Устройство для защиты нагрузки отпЕРЕНАпРяжЕНий Советский патент 1981 года по МПК H02H3/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ СТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к радиотехничес кой промышленности и может быть исполь зовано в разработках вторичньк источников питания радиоэлектронной аппаратуры Известно устройство для защиты от перенапряжениЙ1 которое осуществляет ограничение напряжения на нагрузке в момент импульсного перенапряжения в сети питания. Устройство содержит дроссель, включенный последовательно к нагрузке, и тиристор, подключенный параллельно нагрузке, на управляющий электрод которого подается импульс через диод и резистор, указанный дроссель снабжен компенсирующей обмоткой, подсоединенной параллельно переменному резистору, включенному между общей точкой основной и компенсирующей обмоток дросселя и анодом тиристора l. Недостатком устройства является то, чт оно имеет значительный вес и габариты при длительности импульса перенапряже- :ний, равной 0,2 с и более Индуктивность дросселя, при токе тиристора 50 А должна быть около О,3 Г, вес такого дроссе ля при рабочем токе 2О А достигает выше трех килограмм, что для бортовой аппаратуры нежелательно. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для защиты нагрузки от перенапряжений. Оно содержит оперативный источник . постоянного тока, тиристор и стабилитрон с последовательно включенным резистором, точка соединения стабилитрона и резистора подсоединена к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с диодом, а точка катода диода с контактом коммутационного аппарата соединена с плюсом оперативного источника постоянного тока f2j. Устройство защиты по перенапряжению обладает низкой чувствительностью к изменению напряжения. Это объясняется зависимостью порога срабатывания устройства зашиты от окружакдцей температуры и производственного разброса параметров стабилитрона.

Цепь изобретения - повышение чувстнтельности к изменению напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что стройство для зашиты нагрузки от пеенапряжений, содержащее оперативный5 сточник постоянного тока, стабилитрон последовательно включенным резистором тиристор, , включенный последоватепьо с диодом, а точка соединения катода диода и анода тиристора через обмотку Q реле .и контакты коммутационного аппарата соединена с плюсом оперативного источника постоянного тока, снабжено транзистором и -р- и типа, потенциометром, резисторами и транзистором p-h-P типа, 5 база которого соединена со средней точкой потенциометра,включенного параллельно нагрузке, эмиттер соединен с анодом стабилитрона, а коллектор через резистор соединен с базой транзистора ц -р И ти- 20 па и через второй резистор - с минусовой клеммой источника питания, эмиттер и-р-п транзистора соединен с резистором и управляющим электродом тиристора, а коллектор через резистор подключен к плюсе- 25 вой клемме источника питания.

Это позволяет повысить чувствнтепьность схемы к изменению напряжения аа счет разделения 4 нкций. Функцию оперного напряжения пороговой сэсемы выпопня- ЗО ет стабилитрон, а функпию включения тиристора - усилитель тока.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства защиты нагрузки от перенапряжения; на фиг. 2 - типовая вход- j ная характеристика транзистора.

Устройство защиты содержит коммутирующий контакт 1, оперативный источник

2постоянного тока, кнопку 3, обмотку контактора 4, диод 5, потенпиометр 6, резистор 7, стабилитрон 8, транзистор 9, резисторы 1О, 11, транзистор 12, резистор 13, тиристор 14, резистор 15, нагрузку 16.

Коммутирующий контакт 1 включен меж-, ду входной клеммой пгаос источника питания и нагрузкой 16, анод диода 5, соеоиненный с потенциометром 6, катодом стабилитрона 8, резистором 13, подключен к общей точке нагрузки 16. Плюс jg оперативного источника 2 через кнопку

3подключен к обмотке контактора 4, вторая клемма обмотки контактора 4 подключена к катоду диода 5 и к аноду тиристора 14, катод Которого соединен с jj нагрузкой 16, резисторами 15, 11, 7, потенциометром бис входной клеммой минус. Средняя точка потенциометра 6 соединена с базой транзистора 9, эмиттер

которого соединен с анодом стабилитрона 8 и резистором 7, коллектор соединен с резистором 10, второй конец которого соединен с резистором 11 и базой транзистора 12, эмиттер которого соединен с резистором 15 и управляющим электродом тиристора 14, коллектор соединен с резистором 13.

Устройство защиты работает следующим образом.

