Устройство защиты стабилизатораНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/58 

I

Изобретение относится к электротехвике и радиотехнике и может быть использовано для защиты аолупроводниковых стабилизаторов постоянного напряжения при токовых перегрузках и коротком замыкании на выходе.

Известны устройства защиты, ограничивающие верхний предел тока стабилизатора, который нежелательно превышать l

Такая Защита рассчитывается на допустимый рабочий ток источника питания, но не защищает от повреждения нагрузку, так: как полностью не снимает выходное напряжение.

Известна также система защиты, котс ая сильно уменьшает максимальный . ток нагрузки, а при устранении перегрузки восстанавливается нррмальная работа стабилизатора 2.

Недостаток такой системы защиты заключается в том, что при нелинейной нагрузке возникает режим генерации, вызванный свойством этой защиты самойос-

станавливаться. Кроме этого, система не обеспечивает полное снятие напряжения и соответственно не защищает нагрузку от повреждения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты, содержащее регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, элемент выделений гока, триггер, делетель вькодного напряжекия, входную и выхьдную клеммы и вспомогательные элементы согласования - транзистор, стабилитроны и резисторы ,3,

Основным недостатком известн01о. устройства является сложность в изготовлении и настройке, определяемая относитоль.но больщим количеством вспомогательных элементов и необходимостью согласования элемента выделения тока триггера и регулирующего элемента, находящихся под различными потенциалами.

Цель изобретентя - упрощение устройства .в изготовлении и настройке и повышение его КПД. 3 Посгавленная цель досгигаегся тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные в силовую шину регулирующий элемент и элемент выделения тсжа,усилитель сигнала рассогласования, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а вход с делителем выходного напряжения, и источник смещения, введен элемент сравне ния, первый вход которого соединен с вы ходом элемента выделения тока, второй вход - с источником напряжения смещени а выход - со входом усилителя сигнала рассогласования. При этом с целью сохранения действи защвгы после снятия вькодного напряжения и исключения влияния защиты на ста билизатс э при нормальной его работе, элеменг сравнения выполнен на основе дифференциального усилителя,и содержит самоблокировку, состоящую из диода и резистора в цепи положительной обратной связи, и вентиль, состоящий нз диода и резистора в цепи выхода. ,На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство защиты содержит входной вывод 1, регулирующий элемент 2, усилитель 3 сигнала рассогласования, делитель 4 выходного напряжения, элемент S сравнения, элемент 6 вьщеления тока и выходной вывод 71 Работа устройства защиты стабилизат ра осуществляется следующим образом. Входное напряжение, приложенное ко входному выводу 1, создает ток в последовательной цепи регулирующего эле менга 2 и элемента 6 выделения тока. На выходе элемента 6 вьшеления тока ток стабилизатора, преобразованный в пропф циональное напряжение (у ), приклады- вается ко входу элемента 5 сравнения, ко второму входу которого приложено напряжение смещения (U,), пропорциональ ное установленному току срабатывания защиты. При соотношений на входах элемента сравнения U cм находится в исходном СОСТОЯНИИ и не мешает нормальной работе стабилизатора. При этом дифференциальный усилитель элемента 5 сравнения работает в режиме холостого хода, так как выход его закрыт диодно-резистивной вентильной цепочкой. При соотношении входных напряжений UT Uj., . происходит срабатывание защиты. На выходе, дифференциального усилителя элемента 5 сравнения меняется полярность выходного напряжения, которое через первую диодно-резистивную 4 цень прикладывается к ненявергирующому входу последнего, образуя цепь самоблокировки и через вторую лиодно-резистор- ную выходную вентильную цепь прикладывается ко входу усилителя 3 сигнала рассогласования. При этом на входе усилителя 3 сигнйха рассогласования, происходит компенрйция напряжения сигнала рассогласования ( с.Р- ) поступающего с делителя 4 выходного напряжения стабилизатсра, ВЬЕХОДНЫМ напряжением элемента сравнения (f, f ). Расчет элементов защиты производится с учетом требования соотношения компенсации U,, ,.:. 2UUo. -.V-Ул,-fc, Это соотношение является необходимым условием запирания регулирующего элемента 2 при срабатывании защиты - и, соответственно, снятия напряжения на выходном выводе 7. Цепь самоблсжировки предназначена для того, чтобы при снятии напряжения на первом входе элемента сравнения, происходящем в момент срабатывания защиты, действие защиты не прекращалось, а также для формирования крутого фронта импульса, предназначенного для запирания регулирующего элемента 2. Вентильная цепь предназначена для того, чтобы выходное напряжениеэлемента 5 сравнения, находящегося в исходном состоянии, не создавало, помех нормальной работе стабилизатора. Использование предлагаемсн о изобретения позволяет упростить устройство как в изготовлении, так и в настройке, так как уменьшается количество элементов и отпадает необходимость согласовьшать различные элементы схемы, находящиеся под различным потенциалом. Также позволяет повысить КПД схемы защиты и стабилизатора в целом, так как в исходном состоянии элементы схемы защиты работают в холостом режиме, а в режиме фабатывания защиты потребление тока увеличивается незначительно (0,5-1 мА), поскольку выход элемента сравнения нагрузки на высокоомную нагрузку усилителя сигнала рассогласования. Кроме того, уменьшается выходной ток усилителя сигнала рассогласования в режиме срабатывания защиты, что приводит к уменьшению потребления тока элементами защиты и стабилизатфа. Формула изобретения 1. Устройство защиты стабилизатфа апряжения, содержащее последовательно ключенные в силовую шину регулирующий элемент и элемент выделения тока, усилитель сигнала рассогласования, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а вход - с делителем выходного напряжения, источник смещения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства в из готовлении и настройке .и повышения КПД, в него введен элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом элемента выделения тока, второй вход - с источником напряжения смещения, а выход со входом усилителя сигнала рассогласования. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч ю щ е е с я тем, что элемент сравнения выполнен на основе дифферекцнального усилителя и содержит самоблокировку, состоящую из диода и реаиегора в цепи положительной обратнг связи, к вентиль, состоящий из диода и резистора в цепи вькода. Источники инф 1-)мацнн, принятые во внимание при экспертизе 1.Справочник по полупроводниковой электронике. Под ред. Хаптера А. П. 1975, с. 374, рис. 6,5О. 2.Авторское свидетельство СССР М 343336, кл. Q 05 F 1/58, 1972. 3.Венгеровский А. В. Транзисторные полупроводниковые стабилизаторы. Л., Энергия, 1974, с. 1О6-И2, рис.П-2.