Искробезопасный источник вторичного электропитания Советский патент 1991 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропитания в системах автоматики, телемеханики и связи, эксплуатируемых во взрывоопасных средах на предприятиях горной, химической, нефтяной и других отраслей промышленности.

Цель изобретения - повышение надежности работы.

На чертеже представлена приципиаль- ная электрическая схема искробезопасного источника вторичного электропитания.

Источник содержит первый биполярный транзистор 1, вспомогательный источ- ник2 напряжения постоянного тока, первый резистор 3, оптрон А, шунтирующий тиристор 5, второй биполярный транзистор 6, резистивный датчик 7 тока, второй резистор 8, третий биполярный транзистор 9,гпервй 10 и второй 11 диоды, дроссель 12, пусковой конденсатор 13, третий 14 и четвертый 15 резисторы, третий 16 и четвертый 17 диоды, стабилитрон 18, пятый 19 и шестоЯ 20 диоды, узел восстановления рабочего режима с входным каскадом на однопереходном транзисторе 21, зарядным резистором 22, вспомогательным биполярным транзистором 23 и выходным конденсатором 24, На схеме отмечены также выводы 25, 26 для подключения снабженого предохранителем первичного источника электропитания и выводы 27, 28 для подключения нагрузки,

Коллекторно-эмиттерный переход биполярного транзистора 1 включен между выводами 25, 27. Один из полюсов (отрицательный) вспомогательного источника 2 напряжения постоянного тока подключен к эмиттеру биполярного транзистора 1, а другой полюс (положительный) через последовательно включенные резистор 3 и пусковой конденсатор 13 - к объединенным первым выводам резистивного датчика 7 тока и дросселя 12. Светодиод оптрона 4 включен в выходную цепь резистивного датчика 7 тока. Входной каскад на однопереходном транзисторе 21 узла восстановления рабочего режима включен между выводами 25, 26, первый вывод выходного конденсатора 24 подключен к первому электроду (аноду) фототиристора оптрона 4, а второй вывод через зарядный резистор 22, вспомогательный биполярный транзистор 23 и через один из эммитерно-базовых переходов однопереходного транзистора 21 - соответственно к выводам 25 и 26. Эмиттеры биполярных транзисторов 6 и 9 соединены соответственно с первым и вторым выводами дросселя 12, а базы через резистор 8 - одна к другой. Диоды 10 и 11 включены параллельно эмиттерно-базовым

переходам соответственно биполярных транзисторов б и 9.

Диод 16 включен между выводом 27 и коллектором биполярного транзистора 9.

Стабилитрон 18 и шунтирующий тиристор 5 включены последовательно между базой биполярного транзистора 1 и выводом 26. Объединенные электроды стабилитрона 18 и шунтирующего тиристора 5 (соответствен0 но катод и анод) подключены к коллектору биполярного транзистора 9 и первому выводу резистора 14, второй вывод которого соединен с объединенными выводами резистора 3 и пускового конденсатора 13 и

5 через диод 17с первым электродом (анодом) фототиристора оптрона 4. Диод 19 включен между первым выводом резистора 14 и коллектором биполярного транзистора 6, диод 20 - между катодом и управляющим

0 электродом шунтирующего тиристора 5, соединенным с вторым электродом (катодом) фототиристора оптрона 4, резистор 15 - между эмиттером и базой биполярного транзистора 1. Вторые выводы резистивно5 го датчика 7 тока и дросселя 12 соединены соответственно с выводами 26 и 28.

Источник работает следующим образом,

С подключением первичного источника

0 электропитания к выводам 25, 26 и открытием транзистора 1 на выводы 27, 28 поступает напряжение постоянного тока, подаваемого далее в нагрузку.

При увеличении тока нагрузки до вели5 чины уставки падением напряжения на ре- зистивном датчике 7 тока срабатывает оптрон 4, включая свой фототиристор. В результате током вспомогательного источника 2 через резистор 3, диод 17 и фототиристор

0 оптрона 4 осуществляется включение тиристора 5 и, как следствие, закрытие транзистора 1. При этом транзистор 23 узла восстановления рабочего режима оказывается открытым и конденсатор через рези5 стор 22 и переход: управляющий электрод - катод тиристора 5 заряжается до напряжения отпирания транзистора 21. Транзистор 23 обеспечивает исключение паразитных колебаний в данном функциональном узле

0 при закрытом оптроне 4. После отпирания транзистора 21 конденсатор 24 током разряда запирает фототиристор оптрона 4, а также тиристор 5 по цепи с резистором 14 и диодом 17. Далее начинается заряд конден5 сатора 13 через резистор 3, и выходное напряжение на выходе устройства нарастает по экспоненте, осуществляя плавную защиту нагрузки.