Исходный режим характеризуется тем, что напряжение в цепи питания имеет номинальное значение, при этом транзисторы 9 и 12 закрыты, на базе транзистора 9 имеется запирающее близкое к нушо напряжение, на базе транзистора 12 напряжение равно нулю. Тиристор 14 закрыт. На эмиттере транзистора 9 опорное напряжение Upn равно напряжению стабилизации стабилитрона 8.

Как только на клеммах источника питания произойдет увеличение напряжения, на средней точке потенциометра 6 пропорционально увеличится напряжение Ugx.B результате на базе транзистора 9 произойдет увеличение отпирающего напряжения 1/в5уТранэистор открывается, в базе транзистора 12 появляется коллекторный ток транзистора 9, который открывает трач- зистор 12, последний обеспечивает открытие тиристора 14. Открываясь, тиристор14 заворачивает через диод 5 цепь питания. Одновременно включа ется обмотке контактора 4, которая разрывает цепь пи тания коммутирующим контактом 1. Для того, чтобы привести устройство зашиты в исходное состояние, необходимо разомкнуть контакты киспкой 3, при этом тиристор 14 закрывается, обмотка контактора 4 отключается и замыкает коммутирующий контакт 1.

Пош 1шение чувствительности устройства защиты к изменению напряжения использованием пороговой схемы, в которую входят измерительный потенциометр 6, источник опорного напряжения, вьтолвенного на высокостабипьном стабилитроне 8, транзисторе 9. Транзистсф 12 обеспечивает необходимый ток управляющего электрода тиристора 14.

Со средней точки потенциометра 6 снимается напряжение и подается на базу транзистора 9. На эмиттер транзистора 9 подается опорное напряжение Uon« Эти Два напряжения включены навстречу друг другу и на базе транзистора 9 относительно эмиттера будет разница напря жени и

(1) 5в UBES - напряжение на базе транзистора в закрытом состоянии; и on - опорное напряжение; UBX напряжение, снимаемое с потенциометра. По типовой входной характеристике транзистора (фиг. 2, кривая 17) находим напряжение на базе О BE г при котором тра зистор 9 открывается, обеспечивая необходимый ток коллектора. Дпя транзисторов малой мощности это напряжение лежит Б пределах О,5-0,9 В, Разница напряжений UBE и У,чуъствнтепъкость устройства защиты ливЕ УВЕ-УВЕЗ , чувствительность к измененик напряжения. Из выражения (2) видно, что транзистор 9 откроется, как только UBES сравня ется с UBE . Так как ОвЕЗ зависит толь ко от С/ьх а УОП остается вепичиной постоянной, изменение Ugx может быть вызвано только изменением напряжения в цепи питания. Чувствительность определяется формулой -I 4 UBA пределом чувствительности устройства зашиты от перенапряжения является критерий определяемый разностью BE ПРЕД - Ъ ВЕ О гдеДиз пРЕД пр Язпьная чувствительност ВЕ V напряжение на ба зе транзистора, при котором транзистор начинает открываться. Для транзисторов малой мощности это найряжение лежит в пределах 0,4-О,6 В. , Изменение коэффициента передачи тока кремниевого транзистора 12 при темпера- .турных изменениях приводит к изменению установленного порога срабатывания ва 0,5% 726 Максимальный ток потребления предлагаемого устройства - не более 4-5 мА и не зависит от порога срабатывания, как у известного устройства. Таким образом, повышается КПД устройства по сравнению с известным. Формула изобретения Устройство для зашиты нагрузки от перенапряжений, содержащее оперативный источник постоянного тока, стабилитрон с последовательно включенным резистором и тиристор, включенный последова- тельно с диодом, а точка соединения катода диода и анода тиристора через обмотку реле и контакты коммутационного аппарата соединена с плюсом оперативного источника постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено транзистором р- h-f) типа, транзистором П-Р-И типа, потенциометром и резисторами, при этом база р-п-р транзистора соединена со средней точкой потенциометр ра, включенного параллельно нагрузке, эмиттер соединен с анодом стабилитрона, а коллектор через резистор соединен с базой транзистора ri -p-Y типа и через второй резистор - с минусовой клеммой источника питания, эмиттер г -Р- И транзистора соединен с резистором и управпяющим электродом 1иристора, а коллектор через резистор подключен к плюсовой клемме источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №303690, кл. Н О2 Н 3/2О, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР № 389593, кп. Н 02 Н 3/2О, 1973. (Pt/г. 2