Искробезопасный источник питания аппаратуры связи Советский патент 1989 года по МПК E21F9/00 

1146

Искробезопасный источник питания относится к электротехнике и предназначен для использования в системах связи, автоматики и телемеханики, эксплуатируемых во взрывоопасных средах на предприятиях, горной, химической, нефтяной и других отраслей промьшшенности.

ного тока определяется стабилитроном (стабистором) 15 и резистором 14. Открывающее транзистор 7 напряжение поступает через цепочку, состоящую из резистора 16 и стабилитрона 19, Напряжение на опорном стабилитроне 8 открывает регулирующий транзистор 2 и определяет выходное напряжение

Цель изобретения - повышение выход-ю источника на нагрузке 5. Искрозащитной искробезопасной мощности и рас- ncipeime Функциональных возможностей устройства, за счет возможности писать аппаратуру при отключенной сети.

ный транзистор 6 закрыт положительным напряжением на эмиттере с делите ля, состоящего из резисторов 12 и 13 Ток нагрузки 5, протекающий через

На чертеже изображена функциональ-15 измерительную цепочку 10, создает на

ная схема источника питания.

Устройство содержит трансформатор- но-вьшрямительный блок (ТВБ) 1, стабилизатор выходного напряжения, выполненный на регулирующем транзисторе 2, коллектор которого подключен к первому выводу 3 ТВБ 1, эмиттер - к первому выводу 4 нагрузки 5 источника, а база соединена с коллекторами транзисторов 6 и 7 искрозащиты и стабилизатора тока и, кроме того, со стабилитроном 8, второй вывод которого подключен к базе транзистора 6 искрозащиты, к второму выводу 9 нагрузпоследней открывающее транзистор 6 напряжение. При превышении тока нагрузки 5 заданного делителем 12 и 13, транзистор 6, начинает откры20 ваться и шунтировать опорный стабилитрон 8. .При дальнейшем увеличении тока нагрузки 5,транзистор 6 открывается больше и через него протекает весь ток стабилизатора тока на

25 транзисторе 7. Регулиющий транзистор 2 начинает закрываться. Уменьшение напряжения на выходе 4-9 через делитель 12-13 уменьшает запирающее напряжение на эмиттере транзистора 6,

-, . ,. f лл л j-r J --- -.. А t - i -f t-l 11 JJ-l V- Л. JLJ CL

КИ 5 И измерительной цепочке 10, вто-30 что приводит к еще большему его отрой вывод которой соединен с вторым вьгаодом 11 ТВБ 1 и первым резистором 12,-второй вывод которого подключен к к эмиттеру транзистора 6 искрозащи

крытию и уменьшению выходного напряжения. При коротком замыкании цепей 4-9 ток выхода определяется падением напряжения на диоде 23 и активном соТы, а последний - через второй резис-з5 Ротивлении дросс еля 24. В реальных

тор 13 соединен с первым выводом 4 нагрузки 5, эмиттер транзистора 7 подключен через третий резистор 14 к первому выводу 3 ТВБ 1 и стабилизирующему напряжение элементу 15, 40 второй вывод которого соединен с базой транзистора 7 и четвертым резистором 16, аккумулятор 17, дополнительные диод 18 и стабилитрон 19, гасящую цепочку 20, состоящую из после- 45 довательно соединенных резистора 21 и диодов 22, измерительная цепочка 10 состоит из последовательно соединенных первого диода 23 и дросселя 24, зашунтированнрго пятым резистором. 25, параллельно которой подключен второй диод 26.

Искробезопасный источник питания работает следующим образом.

При наличии сетевого напряжения, д вьшрямпенное и сглаженное напряжение с ТВБ 1 через стабилизатор тока на транзисторе 7 поступает на опорный стабилитрон 8. Величина стабиль50

источниках по заявляемой схеме ток короткого замыкания составляет десятую часть от максимального рабочего (в аппаратуре КУЗ ток короткого замыкания 0,15 А при максимальном рабочем 1,5 А). После устранения короткого замыкания цепи 4-9 источник возвращается в рабочий режим. Использование в измерительной цепи 10 дрос- .селя 24 позволяет увеличить искро- безопасную мощность в нагрузке 5 за счет.того, что замыкания или размыкания выходных цепей 4-9 источника питания создают на дросселе 24 всплес КИ напряжения, открывающие транзистор 6, что повышает чувствительность схемы искрозащиты. Диод 26 шунтирует отрицательные всплески напряжения дросселя 24, а резистор 25, шунтируя дроссель 24, предотвращает возможность возбуждения устройства.

