Стабилизатор постоянного напряжения с защитой по току и по минимальному входному напряжению Советский патент 1991 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания.

Цель изобретения - расширение области использования.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора; на фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема того же стабилизатора, но с другим выполнением узла самовозврата.

Стабилизатор напряжения содержит включенный в положительную шину регулирующий элемент на транзисторе 1, подключенный эмиттером к положительному входному, а коллектором к положительному выходному выводам устройства, два составных согласующих транзистора 2 и 3, дифференциальный усилитель постоянного тока на транзисторах 4 и 5 с узлом сравнения и датчик сравнения и датчик 6 тока. При этом эмиттер согласующего транзистора 2 подключен к базе регулирующего транзистора 1, база согласующего транзистора 2 подключена к эмиттеру согласующего транзистора 3, база которого - к коллектору транзистора 4, а коллекторы согласующих транзисторов 2 и 3 через последовательно соединенные резисторы датчика 6 тока подключены к общей шине стабилизатора. К точке соединения резисторов 7 и 8 датчика 6 тока подключены коллектор транзистора 9 реле времени 10, один конец резистора 11 положительной обратной связи и база усилительного транзистора 12, коллектор которого через последовательно включенные резистор 13 и 14 подключен к плюсовому входному выводу, эмиттер через стабилитрон 15 подключен к общей шине. Базы защитного транзистора 16 и управляющего транзистора 17 подключены к точке соединения резисторов 13 и 14, эмиттеры вместе с другим выводом резистора 14 подключены

С/

с

Os 00

ю чэ

со

о

ю

к входному плюсовому выводу, коллектор защитного транзистора 16 подключен к базе регулирующего транзистора 1, к эмиттеру согласующего транзистора 2 и к другому выводу резистора 11, коллектор управляющего транзистора 17 подключен к конденсатору 18 времязадающей цепочки реле времени 10с резистором 19 и транзистором 9, база которого подключена к точке соединения резисторов 19 и 20, эмиттер-к общей шине. Резистор 21 задает ток стабилитрона 15. К базе транзистора 4 подключен опорный стабилитрон 22. Узел самовозврата 23 своими входными выводами подключен к плюсовым входным и выходным выводам устройства, а выходными - к конденсатору 18 реле времени 10, Узел самовозврата 23 содержит оптоэлектронный прибор 24, стабилитрон 25, транзистор 26 и резисторы 27, 28, 29, 30. При этом последовательно соединенные светоизлучатель оптоэлектронного прибора 24, стабилитрон 25 и резистор 27 подключены к входным выводам узла самовозврата 23, причем катодом стабилитрона 25 - к плюсовому входному выводу и катодом светоизлучателя оптоэлектронного прибора 24 - к плюсовому выходному выводу устройства. Фотоприемник оптоэлектронного прибора 24 катодом через резистор 28 соединен с плюсовым входным выводом устройства, а анодом - с базой транзистора 26, коллекторно-эмиттерный переход которого через резистор 29 подключен к выходным выводам узла самовозврата 23, при этом коллектор подключен к тому выходному выводу, который соединен с положитель- ным выводом конденсатора 18 реле времени 10. Резистор 29 включен между базой и эмиттером транзистора 26.

Стабилизатор на фиг.2 отличается от стабилизатора на фиг.1 выполнением узла самовозврата, который в данном выполнении своими входными выводами подключен к плюсовому входному выводу устройства и общей шине, а выходными - к конденсатору 18 реле времени 10 и содержит транзисторы 31 и 32, стабилитрон 33, све- тодиод 34 и резисторы 35 и 36. Эмиттер транзистора 31 соединен с первым выходным выводом узла самовозврата 23, который подключен к плюсовому выводу конденсатора 18 реле времени 10, коллектор соединен с базой транзистора 32, а база - с коллектором транзистора 32, катодом стабилитрона 33 и через резистор 35 с первым входным выводом узла самовозврата 23, который подключен к входному плюсовому выводу устройства. Анод стабилитрона 33, анод светодиода 34 и через резистор 36 эмиттер транзистора 32 подключены к второму входному выводу устройства, который соединен с общей шиной, а катод светодиода 34 подключен к второму выходному выводу узла самовозврата 23.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии на выходе стабилизатора перегрузки по току коллекторные токи согласующих транзисторов 2 и 3, протекающие через резистор 7 датчика 6 тока, созда- ют на нем падение напряжения, недостаточное для включения усилительного транзистора 12. Последний находится в запертом состоянии.