В рабочем диапазоне токовых нагрузок при их коммутации на дросселе 12 наводится ЭДС, которая открывает транзисторы 6 или 9. При этом выходная цепь источника шунтируется через диод 16, транзистор 1 закрывается с помощью стабилитрона 18 и нагрузка обесточивается. В случае подключения нагрузки на дросселе 12 наводится ЭДС с положительным знаком на аноде диода 11 и в результате через диод 11 и резистор 8 открывается транзистор 6. При отключении нагрузки полярность ЭДС на дросселе 12 изменяется на противоположную и через диод 10 и резистор 8 открывается транзистор 9. Таким образом, в устройстве имеет место искрозащита, т.е. защита по скорости изменения тока. Время отключенного состояния источника определяется временем разряда дросселя 12 через резистор 8 и временем заряда конденсатора 13 через резистор 3

В аварийном режиме при пробое транзистора 1 происходит открытие транзистора 6, Повышенный ток, протекающий через диоды 16, 19, коллекторно-эмштерный переход транзистора 6 и резистивный датчик 7 тока, включает оптрон 4. Последний обеспечивает включение тиристора 5. В итоге при пробое транзистора 1 осуществляется шунтирование выходной цепи данного источника через диод 16 и тиристор 5, что вызывает перегорание предохранителя в первичном источнике электропитания. Ток кого замыкания определяется прямыми сопротивлениями диода 26, тиристора 5, а также сопротивлением резистивного датчика 7 тока и активным сопротивлением дросселя 12. За время перегорания предохранителя ток через диод 1 б и тиристор 5 не превышает 2/3 их допустимых значений.

Реализация защитного отключения источника при пробое транзистора 1 предопределяет повышенную эксплуатационную надежность описываемого источника.

Формула изобретения Искробезопасный источник вторичного электропитания, содержащий первый биполярный транзистор, коллекторно-эмит- терный переход которого включен между первыми выводами для подключения снабженного предохранителем первичного источника электропитания и нагрузки, вспомогательный источник напряжения постоянного тока, один из полюсов которого подключен к avHrrepy первого биполярного транзистора, а другой полюс через последовательно включенные первый резистор и пусковой конденсатор - к объемным первым

выводам резистивного датчика тока и дросселя, оптоон, светодиод которого включен в выходную цепь резистивного датчика тока, узел восстановления рабочего режима с входным каскадом на однопереходном транзисторе, включенном между выводами для подключения первичного источника электропитания и выходным конденсатором, первый вывод которого подключен к

первому электроду фототиристора оптро- на, а второй вывод через зарядную цепь и через один из эмиттерно-базовых переходов однопереходного транзистора - соответственно к первому и второму выводам

для подключения первичного источ ка электропитания, второй и третий биполярные транзисторы, эмиттеры которых соединены соответственно с первым и вторым выводами дросселя, а базы через второй

резистор - друг с другом, первый и ВТОРОЙ диоды, включенные параллельно эмиттер- но-базовым переходам соответственно второго и третьего биполярных транзисторов, третий диод, включенный между первым выводом для подключения нагрузки и коллектором третьего биполярного транзистора, третий и четвертый резисторы, четвертый и пятый диоды, второй вывод для подклю«а- ния нагрузки, отличающийся тем, что,

с целью повышения надежности в работе, в него введены стабилитрон, шунтирующий тиристор и шестой диод, причем стабилитрон и шунтирующий тиристор включены по- следовательно между базой первого

биполярного транзистора и вторым выводом для подключнеия первичного источника электропитание, объединенные электроды стабилитрона и шунтирующего тиристора подключены к коллектору третьего биполярного транзистора и первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с объединенными выводами первого резистора и пускового конденсатора и через четвертый диод с первым электродом

фототиристора оптрона, пятый диод включен между первым выводом третьего резистора и коллектором второго биполярного транзистора, шестой диод - между катодом и управляющим электродом шунтирующего

тиристора, соединенным с вторым электродом фототиристора оптрона, четвертый резистор - между эмиттером и базой первого биполярного транзистора, а втооые выводы резистивного датчика тока и дросселя соединены с вторыми выводами для подключения соответственно первичного источника электропитания и нагрузки

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, эксплуатируемой во взрывоопасных средах. Цель - повышение надежности работы. Устройство содержит биполярный транзистор 1, вспомогательный источник 2 напряжения постоянного тока, резистор 3, оптрон 4, шунтирующий тиристор 5, биполярный транзистор 6, резистивный датчик 7 тока, резистор 8, биполярный транзистор 9, диоды 10, 11, дроссель 12, пусковой конденсатор 13, резисторы 14 15 диоды 16, 17, стабилитрон 18, диоды 19, 20, узел восстановления рабочего режима с входным каскадом на однопереходном транзисторе 21, зарядным резистором 22, вспомогательным биполярным транзистором 23 и выходным конденсатором 24 При перегрузке по току сигналом с датчика 7 срабатывает оптрон 4 и включает тиристор 5, обеспечивающий закрытие транзистора 1 В случае коммутации нагрузки под действием ЭДС дросселя 12 открывается один из транзисторов 6, 9 и также вызывает закрытие транзистора 1, осуществляя защиту по скорости изменения тока При пробое транзистора 1 происходит шунтирование выходной цепи источника открывшимся тиристором 5 с последующим перегоранием предохранителя в первичном источнике электропитания. 1 ил. сл о ю 4 О О Сл)