Устройство для защиты нагрузки в цепи постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02H7/12 H02H3/08 H02H3/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источнике питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны устройства, содержащие датчик токз, устройство управления, а также исполнительный элемент.

Недостаток указанных устройств заключается в низкой надежности защиты.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, имеющее максимальное количество сходных существенных признаков.

Недостатком известного устройства является низкая надежность.

Целью изобретения является повышение надежности.

Устройство, содержащее делитель напряжения, предназначенный для подключения одним и другим входами к положительному и отрицательному полюсам источника питания, первый транзистор, управляющим входом подключенный к выходу делителя напряжения, управляемый транзисторный ключ, одним силовым выводом предназначенный для подключения к одному выводу нагрузки, второй и третий транзисторы, первый резистор, подключенный одним выводом к коллектору первого транзистора, второй резистор, подключенный одним выводом к базе третьего транзистора, и третий резистор, снабжено датчиком тока и двумя стабилитронами, причем катоды стабилитронов подключены к одному входу делителя напряжения и одному выводу датчика тока, другой вывод которого подключен к базе второго транзистора, другому силовому выводу транзисторного ключа и одному выводу третьего резистора, другой вывод которого подключен к другому силовому выводу транзисторного ключа, аноды стабилитронов подключены соответственно к эмиттерам первого и второго транзисторов, третий транзистор подключен эмиттером к другому выводу делителя напряжения, коллектором - к управляющему входу транзисторного ключа, другой вывод первого резистора подключен к базе третьего транзистора и через второй резистор к коллектору второго транзистора.

Повышение надежности проявляется в обеспечении непрерывности питания нагрузки, обеспечении самовозврата в исходное состояние после устранения аварийной ситуации, а также обеспечении защиты нагрузки как от токовых перегрузок, так и от перенапряжения в питающей сети.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит делитель 1 напряжения, предназначенный для подключения одним и другим входами к положительному и отрицательному полюсам источника питания, первый транзистор 2. управляющим входом подключенный к выходу делителя напряжения, управляемый транзисторный ключ 3, одним силовым выводом предназначенный для подключения к одному выводу

нагрузки, второй 4 и третий 5 транзисторы, первый резистор б, подключенный одним выводом к коллектору первого транзистора

2,второй резистор 7, подключенный одним выводом к базе третьего транзистора 5, и

третий резистор 8. Кроме того, устройство снабжено датчиком 9 тока и двумя стабилитронами 10 и 11, причем катоды стабилитронов подключены к одному входу делителя 1 напряжения и одному выводу датчика 9 тока, другой вывод которого подключен к базе второго транзистора 4, другому силовому выводу транзисторного ключа 3 и одному выводу третьего резистора 8, другой вывод которого подключен к другому силовому выводу транзисторного ключа 3, аноды стабилитронов 10 и 11 подключены соответственно к эмиттерам первого 2 и второго 4 транзисторов, третий транзистор 5 подключен эмиттером к другому выводу

делителя 1 напряжения, а коллектором - к управляющему входу транзисторного ключа

3,другой вывод первого резистора 6 подключен к базе третьего транзистора 5 и через второй резистор 7 к коллектору второго

транзистора 4.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы напряжение, снимаемое с датчика 9 тока, который в

простейшем виде может представлять резистор, и напряжение, снимаемое с делителя 1 напряжения, малы, при этом первый 2 и второй 4 транзисторы заперты. Закрыт и третий транзистор 5, а управляемый транзисторный ключ 3 открыт до насыщения.

При токовой перегрузке увеличивается напряжение, снимаемое с датчика 9 тока, и становится достаточным для открывания стабилитрона 11 и отпирания второго транзистора 4. С коллектора транзистора 4 отпи- рающее напряжение поступает через второй токоограничивающий резистор 7 на базу третьего транзистора 5. В результате транзистор 5 открывается, управляемый

транзисторный ключ 3 подзапирается и протекающий ток распределяется между третьим резистором 8 и управляемым транзисторным ключом 3, облегчая его работу. Резистор 8 должен быть низкоомным.

При бошлиой токовой перегрузке, близкой к короткому замыканию, транзисторный ключ 3 запирается и питание нагрузки осуществляется только протеканием тока через резистор 8, который ограничивает ток. За- щита от токовых перегрузок рассчитывается для обеспечения режимов элементов транзисторного ключа 3 и резистора 8 согласно ТУ на элементы по предельно допустимому току и рассеиваемой на них мощности в зависимости от окружающей среды и температуры. При этом необходимо учитывать и обеспечивать требования по защите нагрузки.

При перенапряжении на входе устрой- ства напряжение, снимаемое с делителя 1 напряжения, достаточно для открывания стабилитрона 10 и отпирания транзистора 2. Открываясь, транзистор 2 подает через тркоограничивающий резистор 6 на базу транзистора 5 отпирающее напряжение. Открываясь, транзистор 5 подзапирает или запирает транзисторный ключ 3, тем самым обеспечивая ограничение напряжения, поступающего в нагрузку, до заданной величи- ны.

При устранении аварийной ситуации напряжение, снимаемое с датчика 9 тока или делителя 1 напряжения, становится недостаточным для открывания транзисторов

2или 4 и они запираются. Закрывается при этом и транзистор 5. а транзисторный ключ

3снова открывается до насыщения, т.е. устройство переходит в нормальный режим работы.

Таким образом, устройство имеет два разных порога срабатывания защиты: первый порог срабатывания при определенной заданной токовой перегрузке, а второй при определенной величине перенапряжения. Предлагаемое устройство имеет более высокую надежность, так как оно обеспечивав ет непрерывность питания, простое по

схеме, имеет малое количество элементов, а также обеспечивает самовозврат в исходное состояние после устранения аварийной ситуации.

Формула изобретения

Устройство для защиты нагрузки в цепи постоянного тока, содержащее делитель напряжения, предназначенный для подключения одним и другим входами к положительному и отрицательному полюсам источника питания, первый транзистор, управляющим входом подключенный к выходу делителя напряжения, управляемый транзисторный ключ, одним силовым выводом предназначенный для подключения к одному выводу нагрузки, второй и третий транзисторы, первый резистор, подключенный одним выводом к коллектору первого транзистора, второй резистор, подключенный одним выводом к базе третьего транзистора, и третий резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено датчиком тока и двумя стабилитронами, причем катоды стабилитронов подключены к одному входу делителя напряжения и одному выводу датчика тока, другой вывод которого подключен к базе второго транзистора, другому силовому выводу транзисторного ключа и одному выводу третьего резистора, другой вывод которого подключен к другому силовому выводу транзисторного ключа, аноды стабилитронов подключены соответственно к эмиттерам первого и второго транзисторов, третий транзистор подключен эмиттером к другому выводу делителя напряжения, коллектором - к управляющему входу транзисторного ключа, другой вывод первого резистора подключен к базе третьего транзистора и через второй резистор к коллектору второго транзистора.

Сущность изобретения: устройство содержит делитель 1 напряжения, транзисторы 2, 4 и 5, управляемый транзисторный ключ 3, резисторы 6 и 7, датчик 9 тока, стабилитроны 10 и 11; 9-11-4-7-5-3. 1 ил.