Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системе регулирования электрических величин, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 773606.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения отключения стабилизатора при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающего заряд конденсаторного накопителя энергии, а также повьппение надежности путем обеспечения отключения стабилитатора после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора.

На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения содержит стабилизирующее устройство 1, к выходу которого подключена нагрузка, а к входу подключен блок 2 защиты от перенапряжения, включающий в себя первый опорный элемент 3, первый операционньш усилитель 4, первьп буферный транзистор 5, первый составной регулирующий элемент 6, блок 7 ограничения перенапряжения и сверхтоков с клеммой 8 дистанционного управления.. Блок 7 ограничения состоит из последовательно включенных в силовую щину датчика 9 тока и второго

СП :л

14)

3151

составного регулирующего элемента 10, второго буферного транзистора 11, включенного между управляющим входом второго составного регулирующего элемента 10 и общей шиной, второго операционного усилителя 12, выход которого подключен к управляющему вхо входу второго буферного транзистора 11. К неинвертирующему входу усили- теля 12 подключен второй источник 13 опорного напряжения, а к инвертиру- входу подключен выход резистив- ного делителя 14 напряжения и через блокирующий диод 15 - выход резистивного делителя 16 напряжения, один вывод которого соединен с шиной, а другой - с коллектором усилительного транзистора 17, базоэмиттер- ный переход которого зашунтирован

датчиком 9 тока, шина питания второго операционного усилителя 12 подключена к клемме 8 дистанционного управления. Кроме того, блок 7 состоит из первой времязадающей

цепочки, содержащей последовательно включенные коллекторно-эмиттерный переход транзистора 18, индикатор Перегрузка 19, резистор 20 и ксвденсатор 21, причем база тран-

зистора 18 соединена с выходом ;зе- лителя 22 напряжения, включенного между клеммой 8 дистанционного управления и 1;ыходом операционного усилителя 12, а общая точка резисто- ра 20 и конденсатора 21 через разая- зьшающий диод 23 подключена к инвертирующему вхо;т,у операционного усилителя 12.

Блок 2 защиты от перенапряжений содержит вторую времязадающую блокирующую цепочку, выполненную из последовательно включенных коллекторно- эмиттерного перехода транхистора 24, индикатора 25 Отказ СУ (стабмлизи- ру1сядего устройства), резистора 26 и конденсатора 27. База транзистора 24 соединена с выходом делителя 28 напряжения, включенного между силовой шиной и выходом операционного усилит ля 4, а общая точка резистора 26 и конденсатора 27 через развязывающий. диод 29 подключена к инвертирующему входу первого операционного-усилите- ля 4, стабилизатор содержит конденса торный накопитель энергии (КНЭ) 30.

Стабилизатор работает следующим о образомо

0

5

0

5

0 с

0

Включение стабилизатора происходит при подаче сигнала на клемт 8 дистанционного управления. В момент включения происходит заряд КНЭ 30 постоянным током, задаваемым датчиком 9 тока, с которого снимается напряжение, определяющее смещение уси- тельного транзистора 17. Усиленное напряжение прикладывается к делителю 16 напряжения и делится в заданном соотношении, сравнивается источником 13 опорного напряжения, и разность усиливается при помощи операционного усилителя 12 и буферного транзистора 11 11. Операционный усилитель 12 и буферный транзистор 11 вводят в цепь обратной связи второго составного регулирующего элемента 10 и воздействуют на его управляющий вход таким образом, что зарядньй ток КНЭ 30 поддерживается на заданном уровне.

При перегрузке по току или коротком замыкании блок 7 ограничения работает аналогично описанному вплоть до момента наступления самоблокировки и отключения составного регулирующего элемента 10. Время наступления самоблокировки определяется параметрами первой блокирующей цепочки. С началом действия перегрузки выходное напряжение второго операционного усилителя 12 понижается, что приводит к увеличению падения напряжения на делителе напряжения 22 и, соответственно, на его выходе, транзистор 18 открывается, загорается индикатор Перегрузка 19, и начинается заряд конденсатора 21 с постоянной времени, определяемой величиной резистора 20 и конденсатора 21. Когда величина напряжения на конденсаторе 21 превысит величину напряжения источника 13 опорного напряжения, произойдет самоблокировка и отключение второго составного регулирующего элемента 10.

При возникновении перенапряжений в силовой шине происходит подзаряд КНЭ 30 зарядным током. Нарастание нап- напряжения происходит до того момента, пока напряжение с выхода резис- тивного делителя 14 напряжения КНЭ 30 не сравняется с напряжением на втором источнике 13 опорного напряжения. После этого момента включается цепь обратной связи, состоящая из операционного усилителя 12, транзистора 11 и регулирующего элемента 14, и происходит ограничение напряжения в сило515

вой шине с расчетным временем на заданном уровне„

При перерыве электропитания в случае пропадания или снижения напряжени ниже заданного уровня в силовой шине происходит разряд КНЭ 30 через блок 2 защиты на стабилизирующие устройств 1. Емкость КНЭ 30 определяется в зависимости от требуемого времени гаран- тированного электропитания, от величины эквивалентного минимального активного сопротивления нагрузки, от минимально допустимого уровня напряжения в силовой шине, от минимально допусти мого уровня напряжения гарантированного электропитания в силовой шине с расчетным временем, обеспечивающим но нормальную работу стабилизирующего устройства с заданной точностью.

