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

VJ

CJ Ч 4 CJ

сл

N3

Использование: для электропитания радиоэлектронной аппаратуры с повышенной эксплуатационной надежностью. Сущность изобретения: устр-во содержит исполнительный 1 и регулирующий 2 элементы, опт- ронный переключатель - инвертор 5, режимный резистор 6. По отношению к известному в предлагаемое устр-во введены инвертор 10, разрядный диод 11, НС-интегратор 12, ограничительный резистор 13, разделительный диод 15, транзистор 16, второй резистивный делитель напряжения на резисторах 17 и 18 и два стабилитрона 14 и 19. Введение этих элементов позволяет обеспечить защиту устр-ва от перенапряжения. 3 ил., 1 табл.

№./

Изобретение относится к электротехнике, может быть применено в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры и является усовершенствованием известного устройства пр основному авт. св. № 1173398.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения с защитой; на фиг. 2 - схема оптронного переключателя-инвертора; на фиг. 3 - временная диаграмма.

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой содержит исполнительный элемент 1, выполненный на транзисторе, коллектор которого подключен к управляющей цепи регулирующего элемента 2, включенного в силовой цепи источника 3 питания последовательно с нагрузкой 4, эмиттер - к общей шине, а база - к выходу оптронного переключателя-инвертора 5, первый вход которого соединен с общей шиной, а второй через режимный резистор 6 - к выходу ре- гулирующего элемента 2, первый резистив- ный делитель напряжения, выполненный на резисторах 7 и 8, одним концом подключенный к общей шине, другим - к выходу источника 3 питания, а средний - к базе исполнительного элемента 1. Резистор 9 запуска, подключен параллельно регулирующему элементу 2. Вход инвертора 1Q подключен через параллельно соединенные разрядный диод 11 и RC-интегратор 12 раз- дельно через ограничительный резистор 13 к общей шине и через первый стабилитрон 14 одновременно через разделительный диод 15 - к второму входу оптронного переключателя-инвертора 5 и к коллектору транзистора 16, эмиттер которого соединен с выходом источника 3 питания, а база - к средней точке второго резистивного делителя напряжения, выполненного на резисторах 17 и 18, один конец которого подключен к выходу источника 3 питания, а другой через второй стабилитрон 19 - одновременно к выходу инвертора. 10 и выходу разрешения оптронного переключателя-инвертора 5.

Оптронный переключатель-инвертор 5 (фиг. 2) состоит из элемента И 20, один из входов которого является вторым входом оптронного переключателя-инвертора 5, другой - выводом разрешения оптронного переключателя-инвертора 5, а выход соединен с управляющим входом оптронного переключателя-инвертора 21, другой вход которого подключен к общей шине, а выход - к базе исполнительного элемента 1.

Оптронный переключатель-инвертор 5 работает в соответствии с приведенной таблицей истинности.

Стабилизатор работает следующим образом.

При включении источника 3 питания открывается исполнительный элемент 1 заи i- ты базовым током, протекающим через резистор 7 резистивного делителя напряжения, выполненного на резисторах 7 и 8. При этом регулирующий элемент 2, закрыт, а через резисторы 9 и 6 на вход оптронного переключателя-инвертора 5 поступает ток, ограниченный этими резисторами. Под воздействием этого входного тока светодиод оптронного переключателя-инвертора 5 излучает световой поток, который воздействует на фотодиод переключателя-инвертора 5, в результате чего на выходе последнего появляется напряжение лог. О. Исполнительный элемент 1 защиты закрывается. Регулирующий элемент 2 входит в режим стабилизации, шунтируя резистор 9 запуска.

При коротком замыкании (момент ti, фиг. За) на нагрузке 4 напряжение Ua падает до нуля, при этом прекращается ток во входной цепи оптронного переключателя-инвертора 5. На его выходе появляется напряжение Уд (фиг. Зд) лог. 1. Исполнительный элемент 1 открывается базовым током, протекающим через резистор 7 резистивного делителя, выполненного на резисторах 7 и 8. Регулирующий элемент 2 закрывается.

