Система электропитания с защитой Советский патент 1989 года по МПК G05F1/569 

СП

о

О5 4 4

5

20

25

30

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания различных радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения - уменьшение остаточного тока стабилизатора напряжения н реткиме короткого замыкания нагрузки, защиты согласующего транзистора в случае раздельного питания, Ю а также расширение функциональных возможностей путем обеспечения их последовательной работы на общую нагрузку. На чертеже представлена схема системы электропитания с защитой для 15 случая последовательного соединения.

Стабилизаторы 1 и 2 соединены последовательно и питают общую нагрузку 3. Каждый из стабилизаторов содержит регулирующий элемент 4, выполненный по схеме составного транзистора на п транзисторах и соединенный коллектором с положительным входным выводом, эмиттером - через резистивный датчик 5 тока с выходным выводом, одним из выводов делителя 6 выходного напряж - ния, другой вывод которого подключен к общей Ш1не, согласующий транзистор 7, коллектором соединенный с выводом для подключения источника подпитки

с коллектором первого защиты, усилитель 9 цепи обратной связи с источником опорного напряжения, соединенный относительно общей шины питающим выводом с выводом для подключения источ- ника подпитки, выходным выводом - с базой согласующего транзистора 7, а входным выводом - со средним выводом делителя 6 выходного напряже- 40 НИН, смещающий делитель 10 напряжения, резистор 11 первого плеча которого включен между эмиттером согласующего транзистора 7 и базой первого транзистора 8 защиты, резистор 12 второго плеча подключен к общей шине, введенные диод 13, оптрон 14, состоящий из фототиристора 15 и светодиода 16, ограничиваю1дт1й резистор 17, составной второй транзистор 18 защиты из п-1 транзисторов, защитный резистор 19. Защитный резистор 19 подключен мехчду бачой регулирующего элемента 4 и эмиттером согласующего транзистора 7, база ( оставного второго транзистора 18 соединена с эмиттером первого трлн шстора 8 защиты, коллектор через nept Xi a катод-анод фототиристора l5 i;лм гппиш с коллектором транзис подп . базой - транзистора

35

45

50

55

5

0

5

0

5

0

35

45

50

5

тора 8, а диод 13 и светодиод 16 подключены параллельно выходным выводам стабилизатора, причем диод 13 - в обратном, а светодиод 16 через резистор 17 в прямом направлении.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подключении, например, стабилизатора 2 к источникам питания , если стабилизатор 2 нагружен на собственную нагрузку (показано пунктиром) транзисторы 8 и 18 закрыты, что способствует нормальному включению стабилизатора.

Устойчивое включение обеспечивается тем, что открыванию транзисторов 8 и 18 защиты препятствует напряжение на переходах база - эмиттер составного транзистора 18, которое нейтрализует действие напряжения п-1 переходов база - эмиттер транзисторов, вг одящих в регулирующий элемент 4.

Напряжение между базой и эмиттером транзисторов 8 и 18 в нормальном режиме работы стабилизатора равно сумме напряжений на резисторе 5, переходах база-эмиттер транзистора 4, резистора 11, делителя 10 и устанавливается с помощью резисторов 5 и 11 равным 0,3-0,4п В, где п - число транзисторов, входягопс в транзистор 4, что достаточно для надежного запирания транзисторов 8 и 18 защиты. Напряжением на резисторе 19 можно пренебречь ввиду его малости.

При перегрузке на выходе стабилизатора возрастает ток через резистор 5, что приводит к увеличению напряжения между базой и эмиттером транзисторов 8 и 18, они открываются, выходное напряжение стабилизатора уменьшается.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора остаточный ток его намного меньше, чему способствует применение в качестве второго транзистора защиты составного транзистора 18, (п-1) открытых переходов коллектор - эмиттер которого создают дополнительное щунтирующее воздействие на регу- лирутсщий элемент 4 и соглас тощий транзистор 7.

Если напряжение У„од„ ,источника подпитки подается раньше, чем напряжение V|,u на коллектор транзистора 4, то переходы база - эмиттер последнего работают как прямо включенные п диоды и в отсутствие резистора 19 падение напряжения на резисторе 5

недостаточно для открытия защитных транзисторов 8 и 18 при безопасном для согласующего транзистора 7 токе

При этом на резисторе 19 появляется дополнительное отпирающее защитные транзисторы 8 и 18 напряжение транзисторы 8 и 18 открываются и ограничивают ток через транзистор 7 на допустимом уровне.

Если подать напряжение +V

пит, то транзистор 4 входит в линейный

режим, резко уменьшается ток эмиттера согласующего транзистора 7, напряжение на резисторе 19 уменьшается, защитные транзисторы 8 и 18 закрьгоа- ются и стабилизатор выходит на нормальный режим работы. В дальнейшем резистор 19 на работу стабилизатора не влияет, так как через него течет ток базы транзистора 4 очень небольшой величины. На работу стабилизатора оптрон 14 влияния не оказывает, поскольку как при номинальной нагрузке, так и при возможной последующей перегрузке выхода фототиристор 15 остается открытым.

