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

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Предлагаемое устройство относится к об ласти промышленной электроники и может найти применение в источниках электропитания различной аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряженй с защитой от токовых перегрузок, содержащий регулирующий элемент и-датчик тока 1. Однако данный стабилизатор не снабжен температурной защитой.

Наиболее близким техническим рещением к данному изобретению является стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий последовательно включенный в силовую щину составной регулирующий элемент, база которого подключена к выходу усилителя постоянного тока, один из входов которого подключен к выходу регулируемого делителя, а другой - к вь1ходу источника опорного напряжения, входы которых подключены к выходным выводам, а блок для защиты, состоящий из датчика . температуры, один из входов которого подключен к одному из входны х выводов, а выход - к эмиттеру суммирующего транзистора, датчика тока, включенного последбЬательно с регулирующим элементом, усили

тельйого транзистора, базо-эмиттерный переход которого включ;ен параллельно датчику тока 2.

Данная схема защиты неприменима в стабилизаторе с регулировкой выходного напряжения, так как датчик температуры подвержен перенапряжениям на входе стабилизатора. При перегрузке не происходнт полного отключения стабилизатора, что снижает надежности защищаемого элемеета.

Кроме того, порог срабатывания защиты определяется суммой выходных токов датчиков температуры и тока нагрузки, вследствие чего зависимость порога от температуры изображается гладкой кривой. В то же время, зависимость предельно допустимой мощности от температуры имеет вид ломаной. В результате защита срабатывает при значениях рассеиваемой на регулирующем элементе мощности заметно меньщих допустимых.