При пропадании короткого замыкания (момент tz, фиг. За) на нагрузке 4 во входной цепи оптронного переключателя-инвертора 5 протекает ток, а на его выходе появляется напряжение (фиг. Зд) лог. О. При этом исполнительный элемент 1 защиты закрывается, и регулирующий элемент 2 переходит в режим стабилизации напряжения на нагрузке 4.

При перенапряжении (момент гз, фиг. За) на нагрузке 4 напряжение Ua через режимный резистор 6 и разделительный диод 15 поступает на первый стабилитрон 14 и пробивает его. На ограничительном резисторе 13 появляется напряжение Us (фиг. 36), которое через RC-интегратор 12 подается на вход инвертора. 10. В момент . За) проинтегрированное напряжение Us (фиг. Зв) переводит выходное напряжение инверторов 10, . Зг) в нулевое состояние. При этом второй стабилитрон 19 пробивается и через второй резистивный делитель напряжения, выполненный на резисторах 17 и 18, протекает ток. Возникшее напряжение на резисторе 17 открывает

транзистор 16. который поддерживает первый стабилитрон 14 в открытом состоянии и, соответственно, инвертор 10 в нулевом состоянии. Такое состояние инвертора 10 согласно приведенной таблицы истинности 5 переводит оптронный переключатель-инвертор 5 в состояние лог. Г. которое открывает исполнительный элемент 1, и регулирующий элемент 2 запирается.

При пропадании перенапряжения (мо- 10 мент ts. фиг. За) напряжение Уж (фиг. Зж) на выходе источника 3 питания снижается до напряжения, при котором второй стабилитрон 19 запирается. Ток через второй резистивный делитель напряжения прекра- IS щается и, соответственно, транзистор 16 закрывается. При этом запирается первый стабилитрон 14. Конденсатор НС-интегратора разряжается через разрядный диод 11 и ограничительный резистор 13, и инвертор 20 10 переходит в состояние лог Г, которое переводит согласно приведенной таблицы истинности оптронный переключатель-инвертор 5 в нулевое состояние. При этом исполнительный элемент 1 защиты эакрыва- 25 ется, и регулирующий элемент 2 переходит в режим стабилизации напряжения на нагрузке 4. RC-интегратор 12 исключает срабатывание защиты от различного рода помех, возникающих в силовой цепи при 30 работе, на импульсную нагрузку.

Таким образом, изобретение обеспечивает защиту нагрузки от перенапряжения и этим повышает эксплуатационную надежность системы электропитание - нагрузка. 35

Кроме того, изобретение позволяет создать высоконадежные вторичные источники электропитания, а введенные в схему устройства элементы легко реализуются в микроэлектронном исполнении.

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения с защитой по авт. св. № 1173398, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения защиты нагрузки от перенапряжения, в него введены инвертор, разрядный диод, RC-интегратор, ограничительный резистор, первый и второй стабилитроны, разделительный диод, транзистор, второй резистивный делитель напряжения, причем оптронный переключатель-инвертор снабжен выводом разрешения второму входу, вход инвертора подключен к выходу RC-ин- тегратора, вход которого подключен через ограничительный резистор к общей шине и через первый стабилитрон - к точке соединения первого вывода разделительного диода и коллектора транзистора, второй вывод разделительного диода соединен с вторым входом оптронного переключателя-инвертора и с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с выходным выводом для подключения источника питания, а база - с выходом второго резистивного делителя напряжения, первый вывод которого подключен к выходному выводу для подключения источника питания, а второй вывод через второй стабилитрон - одновременно к выходу инвертора и выводу разрешения второго входа оптронного переключателя- инвертора, а разрядный диод включен параллельно Re-интегратору.

фиг2

/г.З