При превышении гоком нагрузки максимально допустимого значения падение напряжения на резисторе 7 датчика 6 тока повышается и становится достаточным для включения усилительного транзистора 12.

Включение последнего сопровождается открыванием защитного транзистора 16, закрыванием регулирующего транзистора 1, а также открыванием управляющего транзистора 17. Одновременно с отпиранием транзистора 17 начинается заряд время- задающего конденсатора 18 реле времени 10 через транзистор 17, ограничивающий резистор 14 и база-эмиттерный переход транзистора 9. Последний, отпираясь, шунтирует база-эмиттерный переход усилительного транзистора 12, запирая его. Это приводит к запиранию защитного транзистора 16, вследствие чего приоткрывается регулирующий транзистор 1, и к запиранию

управляющего транзистора 17, в результате чего разрывается цепь базы транзистора 9 и транзистор 9 запирается. Этим заканчивается первый цикл работы устройства защиты.

Если в течение этого времени перегрузка по току на выходе стабилизатора самоустранилась, уменьшаются коллекторные токи согласующих транзисторов 2 и 3, падение напряжения на резисторе 7 датчика 6

тока, что приводит к полному запиранию транзисторов 12, 16, 17 и 9. При этом стабилизатор автоматически возвращается в номинальный режим работы, прекращается заряд конденсатора 18 реле времени 10 через управляющий транзистор 17 и начинается его быстрый разряд.

Таким образом, при кратковременной перегрузке на выходе стабилизатора кон- денсатор 18 реле времени 10 не успевает полностью зарядиться.

В случае более длительной перегрузки по току на выходе стабилизатора указанный цикл многократно повторяется до полного

заряда конденсатора 18 и срабатывания реле времени 10. При этом цепь питания базы транзистора 9 реле времени 10 отключается и транзистор 9 запирается. Вход усилительного транзистора 12 освобождается от шунтирующего воздействия транзистора 9, отпирается от уровня напряжения, установленного на резисторе 7 датчика 6 тока. Отпирание транзистора 12 приводит к включению защитного транзистора 16, при этом через защитный транзистор 16 вступает в действие положительная обратная связь на резисторе 11, которая в свою очередь приводит в режим насыщения усилительный 12 и защитный 16 транзисторы и к полному запиранию регулирующего транзистора 1.

Напряжение на коллекторно-эмиттер- ном переходе регулирующего транзистора 1 возрастает до значения, при котором пробивается стабилитрон 25 узла самовозврата 23 и светоизлучатель оптоэлектронного прибора 24 получает питание. При этом срабатывает фотоприемник оптоэлектронного прибора 24 и на базу транзистора 26 поступает отпирающее напряжение, открывая последний. Конденсатор 18 реле времени 10 разряжается через коллекторно-эмиттер- ный переход транзистора 26 и резистор 29. После разряда конденсатора 18 реле времени 10 вновь начинается его заряд через открытый транзистор 17, ограничивающий резистор 19 и база-эмиттерный переход транзистора 9. Последний, отпираясь, шунтирует база-эмиттерный переход усилительного транзистора 12, запирая его. Это приводит к запиранию защитного транзистора 16 и соответственно к приоткрыванию регулирующего транзистора 1, выключению оптоэлектронного прибора 24 и к закрыванию транзистора 26. В дальнейшем процесс запуска стабилизатора повторяется по описанному выше циклу вплоть до снятия перегрузки с выхода устройства.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора запирается транзистор 4 из-за отсутствия опорного напряжения на стабилитроне 22. Запирание транзистора 4 приводит к запиранию транзисторов 2 и 3 и, следовательно, к запиранию регулирующего транзистора 1. Срабатывания токовой защиты при этом не происходит из-за отсутствия падения напряжения на резисторе 7 датчика 6 тока. При устранении короткого замыкания стабилизатор автоматически возвращается в номинальный рабочий режим.