В случае какой-либо неисправности в стабилизирующей устройстве 1, приводящей к нарастанию напряжения на вы выходе и на инвертирующем входе операционного усилителя 4, это напряже- ние превысит напряжение на неинвертирующем входе, снимаемое с первого источника 13 опорного напряжения, первый составной регулирующий элемент 6, управляемый первым операционным усили телем 4 и первым буферным транзистором 5, начинает работать как ограничитель напряжения на уровне 1,2-1,3 номинального выходного напряжения ст стабилизирующего устройства,

Таким образом, блок 2 защиты будет выполнять функции стабилизирующего устройства 1 до тех пор, пока не произойдет отключение блока 2 защиты вследствие самоблокировки. Самоблоки- ровка наступает в том случае, если отказ стабилизирующего устройства несамовосстанавливаюшийся. Время задержки срабатывания самоблокировки определяется постоянной времени цепи резистора 26 и конденсатора 27. Вторая блокирующая цепочка работает аналогичным образом, как и первая в блоке 7 ограничения. В момент включения второй блокирующей цепочки заго- рается индикатор 25 Отказ СУ.

При нормальном режиме работы стабилизатора постоянного тока при нормальном токе нагрузки второй составной регулирующий элемент 10 в блоке 7 ограничения и первый составной регулирующий элемент 6, наход щийся в блоке 2 зашиты, находится в насьщ1ен- ном состоянии, таким образом, устрой546

ство в целом транслирует напряжение силовой шины распределения постояннго тока, за исключением потерь на ннасыщенных регулирующих элементах 10, 6.

Напряжение насьпцения первого и второго составных регулирующих элементов 6, 10 может быть снижено до напряжения насьщ;ения одиночных силовых транзисторов за счет подключения соответственно дополнительных источников напряжения, которые компенсируют дополнительные падения напряжения, вносимые составными транзисторами первого и второго регулирующих элементов 6, 10.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения по авт. св. № 773606, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния надежности, в него введены блок ограничения перенапряжений и сверхтоков с клеммой для подключения дистанционного управления, на выходе которого включен конденсаторный накопитель энергии, блок ограничения перенапряжений и сверхтоков состоит из последовательно включенных в силовую шину датчика тока, ограничителя на составном ограничительном транзисторе, согласующего транзистора, дифференциального усилителя, источника эталонного напряжения, входного и выходного резистивных делителей напряжения и усилительного транзистора, причем согласующий транзистор включен между управляющим входом составного ограничительного транзистора и общей шиной, а к управляющему входу согласующего транзистора подключен выход дифференциального усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен выход источника эталонного напряжения, а к инвертирующему входу подключен выход выходного резистивного делителя напряжения и через развязывающий диод подключен вьтход входного .резистивного делителя напряжения, который подключен к силовой шине через коллекторно-эмиттерный переход усилительного транзистора, базоэмит- терный переход которого подключен па- ралле 1ьно датчику тока, а выводы питания дифференциального усилителя и источника эталонного напряжения соответственно подключены к входу дистанционного управления и общей шине.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения отключения стабилизатора при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающего Q заряд конденсаторного накопителя энергии, в блок ограничения введена первая времязадающая блокирующая цепочка с индикатором Перегрузка по току, включенная между клеммой для 15 подключения дистанционного управления и общей шиной, содержащая последовательно включенные коллекторно- эмиттерный переход первого транзистора, первый резистор и первьй конден- 20 сатор, причем база первого транзистора соединена с выходом первого делителя напряжения, включенного между клеммой для подключения дистанционного управления и выходом дифференци- 25 ального усилителя, а общая точка первого резистора и первого конденсатора через первьш блокирующий диод подклю15151548

чена к инвертирующему входу дифференциального усилителя.

3. Стабилизатор по пп. 1 и 2, о т- личающийся тем, что, с це- .лью повышения надежности путем обеспечения отключения стабилизатора после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора, в операционный усилитель блока защиты от перенапряжений введена вторая времязадающая блокирующая цепочка с индикатором Отказ СУ, включенная параллельно выводам питания операционного усилителя, содержащая последовательно включенные коллекторно-эмиттерный переход второго транзистора, второй резистор и второй конденсатор, причем база второго транзистора соединена с выходом второго делителя напряжения, включенного между силовой шиной и выходом операционного усилителя, а общая точка резистора и конденсатора через второй блокирующий диод подключена к инвертирующему входу операционного усилителя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин. Цель - повышение надежности путем обеспечения отключения при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающем заряд конденсаторного накопителя энергии, и путем обеспечения отключения после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что введены блоки ограничения перенапряжения и сверхтоков, конденсаторный накопитель энергии и времязадающие блокирующие цепочки, позволяющие создать режимы обеспечения гарантированным электропитанием в течение заданного интервала времени после пропадания входного напряжения, ограничения пусковых токов, а также режим отключения при длительных перегрузках или перенапряжениях как на входе, так и на выходе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.