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе обеспечивается уменьшение остаточного тока в режиме короткого замыкания нагрузки и защита согласующего транзистора в случае раздельного питания согласующего и j силового транзисторов регулирующего элемента.

Работа стабилизатора напряжения с защитой от перегрузок по току при последовательном соединении стабилизаторов 1 и 2 на общую нагрузку 3 происходит следующим образом.

Если, например, входные питающие напряжения +V. и + полп.1 включаютс раньие входных питающих напряжений ., и . , , то напряжение ,, на выходе стабилизатора 1 появляется раньше напряжения Vg, на выходе стабилизатора 2, при этом через обратный диод 13 стабилизатора 2 и общую нагрузку начинает протекать ток, который открывает диод 13 и создае т на вы ходе стабилизатора 2 искусственное короткое замыкание. При этом в цепи светодиода 1 6 ток отсутствует, фототи- ристор 15 заперт, в цепи перехода коллектор - эмиттер транзистора 18 ток не течет, но переходы база - эмиттер транзистора 18 работают как п-1 открытых, последовательно соединенных диодов, обеспечивая связь эмиттера

406

транзистора 8 с датчиком 5 тока, транзистор 8 открьгеается, но не может полностью закрыть транзисторы 7 и 4, поскольку основное шунтирующее действие на них оказывает транзистор 18, который в данный момент закрыт по коллектору.

При этом запшта загрубляется, через стабилизатор протекает остаточ

ный ток, достаточный для закрывания

5

0

0

диода 13, последний закрьшается, короткое замыкание на выходе стабилизатора 2 устраняется, напряжение Vg,, нарастает до своего номинального значения, затем срабатьшает фототиристор 15, обеспечивая дежурную связь коллектора транзистора 18 с коллектором транзистора 8, и работает как открытый диод. Если в процессе работы стабилизаторов-происходит перегрузка или короткое замькание нагрузки, то транзистор 18 ерсз открытьй тиристор (диод) 15 дополнительно пгунти- 5 рует транзисторы 7 и 4, обеспечивая минимальньп г остаточньп ток через ста- билизаторы.

Таким образом, стабилизаторы напряжения с аш/1той от перегрузок по току, соединенные последовательно, выходят на номинальный режим работы независимо от последовательности вк. гючения входньк питающих напряжений. .

Формула изобретения

Система элек1 роп1 таиия с , содержащая по меньшей мере два (Стабилизатора постоянного напряжения, каждый из которых включает в себя регулирующий элемент, вьшолиеиньв по схеме составного транзистора на п транзисторах и соединенный коллокта- ром с входньм вьшодом, эмиттером через резистивный датчик тока - с ходным выводом и одним из вьтодов делителя выходного напряжения, вывод которого подключен к общей шине, согласующий транзистор, коллектором соединенный с вьшодом для подключения источника подпитки, базой - с коллектором первого транзистора защиты, усилитель обратной связи с источником опорного напряжения, соединенный относительно общей шины питающим вьшодом с выводом для подклкг- чения источника подпитки, выходньи выводом - с базой согласующего гранзистора, а входным выводом - со средним вьшодом делителя выходного напряжения, и смещающий делитель напряжения, включенный между эмиттером согласующего транзистора и общей шиной, и средний вьгоод которого подключен к базе первого транзистора защиты, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения остаточного тока стабилизатора в режиме короткого замыкания нагрузки, защиты согласующего транзистора в случае |)аздельного питания согласующего и силового транзисторов регулирующего элемента, а также расширения функциональных возможностей путем обеспечения их последовательной работы на общую нагрузку, в него введены диод, оптрон, состоящий из фототиристора и светодиода, ограничивающий резистор, второй транзистор защиты из п-1 транзисторов и

защитный резистор, причем защитный резистор включен между базой составного транзистора регулирующего элемента rt эмиттером согласующего транзистора, вто- рой транзистор защиты базой роединен

с эмиттером, а коллектором через переход катод - анод фототиристора - с коллектором первого защитного транзистора, эмиттером - с выходным выводом, а диод и светодиоды оптрона

подключены параллельно к выходным вьшодам соответственно диод в обратном, светодиод через ограничивающий резистор в прямом направлениях.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания различных радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - уменьшение остаточного тока стабилизаторов напряжения в режиме короткого замыкания нагрузки, защита согласующего транзистора в случае раздельного питания транзисторов, а также расширение функциональных возможностей путем обеспечения их последовательной работы на общую нагрузку. При независимой работе каждого стабилизатора в режиме короткого замыкания переходы коллектор-эмиттер транзистора 18 создают дополнительное шунтирующее воздействие на регулирующий элемент 4 и согласующий транзистор 7. Защита последнего обеспечивается резистором 19, формирующим напряжение на входе узла защиты, ограничивающего его ток. Возможность запуска стабилизаторов при их последовательном включении обеспечивается оптопарой 14, которая отключает коллектор транзистора 18, что увеличивает в процессе запуска порог срабатывания защиты на величину падений напряжения на переходах база-эмиттер коллектора. 1 ил.