Защита срабатывает также и от понижения входного напряжения до уровня выходного напряжения стабилизатора, а также

при обрыве цепи обратной связи от плюсового выходного вывода устройства

В этих случаях запирается транзистор 5, отпирается транзистор 4, что приводит к

отпиранию согласующих транзисторов 2 и 3 и возрастанию напряжения на резисторе 7 датчика 6 тока до уровня срабатывания усилительного транзистора 12. Отпирание последнего приводит к включению тран0 зистора 16, следовательно, к запиранию регулирующего транзистора 1, и напряжение на выходе стабилизатора уменьшается до нуля,

Стабилизатор на фиг.2 работает анало5 гично, отличие заключается только в части работы узла самовозврата 23. В режиме токовой перегрузки, когда напряжение на конденсаторе 18 реле времени поднимается выше заданного стабилитроном 33 уровня,

0 открываются транзисторы 31 и 32, включенные по схеме тиристора. При этом происходит разряд конденсатора 18 реле времени 10 через транзисторы 31, 32, резисторы 36, 20 и 19 и светодиод 34. Свечение светодиода

5 34 указывает на срабатывание защиты от токовой перегрузки. По завершении процесса разряда конденсатора 18 транзисторы 31 и 32 выключаются и схема защиты от токовых перегрузок готова к новому циклу

0 работы.

Таким образом, введение узла самовозврата обеспечивает автоматическое восстановление работоспособности устройства после устранения режима токовой пере5 грузки независимо от длительности этого режима, чтб позволяет расширить область использования устройства.

Формула изобретения

1.Стабилизатор постоянного напряже- 0 ния с защитой по току и по минимальному

входному напряжению по авт.св. № 1198491, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования, в него введен узел самовозврата, обеспечиваю5 щий автоматическое восстановление работоспособности после устранения режима токовой перегрузки на выходе независимо от длительности аварийного режима, при этом узел сзмовозврата своими выходными

0 выводами подключен к конденсатору реле времени, а первым и вторым входными выводами - к положительному входному и выходному выводам.

2.Стабилизатор поп. 1, отличающий- 5 с я тем, что в качестве указанного выходного вывода использован плюсовой выходной вывод.

3.Стабилизатор поп,1,отличающий- с я тем, что в качестве указанного выходного вывода использована общая шина.

4. Стабилизатор norm. 1-3, отличающийся тем, что узел самовозврата состоит из оптоэлектронного прибора, стабилитрона, транзистора и четырех резисторов, причем первый резистор, стабилитрон и светоизлучатель оптоэлектронного прибора соединены первой последовательной цепью, катод стабилитрона которой использован в качестве первого, а катод светоиз- лучателя в качестве второго входных выводов узла самовозврата, фотоприемник оптоэлектронного прибора и второй резистор соединены второй последовательной цепью, катод светоизлучателя которой соединен с катодом стабилитрона первой последовательной цепи, а свободный вывод второго резистора - с базой транзистора и через третий резистор с эмиттером транзистора, соединенным с одним выводом четвертого резистора, при этом коллектор транзистора использован в качестве первого выходного вывода узла самовозврата, соединенного с положительным выводом конденсатора реле времени, а второй вывод

резистора использован в качестве второго выходного вывода узла самовозврата.

5. Стабилизатор по пп.1-3, отличающ и и с я тем, что узел самовозврата состоит из р-п-р- и n-p-n-транзисторов, стабилитрона, светодиода и двух резисторов, при этом эмиттер p-n-p-транзистора использован в качестве первого выходного вывода

узла самовозврата, подключенного к поло- жительному выводу конденсатора реле времени, коллектор подключен к базе, а база - к коллектору п-р-п-транзистора, катоду стабилитрона и к одному выводу первого резистора, второй вывод которого использован в качестве первого входного вывода узла самовозврата, один вывод второго резистора соединен с эмиттером п-р-п-транзистора, а другой - с анодами стабилитрона и светодиода и использован в качестве второго входного вывода узла самовозврата, при этом катод светодиода использован в качестве второго выходного вывода узла самовозврата.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания устройств автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - расширение области использования. В устройство-прототип введен узел самовозврата, обеспечивающий автоматическое восстановление работоспособности после устранения режима токовой перегрузки На выходе независимо от длительности аварийного режима. При этом узел самовозврата своими выходными выводами подключен к конденсатору реле времени, а входными - к плюсовым входному и выходному выводам устройства или к плюсовому входному выводу устройства и общей шине. Приведено два варианта выполнения узла самовозврата. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

27 / И/2 2Jl

чЬ-44

- о

t-O t

s

NJ

g