Стабилизатор напряжения с защитой Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

(5) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ

1

Изобретение относится к вторич;ным источникам питания для средств научного эксперимента, автоматики, вычислительной и измерительной техники и радиоэлектроники.

Известен стабилизатор напряжения с защитой, содержащий регулирующий элемент на транзисторе, усилитель обратной связи и устройство защиты от перегрузок и коротких замыканий, состоящее из резистивного датчика тока перегрузки и вспомогательных ; узлов l .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизатор напряжения с защитой, содержащий последовательно включенный в силовую шину регулирующий элемент на составном транзисторе, управляющей цепью подключенный к выходу усилителя постоянного тока, датчик тока, пороговый элемент , исполнительный транзистор, коллектором подключенный к управляющей цепи регулирующего

элемента, опорный элемент, резистор обратной связи и суммирующий резистор 2 .

Недостатками известного стабилизатора с защитой являются отсутствие в нем совокупности таких необходимых качеств, как защита по току и мощности при выходном напряжении, регулируемом в широких пределах - от долей вольта и менее, сигнализация о переtoгрузках: автовозврат в рабочее состояние после снятия нагрузки или ее уменьшения до установленной величины.

Цель изобретения - расширение фунISкциональных возможностей защиты и повышения надежности путем обеспечения быстродействующей защиты от перегрузок по току и мощности с автовозвратом и сигнализацией в условиях регуюлирования выходного напряжемия в широких пределах, начиная от долей вольта, при минимальном числе элементов. 39 Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения с защитой пороговый элемент выполнен на двух Транзисторах разного типа проводимости и последовательно соеди ненных светодиода и ограничительного резистора, вклюменных между коллектором и эмиттером указанных транзисторов, причем эмиттер первого транзистора подключен к одному из выводов датчика тока,, другой вывод кото рого подключен к эмиттеру транзисто ра регулирующего элемгнта, .база первого транзистора через суммирующий резистор подключена к эмиттеру тран зистора регулиру ощего элемента непо средственно или через введенный дат чик напряжения, шунтирукмций его ,эмиттерно-коллекторный переход, а через резистор обратной связи - к коллектору второго транзистора, база которого подключена к коллектору первого транзистора, база-эмиттер ный переход которого подключен параллельно базо-эмиттерному переходу исполнительного транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к введенному дополнительному ис точнику питания, к которому подключены усилитель постоянного тока и опорный элемент. Кроме первого транзистора порогового элемента через суммирующий резистор подключена к эмит теру транзистора регулирующего элемента. На чертеже приведена-электрическая схема предлагаемого стабилизато ра с защитой. Стабилизатор содержит последовательный регулирующий элемент 1 на транзисторах, управляющей целью под ключенный к выходу усилителя 2 обратной связи, к входу второго подключены опорный элемент 3 и делитель выходного напряжения, резисторную нагрузку 5, датчик 6 тока регулирующего элемента 1, датчик напряжения на стабилитроне 7 и резисторах 8 и 9, шунтирующий коллекторно-эмиттерный переход транзистора регулирующего элемента 1, nopdговый элемент на транзисторах 10 и 11 и сбетодиоде 12, и с полней тельный транзистор 13, эмиттер которого под ключей к ограничительному резистору 1, а база к резистору 15 обратной связи и к суммирующему резистору 4 16 и дополнительный источник 17 пи- тания. Стабилизатор работает следующим образом, При отсутствий перегрузок транзисторы 10, 11 и 13 заперты, светодиод 12 Погашен, Если ток нагрузки через резистор 5 превысит допустимую величину, напряжение на датчике 6 тока открывает транзистор 11, что вызывает открытие транзистора 10, Одновременно через резистор 15 на базу транзистора 11 поступает напряжение положительной обратной связи, что вызывает полное открытие транзисторов 10 и 11, Транзистор 13, получающий на базу тот же управляющий сигнал, что и транзистор 11 также полностью открываемся, соединяя базу второго транзистора регулирующего элемента 1 с его эмиттером и, таким образом, запирая регулирующий элемент , что приводит к падению тока через резистор 5 нагрузки до незначительной остаточной величины, которая предварительно, устанавливается резистором 15 обратной связи. Снижение тока нагрузки приводит к уменьшению напряжения на датчике 6 : тока, но благодаря положительной обратной связи, образуемой транзистором 10, транзистор 13 остается полностью открытым, Свётодиод 12 начинает светиться давая сигнал о перегрузке (коротком замыкании) и подготав.