Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

тиристора подключен к среднему выводу дополнительно введенного переменного резистора, который крайними выводами включен между базой регулирующего и коллектором согласующего транзисторов, а между крайними выводами указанного переменного резистора подключен дополнительно введенный конденсатор.

Функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, согласующий транзистор 2, блок 3 обратной связи, блок 4 импульсного запуска, защитный тиристор 5, переменный резистор 6 и конденсатор 7. Как известно, регулирующий 1 и согласующий 2 транзисторы такого стабилизатора отпираются выходным напряжением через блок обратной связи, поэтому при подаче на вход стабилизатора питающего напряжения выходное напряжение будет отсутствовать до момента поступления запускающего импульса от блока импульсного запуска, которое представляет собой генератор коротких импульсов, следующих с высокой скважностью. Первый же импульс блока 4, воздействуя на блок 3 или на вход транзистора 2, вызывает отпирание транзисторов 1 и 2 и появление выходного напряжения. При нормальном режиме работы стабилизатора (отсутствует перегрузка на выходе) выходное напряжение поддерживается на заданном уровне блоком обратной связи 3, а через транзистор 2 и резистор 6 протекает ток, равный практически току базы транзистора 1 и пропорциональный току нагрузки стабилизатора (току коллектора транзистора 1). Поэтому напряжение на резисторе 6 (конденсаторе 7), а следовательно, и управляющее напряжение, приложенное к управляющему переходу тиристора 5, будут также пропорциональны току нагрузки стабилизатора. С помощью переменного резистора 6 на входе тиристора 5 устанавливается такое управляющее напряжение, которое обеспечивает включение тиристора 5 при заданном токе перегрузки. Пока ток нагрузки не превыщает значения этого тока перегрузки, напряжение недостаточно для включения тиристора 5, последний выключен и не влияет на работу стабилизатора. При увеличении тока нагрузки (ток коллектора транзистора 1) сверх его максимального рабочего тока пропорционально растут ток базы транзистора 1, напряжение на резисторе 6 и управляющее напряжение. По достижении током нагрузки величины тока перегрузки (порога срабатывания защиты от перегрузок) включается тиристор 5 и напряжение между его анодом и катодом (между эмиттером транзистора 1 и коллектором транзистора 2) становится близким к нулю.

Тиристор 5 принимает на себя коллекторный ток транзистора 2 и подключает конденсатор 7 к эмиттерно-базовому переходу транзистора I в запирающей полярности.

При этом транзистор 1 форсированно запирается, а выходное напряжение начинает резко уменьщаться. Конденсатор 7 разряжается через цепь тиристор 5 - резистор 8 и через резистор 6, поддерживая транзистор 1 в закрытом состоянии до того момента, пока выходное напряжение не снизится до уровня срабатывания самозащиты стабилизатора. После этого блок 3, транзисторы 1 и 2 необратимо запираются. После уменьщения анодного тока тиристора 5 (в

процессе разряда конденсатора 7) ниже удерживающего тока тиристор 5 также выключается, и наступает этап выключенного состояния стабилизатора. Стабилизатор остается в выключенном состоянии до прихода очередного запускающего импульса от

блока 4. При запуске конденсатор 7 замыкает на себя импульс коллекторного тока транзистора 2, предотвращая тем самым ложное включение тиристора 5 запускающим импульсом. Если на выходе по-прежнему имеет место перегрузка, равная или больщая величины тока перегрузки, то после запуска стабилизатора очередным импульсом возросщий пропорционально току перегрузки базовый ток транзистора 1 дозаряжает конденсатор 7 до напряжения, достаточного для включения тиристора 5. Последний включается и начинается новый цикл выключения стабилизатора. Поэтому при наличии длительной перегрузки, достаточной для срабатывания защиты, стабилизатор будет периодически включаться на очень короткое время действия запускающих импульсов. Поскольку период следования запускающих импульсов, в течение которого стабилизатор выключен, очень мал, средняя мощность, рассеиваемая в силовых транзисторах 1 и 2 стабилизатора, будет ничтожно мала, чем и обеспечивается надежная защита этих транзисторов от перегрузок.

Если токовая перегрузки (или иная причина, вызывающая пропадание выходного напряжения) исчезает или устраняется, стабилизатор уверенно запускается первым же импульсом блока 4.

Таким образом, резистор 6 выполняет функцию датчика тока перегрузки, а тиристор 5 выполняет функцию чувствительного и быстродействующего релейного элемента, вызывающего процесс выключения стабилизатора.при перегрузке. Остальная часть схемы стабилизатора, обладающая свойством самозащиты от больщих токовых перегрузок, делает этот процесс необратимым. Иначе говоря, в данном устройстве любая, в том числе и сколь угодно малая, токовая

перегрузка приводит к самовыключению ста билизатора, тогда как в известных схемах этот процесс имеет место лишь при больших (многократных) токовых перегрузках.

Величина емкости конденсатора 7 определяется величиной выходной емкости стабилизатора и пропорциональна ей. Выходная емкость является основной причиной конечной скорости нарастания и спада выходного напряжения при запуске и выключении стабилизатора.

Данный стабилизатор постоянного напряжения с зашитой от перегрузок обладает еше одним дополнительным свойством - способностью выключаться при уменьшении входного (питающего) напряжения ниже допустимого уровня (уровня, при котором регулируюш,ий транзистор насыщается и стабилизатор выходит из режима стабилизации выходного напряжения). Действительно, при питающего напряжения до уровня насыщения транзистора 1 выходное напряжение начинает уменьшаться, что вызывает сильное отпирание блока 3, транзистора 2 и значительное возрастание его коллекторного тока. Это, в свою очередь, приводит к увеличению напряжения на конденсаторе 7 до уровня включения тиристора 5. Последний включается и отключает стабилизатор. Весь процесс отключения стабилизатора в этом случае полностью идентичен описанному процессу отключения стабилизатора при перегрузке.

Таким образом в данном стабилизаторе постоянного напряжения удалось существенно повысить надежность стабилизатора (благодаря наличию эффективной защиты от малых перегрузок), уменьшить габариты и вес теплоотвода мошных транзисторов 1 и 2 (а следовательно, и стабилизатора в целом) за счет уменьшения мощности, рассеиваемой этими транзисторами при перегрузках, меньших порога срабатывания защиты (т. е. таких перегрузках, при которых защита еще не срабатывает), снизить потребн- о

ление электроэнергии стабилизатором при перегрузках, меньщих тока перегрузки, обеспечить отключение стабилизатора при снижении питающего напряжения ниже допустимого (для нормальной работы стабилизатора) уровня).

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к положительной входной клемме, а коллектором - к выходной клемме, согласующий транзистор с типом проводимости, противоположным регулирующему, эмиттер которого подключен к общей шине, блок обратной связи, первый вход которого подключен к выходным клеммам, а выход - к базовой цепи согласующего транзистора, блок импульсного запуска, вход которого соединен со входными клеммами, а выход - со вторым входом блока обратной связи, отличающийся тем, что, с целью обеспечения защиты от малых токовых перегрузок без ухудшения других параметров, между эмиттером регулирующего и коллектором coi ласующего транзисторов включен переход анод-катод дополнительно введенного тиристора, управляющий электрод тиристора подключен к среднему выводу дополнительно введенного переменного резистора, который крайними выводами включен между базой регулирующего и коллектором согласующего транзисторов, а между крайними выводами указанного переменного резистора подключен дополнительно введенный конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 483661, кл. G 05 F 1/58, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 475609, кл. G 05 F 1/56, 1971.

}