Устройство для защиты электрической цепи от перегрузки и перенапряжения Советский патент 1980 года по МПК H02H3/24 G05F1/58 

1

Изобретение относится к устройствам защиты электрических цеЛей от перегрузок по току и входных перенапрггжений, в частности может быть использовано для защиты источников питания.

Известны устройства для защиты электрической цепи от перегрузки и перенапряжения :fl3 и C2J.

Наиболее близким из известных технических решений является устройство для защиты электрической цепи от перегрузки и перенапряжения , содержащее транзисторы разного типа проводимости, включенные по схеме триггера, одно из плеч которого использовано в качестве ключевого транзистора, переход эмиттер - коллектор которого включен в защищаемую цепь, а другое плечо - как сравниваклдий транзистор, токозадающий элемент, включенный между эмиттером сравнивающего транзистора и общей шиной С2.

В известном устройстве между эмиттером сравнивающего транзистора и общей шиной включен запоминающий конденсатйр.

Данное устройство имеет следующие недостатки.

Наличие запоминающего конденсатора значительно усложняет исполнение данного устройства в интегральном виде; при коротком замыкании в цепи нагрузки в входном напряжении, превышающем напряжение пробоя при обратном смещении эмиттернобазового перехода сравнивающего транзистора, неизбежен выход

10 из строя сравнивающего транзистора за счет тока разряда запоминающего конденсатора через базовый переход; в качестве сравнивающего элемента необходимо применять транзистор,

15 рассчитанный на полное напряжение питания, т.к. при наличии короткого замыкания к его коллекторному переходу прикладывается все напряжение питания.

20

Целью изобретения является увеличение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены опор25ный элемент и коммутируемый диод, опорный элемент подключен между выводом для подключения источника питания (со стороны эмиттерного перехода ключевого транзистора; и 30 эмиттером сравнивающего транзигтоpa, a ког-гмутируекий диод включен между выходным выводом устройства (коллектор ключевого транзистора) и базой сравниваюшего транзистора. Кроме того, в качестве опорного элемента может быть включен светодиод. На фиг. 1 приведена принципиаль ая электрическая схема устройства; на фиг. 2 - зависимость изменения падения напряжения на ключевом транзисторе от величины тока нагрузки. Устройство защиты содержит ключевой транзистор 1, сравнивающий транзистор 2, защитный диод.3, опорный элемент 4 (например, диод, светодиод или стабилитрон), коммутируемый диод 5, токозадающий элемент б и резисторы , 8. В нормальном режиме работы ключе вой транзистор 1, сравнивающий тран зистор 2 и коммутируемый диод 5 открыты, а опорный элемент 4 и защитн диод 3 находятся в непроводящем состоянии. Опорный элемент 4 находится в непроводящем состоянии, так как выполняется следующее неравенст во: Ц. А5. и,и. где Ц - напряжение пробоя опорного элемента 4 UKS - падение напряжения между эмиттером и коллектором . ключевого транзистора 1 УэБг - падение напряжения на базовом переходе сравниваю щего транзистора 2 Us - падение напряжения на комм тируемом диоде 5. Токозадающий элемент 3 задает необходимый ток базы ключевого тран зистора 1. При уменьшении сопротивления нагрузки увеличивается падение яапр жения на ключевом транзисторе 1 (UsK что приводит к нарушению неравенств (1), т.е. при увеличении тока нагру ки опорный элемент 4 начинает прини мать часть базового тока транзистора 1 на себя. Это- приводит к дальнейшему лавинообразному возрастанию эк.1 ®- устройство переходит в со стояние Выключено. В выключенном состоянии коммутируемый диод 5 заперт, элемент 4 про пускает через себя весь ток источни ка б, а защитный диод 3 находится в проводящем состоянии и защищает базовый переход сравнивающего транзистора 2 от пробоя, а коммутируемый диод 5 заперт обратным напряжением. Увеличение выходного напряжения вызывает увеличение тока нагруз ки, а следовательно и тока ключевог транзистора 1 и следовательнр возрастание падения напряжения 1/кэ , что также вызывает лавинообраз.ный процесс выключения устройства. При устранении перегрузки по току ключевой транзистор i автоматически переходит в режим насыщения за счет малого начального базового тока, задаваемого резистором 8. Резистор 8 можно не.ставить, если ключевой транзистор имеет обратный ток, достаточный для возвращения схемы в исходное состояние или если в схеме предусмотреть запускающую цепь. В предлагаемом устройстве защиты в качестве сравнивающего транзистора 2 можно использовать низковольтные транзисторы, т.к. его электроды находятся под потенцисшом не превышающем напряжения опорного элемента плюс . напряжения прямосмещенного защитного диода З.Если не предъявляются высокие требования к стабильности тока срабатывания устройства, то в качестве токозадающего элемента 6 можно использовать резистор. Для визуальной индикации состояния устройства в качестве опорного элемента 4 можно использовать светодиод. Использование новых элементов опорного элемента и коммутируйщего диода - выгодно отличает предлагаемое устройство защиты электрических цепей от перегрузки и перенапряжений, так как позволяет отказаться от запоминающего конденсатора устранить возможность пробоя базового перехода сравнивающего транзистора и позволяет в качестве сравнивающего элемента использовать транзисторы с низким рабочим напряжением. В результате повысилась надежность устройства и появилась возможность исполнения данного устройства в виде интегральной схемы. Формула изобретения 1. Устройство для защиты электрической цепи от перегрузки и перенапряжения, содержащее транзисторы разного типа проводимости, включенные по схеме триггера, одно из плеч которого использовано в качестве ключевого транзистора, переход эмиттер - коллектор которого включен в защищаемую цепь, а другое плечо - как сравнивающий транзистор, токозадающий элемент, включенный между эмиттером сравнивающего транзистора и общей шиной, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности устройства, оно снабжено опорным элементом, подключенным между выводом для подключения источника питания со стороны эмиттерного перехода ключевого транзистора иЭмиттером сравнивающего

транзистора, и коммутируемым диодом, включенным между выходным выводом со стороны коллектора ключевого транзистора, и базой сравнивающего транзистора.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что в качестве опорного элемента включен светодиод.

Источники информации, принятые во внимание при,экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 343336, кл. Н 02 Н 3/08, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 542288, кл. Н 02 Н 3/24, 1974.

f

ff

Г

i J

А4|

VSK 20--.

,

W---.