзистора 4. Последний закрывается, однако открьша- ется компенсирующий транзистор 11, включенный по схеме эмиттерного повторителя. Через транзистор 11 на нагрузку поступает напряжение, близкое нормальному напряжению питания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л СО со СО 4