Устройство защиты от перенапряжений Советский патент 1977 года по МПК H02H3/08 

(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАП ЯЖЕНИЙ

устройство введены интегрирующая резисшв1 о емкостная цепочка, модулятор даштельностк импульсов, схема за«ира шя регулирующего элемента, схема слежения за входным напряжением и индуктивно-емкостной фильтр, включенный между выходом регулирующего элемента и входом схемы сравнегшя, а выход интегрирующей цепочки через усилитель постоянного тока и модулятор длительности импульсов соеда ен с выходом схемы слежения и входом схемы запирания, выход последней подключен к базе составного транзистора регулирующего элемента, к коллектору которого присоединен плюсовой вывод дополнительного источника смеще1шя, а шнycoвfcт вывод этого iicT04HHка соединен с плюсовым вьшодом источника входа защиты.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства защиты от перенапряжений; на фиг. 2 изображены временные графики напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства в установивщемся режиме.

Устройство защиты от rJepeнaпpяжe шй содержит регулирующий элемент 1, индукгивно-емкостной фильтр 2 с блокирующим диодом, схему сравнения 3 с источником эталонного на 1ряже1шя, усилитедь ПОСТОЯ1ШОГО тока 4, интегрирующую резистивно-емкостную цепочку 5, модулятор 6 длительности импульсов, схему запирания 7 регулирующего элемента и схему слежешш 8 за входным напряжением.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: Bxt напряжение на входе устройства защиты при отсутствии перенапряжения,

Дивх приращение напряже шя на входе устройства защиты при наличии перенапряжения,

UBX - напряжение на входе устройства защиты,

ивых напряжение на выходе Устройства заЦИТЫ,

UKH - напряжете между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора в режиме насыщения,

идр - паде1ще напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя сглаживающего фильтра 2.

tu - длительность открытого состояния регулирующего элемента,

Т - период коммутации регулирующего элемента.

При подаче в момент времени to на вход устройства защиты (фиг. 2) постоянного напряжения, равного, например, UBX и постоянного напряже1шя смещения (UCM) открьшается регулирующий элемент 1, заряжается конденсатор сглаживающего LC С-фильтра, и напряжение на выходе устройства (Uflbix) возрастает до величины ивых (UKH + идр)

Это напряжение поступает на вход схемы 3, где происходит ега сравнеш1е с эталонным напряжеШ1ем, и далее раз1шца этих напряжений поступает на вход усилителя 4 постоянного тока. На входе усилителя 4 происходит сложение разностного напряжения (напряже шя ошибки) с переменным напряжением, поступашищм с выхода интегрирующей RC-цепочки 5.

С выхода (интегрирующей) усилителя постоянного тока 4 усиленное напряже1ше поступает на вход модулятора 6 длительности импульсов, который преобразует напряжение ощибки в импульсы изменяющейся длительности, частота следования которых равна частоте переменного напряжения, подаваемого на вход интегрирующей RC-депочки 5.

С выхода модулятора 6 импуль,ное напряжение с изменяющейся длительностью поступает на вход схемы запира1шя 7, которьш объединен с выходом схемы слежения 8.

Схема слежения 8 представляет собой пороговое устройство, выходной транзистор которого при отсутствии перенапряжения открыт и щуитирует вход схемы запирания 7, удерживая ее в закрытом состоянии до MOMetita време1ш 1.

Предположим, что в момент времени ti напряжеШ1е на входе возросло до значения UBX ивх Дивх- Соответственно оно возрастает и на входе схемы слеже1шя 8, вызывая запирание ее выход, кого транзистора. Импульсы с модулятора 6 длительности импульсов беспрепятственно проходят на вход схемы запирания 7, усиливаются ею и в противофазе подаются на базу составного транзистора регулирующего элемента 1. Регулирующий элемент 1 переходит в ключевой режим работы и на вход сглаживающего LC-фильтра 2 поступают однополярные импульсы напряжения, амплитуда которых равна входному напряжению (UBX)- Далее эти импульсы сглаживаются LC-фильтром. Так как постоянная времени сглаживающего LC-фильтра 2 значительно больще периода коммутации регулирующего элемента 1, то среднее значение напряжения .на выходе LC-фильтра 2 будет практически равным .1

ивых UBX трг

Установка величины выходного напряжения осуществляется потенциометром схемы сравнения 3, а установка порога срабатыва1шя схемы слежения 8 потейциометром этой схемы.

При этом для стабилизации выходного иапряже1шя, т.е. для изменения отноще1шя , требуется, чтобы величина выходного напряжения на 1-2 превыщала величину напряжения срабатьтания схемы слежения 8.

1аким образом, в интервале tj - 12, т.е. когда

напряжение на входе превыщает требуемое выходное шпряжение, регулирующий элемент 1 работает в ключевом режиме с высоким КПД. В момент времени t напряжение на входе

скачком уменьщается до значения несколько меньшего порога срабатьшания схемы слежения 8, выходной транзистор ее открьтается и шунтирует выход модулятора 6 длительности, импульсов обратная связь разрывается и регулирующий элемент 1 возвращается в состояние, т.е. в режим насыщения.

Предлагаемое усгройство при шличии перенапряжения может работать и в {кжиме автоколебаний с частотой коммутации регулирующего элемента 1, определяемой параметрами интегрирующей RC-цепочки 5. В этом случае вход интегрирующей RC-цепочки 5 необходамо подключить непосредстиенно к Bbixojxy регулирующего элемента (см. нунктир на фиг. 1).

Таким образом предлагаемое устройство, имея высокий КПД и надежность, малые габариты, вес и меньшую стоимость, может применяться в качестве устройства защиты как от кратковременных, так и от длительных 1терена1 |)яжений не только аппаратуры магнитной записи, но и любой другой радиоэлектронной аппаратуры, выпoJп eннoй на нолупроводниковых приборах и на микросхемах. Формула изобретения

Устройство защиты от перенапряжений, содержащее регулирующий элемент, один вход которого подключен к входу защиты, а между выходом и друтим входом включены последовательно соединенные схема сравнения и усилитель постоянного

тока, отличающееся тем, чю, с целью повыщения КПД и шдежности, в него введены интегрирующая резистиБно-емкостная , модулятор длительности импульсов, схема слежения за напряже1шем, схема запирания регулирующего элемет-а и индуктивно-емкостной фильтр, включенный между выходом регулирующего элеме1п:а и входом схемы сравнения, выход интегрирующей депочки через усилитель постоянного тока и моду;тятор дтштельности импульсов соеданен с выходом схемы слежения и входом схемы запирания, выход схемы запирания подключен к базе составного транзистора д)егулируюд1его элемента, к коллектору которого присоединен плюсовой вывод допо;нштельного источники смеще1шя, а минусовый вьшод этого источ1шка соединен с плюсовым вьшодом входа защиты. Источники информации, принятые во внима1ше при экспертизе:

2Q1. Авторское свидетельство СССР № 315246

по к л. И 02 И 7/К) от 1971 г.

2. Моин В.С ., Лаптев 11.И. Стабилизированные транзисторные преобразователи изд. Энергия, 1972 г стр. 435, 436.

Со

i