Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 

вход исполнительного элемента 9 соединен через интегрирующее устройство 11 с выходным выводом.

Выход исполнительного элемента 9 (например ТТ логики) типа И-НЕ соединен своим открытым коллекторным выходом относительно общей шины с базой регулирующего транзистора 1. Источник 12 опорного напряжения выполнен из последовательно соединенных резистора 13 и стабилитрона 14, причем вывод резистора 13 соединен с входным выводом, вывод стабилитрона 14 - с общей шиной, а точка их соединения - с первым входом компаратора 15, второй вход которого подключен к выходному выводу, а выход- к первому входу элемента ИЛЙ-НЕ 16, второй вход которого соединен с выходом интегрирующего устройства 11, а выход - с управляющим входом электронного ключа 17, состоящего из базового резистора 18 и транзистора 19, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор - через дополнительный рези- стивный делитель 20 напряжения к коллектору регулирующего транзистора 1 и к эмиттеру пускового транзистора 21, база которого соединена со средним выводом дополнительного резистивного делителя 20 напряжения, а коллектор - через пусковой резистор 22 к выходному выводу.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора напряжения DBX на выходе интегрирующего устройства 11 напряжение начинает медленно возрастать от нуля до значения логической 1 (2,4-4,5) В, следовательно, на втором входе исполнительного элемента 9, соединенном с выходом интегрирующего устройства 11, в течение некоторого времени, зависящего от постоянной времени интегратора 11, поддерживается О. Выходной транзистор исполнительного логического элемента И-НЕ 9 находится в режиме отсечки, ток через него не течет и база транзистора 1 не шунтируется через элемент 9. В случае, когда нагрузкой стабилизатора является электродвигатель, в момент включения стабилизатора ротор двигателя неподвижен и практически шунтирует выход. При этом напряжение на катоде диода 6 близко к нулю. На аноде в это время действует прямое напряжение, снимаемое с резистивного делителя 5 напряжения, и диод открыт. Так как прямое сопротивление диода и последовательно с ним включенных обмоток двигателя во много раз мэньше сопротивления резистивного делителя 5 напряжения (номиналы сопротивлений делителя выбираются из условия обеспечения максимального

КПД), то потенциал средней точки последнего снижается до уровня О, что обеспечивает получение выходного напряжения элемента И-НЕ 7, соответствующего уровню 1.

На втором входе элемента И-НЕ, соединенном с выходом интегратора 11, в течение некоторого времени после включения сохраняется уровень О. При этом выходной транзистор логического элемента НЕ 8 на0 ходится в режиме насыщения и база транзистора 1 через резистор 10 и элемент 8 соединена с общей шиной. Напряжение на базе регулирующего транзистора 1 снижается до минимального уровня, равного па5 дению напряжения на резисторе 10, которым ограничивают ток, протекающий через регулирующий транзистор 1. Одновременно с катода диода 6 напряжение поступает на один.из входов компаратора 15,

0 а на другой его вход - опорный сигнал с источника 12 опорного напряжения, что обеспечивает получение выходного напряжения, соответствующего логическому О и поступающего на один из входов элемента

5 ИЛ И-НЕ 16. На другой вход элемента И ЛИНЕ 16 вто же время также подается уровень О с выхода интегрирующего устройства 11 и соответственно на его выходе устанавливается уровень логической 1, который

0 включает электронный ключ 17, т.е. вводит в насыщение транзистор 19, и ток, протекающий через дополнительный резистивный делитель 20 напряжения, создает на его среднем выводе напряжение, которое вво5 дит пусковой транзистор 21 в глубокое насыщение и регулирующий транзистор 1 шунтируется глубоконасыщенным пусковым транзистором 21 и пусковым резистором 22, образующими пусковую цепь, через

0 которую протекает пусковой ток электродвигателя, по величине В несколько раз превышающий номинальный,

Созданный пусковой ток через пусковую цепь дает момент приведения ротора

5 во вращение. После того как ротор электродвигателя разовьет достаточное число оборотов (постоянная времени интегратора 11 выбирается из этого условия), шунтирующее действие двигателя за счет напряже0 ния реакции якоря прекращается, потенциал на катоде диода 6 становится больше, чем на аноде, диод закрывается и потенциал средней точки резистивного делителя 5 напряжения становится рав5 ным уровню 1. На выходе интегрирующего устройства 11 за это время потенциал тоже возрастает до уровня 1, следовательно, на выходе элемента НЕ 7 появляется уровень О. Элементы 8 и 9 надежно закрываются, регулирующий транзистор 1 переходит в режим стабилизации, и через него проходит номинальный ток, потребляемый электродвигателем. Одновременное катода диода 6 повышенное напряжение, возникшее при вращении ротора двигателя, посту пает на вход компаратора 16 и переводит его в противоположное состояние, т.е. на выходе его появляется уровень логической 1, который в свою очередь меняет состояние элемента ИЛИ-НЕ 16, т.е. на его вы- ходе появляется уровень логического О, который закрывает электронный ключ 17, т.е. транзистор 19 закрывается, ток через дополнительный резистивный делитель 20 прекращается. При этом пусковой транзи- стор 21 закрывается и этим разрывается пусковая цепь. Такое состояние поддерживается на все время работы электродвигателя, так как в это время возросший сигнал с интегрирующего устройства 11 до уровня логической 1 поступает на другой вход элемента ИЛИ-НЕ 16.

В случае короткого замыкания на выходе стабилизатора в рабочем состоянии по- тенциал на катоде 6 становится равным нулю относительно общей шины стабилизатора, диод открывается и на первом входе элемента И-НЕ 7 появляется уровень О, на втором входе - уровень 1. Такое соче- тание логических уровней на входах элемента И-НЕ 7 дает на его выходе 1. На выходе интегрирующего устройства 11 уровень напряжения в рабочем режиме также равен 1. Следовательно, на всех входах исполнительных элементов 8 и 9 появляются 1, что обеспечивает переход в режим насыщения их выходных транзисторов. При этом база регулирующего транзистора 1 шунтируется элементом 9 и напряжение на ней снижается почти до

нуля. Регулирующий транзистор 1 надежно закрывается.

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий по авт.св. № 1156036, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности в режиме работы с электродвигателем путем организации пусковой токовой цепи на период включения электродвигателя и отключения ее после выхода на режим вращения ротора, в него введены пусковой транзистор, пусковой резистор, дополнительный резистивный делитель напряжения, электронный ключ, выполненный на транзисторе с базовым резистором, элемент ИЛИ-НЕ, компаратор и источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, причем вывод резистора соединен с входным выводом, вывод стабилитрона - с общей шиной, а точка их соединения - с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходному выводу, а выход - к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом интегрирующего элемента, а выход - с управляющим входом электронного ключа, в качестве которого использован один из выводов базового резистора электронного ключа, другой вывод которого подключен к базе транзистора электронного ключа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через дополнительный резистивный делитель напряжения - с коллектором регулирующего транзистора и с эмиттером пускового транзистора, база которого соединена со средним выводом дополнительного резистивного делителя, а коллектор через пусковой резистор - с выходным выводом.