Импульсный стабилизатор напряженияС зАщиТОй OT КОРОТКиХ зАМыКАНий Советский патент 1981 года по МПК G05F1/58 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания различной аппаратуры.

Известны ключевые стабилизаторы напряжения с защитой от коротких замыканий, содержащие регулирующий элемент, схему сравнения и схему защиты 1 .

Однако такие стабилизаторы не обеспечивают работу при больщих токовых нагрузках из-за большого нагрева регулирующего транзистора.

Наиболее близким к изобретению является импульсный стабилизатор напряжения с защитой от коротких замыканий, содержащий регулирующий составной транзистор, включенный последовательно между входной клеммой и входом LC сглаживающего фильтра, узел сравнения, вход которого соединен с выходными клеммами, а выход - со входом щиротно-импульсного модулятора, блок защиты от коротких замыканий 3.

Схема защиты от коротких замыканий данного стабилизатора работает по принципу пробоя стабилитрона и устойчиво работает только при относительно малых диапазонах изменения входного напряжения. При

значительном повыщении напряжения сети и малой нагрузке (V|, ) становится больще йт, настолько, что стабилитрон пробивается и стабилизатор отключается. При пониженном напряжении сети и максимальной нагрузке (V, -V, ) становится настолько меньще24г, что при коротком замыкании стабил,итрон не пробивается и защита не срабатывает, что в свою очередь приводит к выходу из строя регулирующего транзистора.

Цель изобретения - повыщение надежности защиты импульсного стабилизатора, при значительном расщирении диапазона изменений входного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что блок защиты от коротких замыканий выполнен на транзисторе, эмиттер которого через первый резистор подключен к потенциальной выходной клемме, коллектор через второй резистор подключен ко входу щиротноимпульсного модулятора, а база через третий резистор - к источнику опорного напряжения.

Кроме того питающий вход источника опорного напряжения подключен к входной клемме через элемент задержки, состоящий из входного конденсатора и последовательно соединенных стабилитрона и четвертого резистора. на фи1. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилнзатора; на фиг. 2 - график зависимости напряжений. Стабилизатор состоит из регулируюпдего элемента, выполненного на транзисторах и 2 LC фильтра 3, отсекающего диода 4, широтно-имиульсного модулятора 5, узла 6 сравнения и блока 7 заодиты, состоящего из транзистора 8, источника опорного напряжения на стабилитроне 9, элемента задержки (резистор 10, стабилитрон 11, входной конденсатор 12 и резисторы 13 и 14). Увеличение напряжения сети приводит к некоторому повышению выходного напряжения, на которое реагирует узел 6 сравнения и выдает сигнал рассогласования на гииротно-импульсный модулятор 5, который уменьщает вре.мя, в течение которого регулирующие транзисторы 1 и 2 открыты, что приводит к уменьшению выходного нанряжения. Аналогичным образом стабилизатор работает и при снижении напряжения сети. В этом случае длительность интерва;1а, в течение которого регу.тирующие транзисторы 1 и 2 открыты, увеличивается. Блок защиты от коротких замыканий в цепи нагрузки выполнен на транзисторе 8, эмиттер которого че)ез первый резистор 14 подключен к потенциальному выходному зажиму стабилизатора. На базу транзистора 8 подается опорное напряжение от стабилитрона 9, который нитается через резистор 10 и стабилитрои 11. В случае короткого замыкания в цепи нагрузки э.миттер транзистора 8 замыкается на «плюс стаби.тизатора, вследствие чего потенциал его базы относительно эмиттера становится отрицательны.м, и транзистор 8 открывается. Его коллекторгп 1Й ток открывает транзистор широтно-имиульсного модулятора 5, который в свою очередь запирает регулируюпдие транзисторы 1 и 2. Резистор 10, стабилитро 11 и входной конденсатор 12 образуют элемент задержки, что обеспечивает при включении стабилизатора задержку срабатывания защиты на время заряда выходной емкости. При коротком замыкании задержка на отключение стабили затора отсутствует. Задержка срабатывания защиты на время заряда выходной емкости стабилизатора осуществляется следующи.м образом. Постоянное входное напряжение стабилизатора подается на конденсатор 12 достаточно большой емкости. При включении питания напряжение на входно.м конденсаторе возрастает по экспоненциальному закону. -i. V V (1 -е ), где с - вхОлТное напряжение на конден саторе; t - Rc На фиг. 2 кривая io висимость напряжения фильтра вьигря.мителя от кривая 16 - - зависимость ходной емкости заряда. После вк;1ючения гиггания {кркь н 15 в момент времени t;i напряжение па конденсаторе 12 фи.чьтра-вынркмитсля .i.ocTi-;гает величины , достаточной д.ая того, что стабилизатор начинает |)аботат.,., и тем самым начинается заряд к()пде 1гято ;а LC фильтра. Бросок тока кондлПсатора LC фильтра (кривая 16) не пов;;.ияет на работу щиротно-импульспого моду,- i j|;;; 5, так как трапзистор 8 закрыт OTCVTствия 1п-1тапия на базе. В этот момент стабилитрон 1 1 еще не пробит, так как -папряженке на нем меньше напряжения пробоя стабилитрона. Стабилитроп П пробьется в момент времени t, ко.гда напряжение па не.м iJci/ равно нанряжению пробоя, после чего па базу транзистора 8 подается опорное напряжение от стабилитрона 9. Ток заряда конденсатора в момент времени 1 уже доетаточно мал и не влияет на работу Н1иротно-импульсного модулятора 5. Таки.м образом, вре.мя задержк -: с:)абатывания защиты на время заряда выходной е.мкости нри включении стаб.-:, деляется величиной t - t. Формула :.:jj6pi jf- iifi 1.И.мпу.1ьсный CTa6H;i.43aT(jp па1;|1яжения с защитой от коротких замыканий, содержащий регулируюгций c(JCтaвн;)й Т)апзистор, вкл оченный иоследователы-ю между входной клем.мой и входо.м сглаживаклиего фильтра, узел сравнения, вход котпг:;;; о соединен с выходными клеммами, а уыход- c(j в ХОДО М Ц1 и р ОТН о- и М П у .1Ь с и о iC vi о Д л я т о р а , блок защиты от коротких замыкямий, отличающийся те.м, что, с целью повьипения надежности защиты при .);лд:.чх замыканиях и расщирения диапазонаизменений входного напряжения, блок зчш.иты от корот ких за.мыканий выпо.лнен на транзисторе, эмиттер которого через первый резистор подключен к потенциальной выходной клемме, коллектор через второй резистор нодключен ко входу щиротно-импульсного модулятора, а база через третий резистор - к источнику опорного напряжения. 2.Стабилизатор по ;. 1. отличаклдийся тем, что питающий вход источника онооного напряжения подключен к входной xjiCMMe через элемент задержки состоящий из входного конденсатора и последовательно соединенных стабилитрона к четвертого резис1Ч)|;:а„