Заряд аккумулятора 17 аварийного питания производится через гасящую

ного тока определяется стабилитроном (стабистором) 15 и резистором 14. Открывающее транзистор 7 напряжение поступает через цепочку, состоящую из резистора 16 и стабилитрона 19, Напряжение на опорном стабилитроне 8 открывает регулирующий транзистор 2 и определяет выходное напряжение

источника на нагрузке 5. Искрозащитисточника на нагрузке 5. Искрозащитный транзистор 6 закрыт положительным напряжением на эмиттере с делителя, состоящего из резисторов 12 и 13. Ток нагрузки 5, протекающий через

измерительную цепочку 10, создает на

измерительную цепочку 10, создает на

последней открывающее транзистор 6 напряжение. При превышении тока нагрузки 5 заданного делителем 12 и 13, транзистор 6, начинает открываться и шунтировать опорный стабилитрон 8. .При дальнейшем увеличении тока нагрузки 5,транзистор 6 открывается больше и через него протекает весь ток стабилизатора тока на

транзисторе 7. Регулиющий транзистор 2 начинает закрываться. Уменьшение напряжения на выходе 4-9 через делитель 12-13 уменьшает запирающее напряжение на эмиттере транзистора 6,

- --- -.. А t - i -f t-l 11 JJ-l V- Л. JLJ CL

что приводит к еще большему его открытию и уменьшению выходного напряжения. При коротком замыкании цепей 4-9 ток выхода определяется падением напряжения на диоде 23 и активном со5 Ротивлении дросс еля 24. В реальных

0 5

д

0

источниках по заявляемой схеме ток короткого замыкания составляет десятую часть от максимального рабочего (в аппаратуре КУЗ ток короткого замыкания 0,15 А при максимальном рабочем 1,5 А). После устранения короткого замыкания цепи 4-9 источник возвращается в рабочий режим. Использование в измерительной цепи 10 дрос- .селя 24 позволяет увеличить искро- безопасную мощность в нагрузке 5 за счет.того, что замыкания или размыкания выходных цепей 4-9 источника питания создают на дросселе 24 всплес КИ напряжения, открывающие транзистор 6, что повышает чувствительность схемы искрозащиты. Диод 26 шунтирует отрицательные всплески напряжения дросселя 24, а резистор 25, шунтируя дроссель 24, предотвращает возможность возбуждения устройства.

Заряд аккумулятора 17 аварийного питания производится через гасящую

цепочку 20, состоящую из резистора 21 и- диодов 22, Когда акку1 лятор разряжен, напряжение на нем значи- тельно (до 30%) ниже заряженного. Вследствие того, что выходное сопротивление источника прямое сопротивление диодов 22 и аккумулятора 17, мало зарядный ток определяется резистором 21. По мере заряда аккумулятор 17 напряжение на нем растет. Когда разница напряжений достигает такой величины, что на казвдом диоде 22 га сящей цепочке остается 0,2-0,4 В, сопротивление диодов 22 значительно увеличивается (вследствие параболической вольтамперной характеристики начального участка диодов), зарядный ток резко уменьшается, чем и предотвращается перезаряд и вздутие бано аккумулятора 17.

Количество последовательно соединенных диодов гасящей цепочки и сопртивление ее резистора определяются соотношением .

- У5..1

- -В--

Уша.

-уд21П Уа . ,

де п

и

вых

и

AI

и,

а

и

Аг

R

количество последовательно соединенных диодов гасящей цепочки525

выходное напряжение источника, при питании от сети, максимальное напряжение заряжаемого аккумулятора; падение напряжения от за- 40 рядного тока на одном диоде гасящей цепочки-, минимально допустимое напряжение аккумулятора; сопротивление резистора га- 45 сящей цепочки; I - максимальнодопустимый зарядный ток аккумулятора. Диод 18 заперт положительным напряжением на катоде от ТВБ 1. При gQ отсутствии сетевого напряжения положительный полюс аккумулятора 17 подключается к стабилизатору тока на транзисторе 7 и регулирующему транзистору 2. В остальном работа ис- gg точника аналогична описанной при наличии сетевого напряжения.

По мере разряда аккумулятора 17 напряжение на нем уменьшается и, ког10

20

1998

да достигнет минимального допустимого (менее 1 В на банку), стабилитрон 19 закрывается и запирает транзистор 7 стабилизатора тока, регулирующий транзистор 2 отключает нагрузку 5, чем предотвращается глубокий разряд аккумулятора 17 и вькод его из строя.

После включения сетевого напряжения источник возвращается в рабочий режим и производит заряд аккумулятора 17.

Так как при отсутствии сетевого напряжения на участке уровень произ- , 15 водственньк шумов незначителен (меха- низмьг не работают), то мощность громкоговорящих устройств технологической

, ак 20

о

25

30

25

40 - 45 gQggсвязи, для которых предназначен пред- лагаемьц1 источник, может быть снижена, следовательно, и напряжение аккумулятора токе уменьшено.

В Кемплексе устройств управления забойными машинами КУЗ УХЛ 5 напряжение питания аппаратуры связи при наличии сетевого напряжения 19 В, а при питании от аккумулятора составляет 12-15 В, т.е. на 30% ниже.