Все это приводит к ограничению функдиональных возможностей схемы.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей схемы стабили затора. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения с защитой 2 другой вход датчика температуры подключен к выходу регулирующего элемента и к плюсу вновь введенного дополнительного источника напряжения, минус которого через первый дополнительный р ёзистор подключен к коллектору суммирующего транзистора-и непосредственно-к катодам дополнительно введенных тиристоров, аноды которых объединены и подключены к одному из концов обмоткн дополнительно вйеденного реле, другим концом подключенного к выходу регулирующего элемента, s через второй дополнительный резистор г к коллектору усилительного транзистора эмиттер которого через дополнительный третий резистор подключен к выходу датчика температуры и через дополнительный диод-. к выходу усилителя постоянного тока, причем, управляющне электроды указанных тиристорой подключены к коллекторам суммирующего и усилительного транзисторов, кроMe того, датчик температуры выполнен на резисторе, один вывод которого использован в качестве первого указанного входа, стабисторе, катод которого использован- в качетстве второго указанного входа, и термйсторе, один вывод которого использован в качестве выхода, а другой - подключен к другому выводу резистора и аноду стабистора.На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора, постоянного напряжения с защитой. Стабилизатор содержит источник опорного напряжения 1 и регулируемый делитель 2, входами подключенные к выходным выводам, а выходами - к входам усилителя постоянного тока 3, резисторы 4 и 5, последовательно включенный в силовую шину регулирующий элемент на транзисторах 6 и 7, дополнительный источник 8, плюс которого подключен ко входу датчика температуры на термисторе 9, один вывод которого подключен к аноду стабистора 10 и резистору 11,3 другой вывод подключен к эмиттеру суммирующего транзистора 12, коллектор которого через резистор 13 подключен к минусу источника 8, тиристоры 14 и 15, аноды которых объединены и подключены к одному из концов обмотки реле 16 с контактом 17, конденсаторы 18 и 19, датчик тока 20, включенный последовательно с регулирующим элементом и шунтируемый базо-эмиттерным пере ходом усилительного транзистора 21, коллектор которого через резистор 22 подключен к минусу источника 8, а эмиттер через резистор 23 подсоединен к выходу датчика температуры и через диод 24 - к выхбду усилителя постоянного тока 3, кнопку 25. Стабилизатор работает следующим образом. Ток, протекающий через Hai рузку и датчик тока 20, вызывает падение напряжения на нем, приложенное к переходу база - эмиттер транзистора 21 и управляющее коллекторным током транзистора. В результате, при определенной величине тока нагрузки, напряжение между управляющим электродом и катодом тиристора 15 становится достаточным для того, чтобы он зажегся и подал напряжение источника 8 на обмотку реле 16, вследствие чего размыкаются контакты 17 и вся схема отключается. Для повторного включения достаточно разомкнуть цепь кнопкой 25. С другой стороны, увеличение температуры регулирующего элемента приводит к уменьшению сопротивления термистора 9. Поскольку на аноде стабистора 10 присутствует постоянный, независящий от выходного напряжения стабилизатора, небольшой положительный потенциал относительно катода, увеличение температуры приводит к увеличению тока, втекающего в эмиттер транзистора 12. Этот ток складывается с током, пропорциоиальным нагрузочному, втекающим со стороны резистора 23. Когда сумма токов превысит определенную величину, зажжётся тиристор 14 и стабилизатор отключится.., Порог срабатывания защиты в целом определяется наименьшим из порогов чисто токовой и температурно-токовой защит, при этом результирующая зависимость его от температуры имеет вид ломаной: до определенной температуры полог постоянен, а выше нее - практически (при соответствующем типе термистора) .уменьшается, то есть имеет такой же вид, как и зависимость предельно допустимой мощности от температуры. Это позволяет максимально использовать мощность регулирующего элемента во всем диапазоне температур. В стабилизаторе датчик температуры не подвержен влиянию входных перенапряжений, поскольку он подключен к выходу регулирующего элемента. Работа схемы защиты не зависит от выходного напряжения, так как питание датчика температуры дополнительно стабилизировано, а остальные элементы питаются от отдельного источника. При кратковременных выбросах тока нагрузки отключения стабилизатора не происходит, поскольку управляющие электроды тиристоров 14 и 15 блокируются конденсаторами 18 и 19, а ток нагрузки при этом ограничивается при помощи диода 24, который, открываясь, подзапирает транзистор 6. Использование дополнительного источника питания и описанные изменения в схемах сумматора и датчика температуры выгодно отличают стабилизатор от указанного прототипа, так как обеспечивается возможность регулировки выходного напряжения, более полно используется мощность регулирующего элемента, улучшается защищенность датчика температуры от перенапряжений на входе стабнлизатрра, при перегрузке обеспечивается полное отключение устройства. Особенно эффективным должно быть применение описанной схемы в стабилизаторах с регулировкой выходного напряжения и стабилизаторах, работающих в широком температурном диапазоне. Кроме того, предлагаемая схема защиты применима в стабилизаторах тока и активных сглаживающих фильтрах. Формула изобретения 1. Стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий последовательно включенный в силовую щину составной регулирующий элемент, база которого подключена к выходу усилителя постоянного тока, один из входов которого подключен к выходу регулируемого делителя, а другой - к выходу источника опорного напряжения, входы которых подключены к выходным выводам, и блок для защиты, состоящий из датчика температуры, один из входов которого подключен к одному из входных выводов, а выход - к эмиттеру суммирующего транзистора, датчика тока, включенного последовательно с регулирующим элементом, усилительного транзистора, базо-эмиттерный переход которого включен параллельно датчику тока, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей стабилизатора, другой вход датчика температуры подключен к выходу регулирующего элемента и к плюсу вновь введенного источ-. ника напряжения, минус которого через первый дополнительный резистор подключен к коллектору суммирующего транзистора и непосредственно - к катодам дополнительно введенных тиристоров, аноды которых объединень и подключены к одному из концов обмотки дополнительно введенного реле, другим концом подключенного к выходу регулирующего элемента, а через второй дополнительный резистор - к коллектору усилительного транзистора, эмиттер которого через дополнительный третий резистор подключен к выходу датчика температуры и через дополнительный диод - к выходу усилителя постоянного тока, причем управляющие электроды указанных тиристоров подключены к коллекторам суммирующего и усилительного транзисторов. 2. Стабилизатор по п. I, отличающийся тем, что, с целью улучшения защищенности датчика температуры от перенапряжений, он выполнен на резисторе, один вывод которого использован в качестве первого указанного входа, стабисторе, катод которого использован в качестве второго указанного входа, и тёрмисторе, один вывод которого использован в качестве выхода, а другой подключен к другому выводу резистора и ноду стабистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Wo 498616, кл. G 05 F 1/58, 1974. 2.Патент Великобритании № 1444164, кл. G 3 R, 1973 (прототип).