Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике и может .быть использовано в ис---. гоч,.ках электропитания электро-.и радиоустройств, а также приборов и систем автоматики, связи, телемеханики.

Известен стабили затор напряжения с защитой, содержапщй узел защиты триггерного типа ,

Недостатком данного устройства является низкая сложность устройства защиты и отсутствие автовозврата в исходный режим после снятия перегрузки.

Наиболее близким по своей технической сущности к данному изобретению является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательный регулирующий элемент, узел сравнения, входами подключенный к выходным выводам, усилитель постоянного тока, входы которого по-отдельности соединены с выходами узла сравнения, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента, два разнополярных источника питания, подключенных относительно выходного вывода к питаюйщм выводам усилителя,, причем один непосредственно, а другой - с отпирающей для регулирующего элемента полярностью напряжения - через транзисторный ключ Г2.

Недостатком известного стабилизатора является отсутствие защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, что снижает его надежность.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты стабилизатора от перегрузок по току

10 и коротких замыканий в цепи нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока вверены датчик тока, включенный между регулирующим элементом

15 и соотве ;ствующим выходным выводом, конденсатор и триггер Шмитта, один вход которого через указанный конденсатор подключен к другому его входу и к датчику тока относительно соответст20вукяцего выходного вывода, а выход триггера соединен с управляющим входом транзисторного ключа.

На чертеже представлена схема стабилизатора напряжения постоянного

25 тока.

Стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент на транзисторе 1, узел сравнения 2, включенный между выводами для подключения i aI-pyзки, усилитель постоянного тока 3, входы

30

которого подключены к узлу сравнения а вьоход - к управляющему входу регулирующего элемента 1, два разкополярных источника питания 4 и 5, один из которых (4) подключен к вводу питани усилителя 3 непосредственно, а источ ник питания 5,полярность напряжения которого открывает регулирующий элемент, подключен к вводу питания усилтеля 3 через транзисторный ключ б, датчик тока 7, включенный между эмиттером регулирующего элемента 1 и выходным выводом, общая точка регулирующего элемента 1 и датчика тока 7 подключена к входу а триггера Шмитта 8, -а через конденсатор 9 - к входу б триггера, выход в триггера подключен к базе транзистора 6. .

В установившемся режиме устройство работает как классический автокомпенсационный стабилизатор, при этом величина напряжения с датчика тока 7, поступающего на вход а триггера 8, меньше его порога срабатывания и с его выхода в на базу ключевого транзистора б поступает открывающий сигнал. Напряжение с источника питания 5 поступает на ввод питания усилителя 3, обеспечивая его нормальную работу.

В случае увеличения тока нагрузки или короткого Зс1Мыкания в цепи нагрузки напряжение на датчике тока 7 увеличивается и становится выше порога открывания триггера 8, который переходит в другое устойчивое состояние. При этом с выхода в триггера на базу ключевого транзистора б поступает запирающий сигнал. Транзистор б закрывается и разрывает цепь положительного питания усилителя 3. На выходе усилителя 3, а значит и на базе транзистора 1 появляется отрицательное напряжение от источника питания 4, которое полностью закрывает регулирующий транзистор 1. Ток в цепи нагрузки прекращается и напряжение на датчике тока падает до нуля. Однако триггер не возвращается в первоначальное состояние до тех пор пока не перезарядится конденсатор 9, включенный между входами а и б триггер 8. По окончании перезарядки конденсатора триггер возвращается в первоначальное состояние и открывает ключевой транзистор 6, включающий положительное питание усилителя 3. При этом регулирующий транзистор открывается.

В случае, если перегрузка или короткое замыкание в цепи нагрузки не устранены, процесс закрывания регулирующего элемента аналогично повторяется. Периодическое повторение открытого и закрытого состояний регулирующего элемента, продолжается

до устранения перегрузки или короткого замыкания в цепи нагрузки. Из-за соответствующей разницы времен заряда и разряда конденсатора регулирующий элемент большую часть времени закрыт.

Благодаря введенным средствам при коротком замыкании нагрузки постоянная составляющая тока, прошедшего через регулирующий элемент, может быть уменьшена более чем в 4 раза относительно постоянной составляющей расчетного тока нагрузки. Кроме того, при закрывании регулирующего элемента на , его базу, какбыло отмечено, поступает отрицательное напряжение от источника тока 4, что позволяет использовать регулирующий элемент при предельно допустимых напряжениях коллектор-эмиттерного перехода без шунтирования промежутка база - эмиттер низкоомным резистором порядка (10 Ом) и не усложнять (не умощнять) усилитель постоянного тока. При применении данного изобретения наибольший эффект может быть получен в стабилизаторах повышенного напряжения (от 100 до 300 в), например для питания электронно-лучевых трубок.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательный регулирующий элемент, узел сравнения входами подключенный к выходньом выводам, усилитель постоянного тока, входы которого по отдельности соединены с выходами узла сравнения, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента, два разнополярных ис-точника питания, подключенных относительно выходно1;о вывода к питающим выводам усилителя, причем один непосредственно, а другой с отпирающей для регулирующего элемента полярностью напряжения - через транзисторный ключ; отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты стабилизатора от перегрузок по току и короткого замыкания в цепи нагрузки,, в него введены датчик тока, включенный между регулирующим элементом и соответствующим выводом, конденсатор и триггер Шмитта, один вход которого через указанный конденсатор подключен к другому его входу и к датчику тока относительно, соответствующего выходного вывода, а выход триггера соединен с управляющим входом транзисторного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 603969, кл. G 05 F 1/58, 1976;

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2750503/24-07,

кл. G 05 F 1/58, 06.04.79.