I

Так как аппаратура шахтной технологической связи в дежурном режиме потребляет не более 10-15% номинальной мощности источника, а время переговоров составляется не более 15-20% времени дежурного режима, то стабилизатор можно использовать для заряда аккумуляторов.

При наличии сетевого напряжения, кроме питания нагрузки 5, зар-яжается аккумулятор 17 через гасящую цепочку 20. Зарядный ток через измерительную цепочку 10 не протекает, поэтому выходная искробезопасная мощность не уменьшается.

Резистор 21 гасящей цепочки 20 предназначен для ограничения тока . заряда до максимально допустимого для применяемого типа аккумулятора 17, когда последний разряжен до минимально допустимого напряжения.

Диоды 22 гасящей цепочки ограничивают ток заряда, когда аккумулятор 17 заряжен и сумма напряже1шй на нем и диодах 22 гасйщей. цепочки 20 близка (не более 0,2-0,4 В на диод) к выходному напряжению стабилизатора. При этом из-за нелинейности начальной характеристики диодов (для крем ниевых диодов она начинается с О, 7 В и ниже) зарядный ток резко

уменьшается, .что предотвращает аккумулятор от перезаряда, вздутия и выхода из строя.

Ф

ормула изоб ре тения

Искробезопасный источник питания аппаратуры связи, содержащий транс- форматорно-вьшрямительный блок, первый вывод которого подключен к коллектору регулирующего транзистора стабилизатора выходного напряжения, эмиттер регулирующего транзистора соединен с первым выводом нагрузки, а его база соединена с коллекторами транзисторов.узла искрозащиты, стабилизатора тока и первым выводом ста билитрона, второй вывод которого под1461998 .6

прямительного блока и стабилизирующему напряжение элементу, второй вывод которого соединен с базой транзисто- ра стабилизатора тока и четвертым резистором, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной искробезопасной мощности и расширения функциональньк возможностей за

10 счет возможности писать аппаратуру при отключенной сети он снабжен аккумулятором, дополнительными диодом и стабилитроном, гасящей цепочкой, состоящей из последовательно соеди15 ненньк резистора и диодов и измерительной цепочкой, состоящей из первого диода, параллельно которому включены соединенные последовательно второй диод и дроссель, зашунтированключен к базе транзистора узла искро- 20 пятым резистором, причем анод перзащиты, второму выводу нагрузки и первому выводу измерительной цепочки, второй вьшод которой соединен с вторым выводом трансформаторно-выпрями- тельного блока и первым резистором, второй вывод которого подключен к ;эмиттеру транзистора узла искрозащи- :ты, который: через второй резистор , соединен с первым выводом нагрузки, эмиттер транзистора стабилизатора тока подключен через третий резистор к первому выводу трансформаторно-вывого диода соединен с катодом второго диода, при этом первый вывод аккумулятора подключен к второму выводу трансформаторно-выпрямительного

25 блока и первому выводу дополнительного стабилитрона, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора, второй вывод аккумулятора через дополнительный диод

30 соединен с коллектором регулирующего транзистора, а через гасящую цепочку - с. его эмиттером.

вого диода соединен с катодом второго диода, при этом первый вывод аккумулятора подключен к второму выводу трансформаторно-выпрямительного

блока и первому выводу дополнительного стабилитрона, второй вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора, второй вывод аккумулятора через дополнительный диод

соединен с коллектором регулирующего транзистора, а через гасящую цепочку - с. его эмиттером.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в .системах связи, автоматики и телемеханики. Цель - повышение выходной искробезопаснрй мощности и расширение функциональных возможностей устр-ва за счет возможности питать аппаратуру при отключенной сети. Для этого устр-во снабжено аккумулятором (А) 17, дополнительными диодом 18 и стабилитроном 19, гасящей 20 и измерительной 10 цепочками. Гасящая -цепочка 20 состоит из последовательно соединенных резистора (Р) 21 и диодов 22, а измерительная - из диода 23, параллельно которому включены соединенные последовательно второй диод 26 и дроссель (Д) 24, зашунтированный Р 25. Использование Д 24 в измерительной цепи 10 позволяет увеличить искробезопасную мощность в нагрузке 5. Диод 26 шунтирует отрицательные всплески напряжения Д 24. При этом Р 25, шунтируя Д 24, предотвращает возможность возбуждения устр-ва. Через гасящую цепочку 20 производится заряд А 17 аварийного питания. Зарядный ток определяется Р 21. При значительном увеличении сопротивлений диодов 22 зарядг ный ток резко уменьшается, чем пред- отвращается перезаряд А 17. При уменьшении напряжения А 17 по мере его разряда закрывается стабилитрон 19 и запирает транзистор 7 стабилизатора тока. Регулируюш 1й транзистор 2 стабилизатора выходного напряжения отключает нагрузку 5, чем предотвращается глубокий разряд А 17.1 ил. (О (Л О) (б) (0 00