пивая схему к автовозврату. После срабатывания защиты и последующего уменьшения оператором тока нагрузки до величины, меньшей остаточного тока или полного отключения резистора нагрузки 51 напряжение на датчике 6. тока исчезает и схема автоматически возвращается в исходное состояние. При увеличении напряжения на участке эмиттер-коллектор транзистора регулирующего элемента 1 выше допустимой величины, напряжение на резисторе 9 открывает транзистор 11 и происходит процесс, аналогичный рассмотренному. Совместное действие датчика 6 тока и датчика напряжения защищает транзистор регулирующего , элемента 1 по мощности. Таким образом, при перегрузках и коротких замыканиях на выходе, вызывающих перегрузку регулирующего элемента 1, осуществляется сигнализация и ток через регулирующий элемент 1 падает до весьма малой величины, которая предварительно устана ливается резисторами 15 обратной св зи, что обеспечивает, защиту стабили затора с повышенной надежностью. В то же время, после срабатывани защиты при снижении тока в нагрузке до величины, меньшей остаточного тока, схема автоматически возвращается в исходное рабочее состояние, что повышает надежность и оперативность работы с стабилизатором. При установке резисторов 15 обрат ной связи достаточно малого значения остаточного тока в большинстве случаев практически при любом напряжении на транзисторе регулирующего эле мента 1, последний не перегружается также и по мощности даже при коротком замыкании резистора 5 нагрузки. В этих случаях элементы 7-9 не требуются , а суммирующий резистор 16 соединяется непосредственно с эмиттером транзистора регулирующего элемента 1 (изображено пунктиром) ,что приводит к дальнейшему повышению эффективности и надежности схемы. Предлагаемый стабилизатор, благодаря эффективной быстродействующей тащите по тОку и мощности от пере- . грузок и коротких замыканий, сигнализации и автовозврату в рабочее состояние при минимальном числе .элементов имеет повышенную надежность и техникоэкономическуиэ эффективность практически при любых пределах регулирования напряжения на нагрузке, | начиная от долей вольта и ниже. Формула изобретения Стабилизатор напряжения с защитой содержащий прследовательно включённый в силовую шину регулирующий элемент на составном транзисторе, управляющий цепью подключенный к выходу усилителя пстоянного тока, датчик тока, пороговый элемент, исполнительный транзистор, коллектором подключенный к управляющей цепи регулирующего .элемента, опорный элемент , резистор обратной связи и суммирующий резистор, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей защиты и повышения надежности стабилизатора, пороговый элемент выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости и последовательно coединенных светодиода и ограничительного резистора, включенных между коллектором и эмиттером указанных транзисторов , причем эмиттер первого транзистора подключен к одному из выводов датчика тока, другой вывод которого подключен к эмиттеру транзистора регулирующего элемента, база первого транзистора через суммирующий резистор подключена к эмиттеру транзистора регулирующего элемента непосредственно или через введенный датчик напряжения, шунтирующий его эмиттерно-коллекторный переход, а через резистор обратной связи - к коллектору второго транзистора, база которого подключена к коллектору первого транзистора, базч-эмиттерный переход которого подключен параллельно база-эмиттерному переходу исполнительного транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к введенному дополнительному источнику питания, к которому подключены усилитель постоянного тока и опорный элемент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР f , кл. G 65 F 1/58, 197. 2.Авторское свидетельство СССР itl8845. кл. G 05 F 1/58, 1972. лЦ