Устройство для защиты нагрузки Советский патент 1982 года по МПК H02H7/12 H02M1/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты различных радиотехнических устройств от повышенного напряжения источника питания и от повышенного значения тока нагрузки.

Известно устройство для защиты от повышения напряжения источ1 ика питания, содержащее защитный транзистор и орган сравнения, состоящий из транзистора, коллектор которого через резистор соединен с первой щииой источ- JQ кика питания, эмиттер соединен со второй шиной источника питания, а база через резистор подключена к точке соехшнения туннельного диода и резистора, причем второй конец резистора подключен к первой шине, а второй ко- 5 нец туннельного диода - ко второй шине источника питания, кроме того, защитный транзистор включен во вторую щину источника питания, коллектором - к выходу и эмиттером к источнику питания, а база его через диод 20 соединена с коллектором транзистора органа сравнения 1).

Недостатком данного устройства является невысокая надежность, обусловленная отсутстви

ем защиты нагрузок от повышенного значения тока и тока короткого замыкания.

Наиболее близким техническим решением к предложенному по средствам и достигаемому результату является устройство для защиты нагрузки, содержащее переключающий и управляющий транзисторы, эмиттеры которых подсоединены к клемме для подключения плюсового вьгаода источника питания, причем коллектор переключающего транзистора подсоединен через последовательно соединенные нагрузку и датчик тока к клемме для подключения минусового вывода источника питания к одному выводу датчика перенапряжения, состоящего из последовательно соединенных порогового элемента в виде стабилитрона и резистора, второй вывод которого соединен с базой управляющего транзистора, коллектор которого соединен с базой переключающего транзистора, три резистора и триггер защиты от перегрузок 2.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность, обусловленная сложностью его схемы. 3. 96 Цель изобретения - повышение надежности устройства для защиты нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным управляющим транзистором и цепью из последовательно включенных стабилитрона и диода, катод которого соединен с выходом триггера защиты и анод через первый резистор - с змиттером переключающего транзистора, анод стабилитрона подсоединен через второй резистор к выходу датчика тока и одновременно к базе дополнительного управляющего транзистора, коллектор которого подсоединен через третий резистор к базе переключающего транзистора и эмиттер к выходу датчика тока, причем триггер перегрузки выполнен на основе двух последователь но соединенных элементов И-НЕ и RC-цепи из параллельно соединенных резистора и конденсатора, первые выводы которых подсоединены к выходу первого элемента И-НЕ, и вторые соединены с клеммой для подключения (Минусового вывода источника питания. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства для защиты нагрузки. Устройство для защиты нагрузки содержит клеммы для подключения источника 1 питания и нагрузки 2, датчик 3 перенапряжения, включающий последовательно соединенные резистор 4 и стабилитрон 5. Первый вывод резистора 4 соединен с базой управляющего транзистора 6, второй вывод - с катодом стабилитрона 5, анодом подключенного к клемме для подсоеди нения отрицательного вь.шода источника 1 питания. Эмиттер управляющего транзистора 6 соединен с клеммой для подключения плюсового вывода источника 1 питания с эмиттером переключающего транзистора 7, а коллектор с базой переклк1чающего транзистора 7. Коллек тор переключающего транзистора 7 соединен с клеммами для подключения нагрузок 2, а база через резистор 8 - с коллекторо управляющего транзистора 9 от перегрузок, эмиттер которого непосредственно, а база через резистор 10 подключены к клемме для подклю чения минусового вывода источника 1 питания. База управляющего транзистора 9 от перегрузок через стабилитрон Пи резистор 12 подключена к клемме для подсоединения положительного вывода источника 1 питания. Точка соединения стабилитрона II и резистора 12 через диод 13 соединена с выходом триггера 14 защиты от перегрузок, построенного на основе многовходных логических элементов И-НЕ. Последовательно с нагрузками 2 включены датчики 15 тока перегрузки, выходы которых соединены с соответствующими входами триггера 14 защиты от перегрузок, который содержит два логических элемента И-НЕ 16 и 17, резистор 18 и конденсатор 19. Устройство работает следующим образом. При нормальном напряжении источника 1 питания, переключающий транзистор 7 находится в режиме глубокого насыщения за счет базового тока, зависящего от величины резистора 8 с учетом коэффициента усиления переключающего транзистора 7 при данном токе нагрузки. При увеличении напряжения источника 1 питания до определенной величины стабилитрон 5 пробивается, создавая этим цепь для протекания базового тока управляющего транзистора 6. Последний открывается и шунтирует переход база эмиттер переключающего транзистора 7. Переключающий транзистор 7 закрывается и напряжение на нагрузке 2 снижается практически до нуля. По окончании перенапряжения в источнике 1 питания устройство защиты автоматически возвращается в исходное состояние. Схема защиты от повыщенного значения тока и тока короткого замыкания работает следующим образом. В режиме нормальной нагрузки пёреклю- чающий транзистор 7 открыт и находится в: состоянии насыщения, управляющий транзистор 9 от перегрузок также находится в открытом состоянии за счет выбора параметров резистора 12 и стабилитрона П. При превышении нормального значения тока или при токе короткого (Замыкания в нагрузках 2 (или в одной из нагрузок 2) на соответствующий вход триггера 14 поступает, сигнал с датчиков 15 перегрузок, триггер 14 переходит в новое установивщееся состояние, при этом на выходе триггера появляется сигнал логического нуля, который запирает управляющий транзистор 9. Переключающий транзистор 7 при этом закрывается, и напряжение на .нагрузке снижается практически до О. После уменьшения тока в нагрузке 2 до нормального значения или устранения короткого замыкания для дальнейшей работы устройства необходимо выключить, а затем включить источник 1 питания. Время срабатывания устройства защиты от повыщенного значения тока или тока короткого замыкания определяется временем заряда конденсатора 19. Резистор 18 ускоряет восстановление схемы при отключении напряжения питания после срабатывания устройства. Использование изобретения позволяет повысить надежность устройства, упростить схему и улучшить его весогабаритные характеристики, а также обеспечивает работу устройства защиты от одного источника питания. Формула изобретения Устройство для защиты нагрузки, содержащее переключающий ,и управляющий т анзисторы. -596 эмиттеры которых подсоединены к клемме для подключения полосового вывода источника питания, причем коллектор переключающего тран-зистора подсоединен через последовательно соедине 1ные нагрузку и датчик тока к клемме дл подключения минусового вывода источника пита ния и к одному выводу датчика перенапряжени состоящего из последовательно соединенных порогового элемента в виде стабилитрона и резистора, второй вывод которого соединен с базой управляющего транзистора, коллектор которого соединен с базой переключающего транзистора, три резистора и триггер защиты от перегрузок, отличающееся тем, что, с целью повьпиения надежности, оно снабжено дополнительным управляющим транзистором и цепью из последовательно включенных стабилитрона и диода, катод которого соединен с вы- ходом триггера защиты и анод через первый резистор - с эмиттером переключающего транзистора, анод стабилитрона подсоединен через второй резистор к выходу датчика тока и одновременно к базе дополнительного управляющего транзистора, коллектор которого подсое-1 динен через третий резистор к базе переключающего транзистора и эмиттер - к выходу датчика тока, причем триггер перегрузки выполнен на основе двух последовательно соединенHbix элементов И-НЕ и RC-цепи из параллельно соединенных резистора и конденсатора, первые выводы которых подсоединены к выходу первого элемента И-НЕ, и вторые соединены с клеммой для подключения минусового вывода источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Т 467430, кл. Н 02 Н.3/20, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по -заявке № 2741373/24-07, кл. Н 02 Н 7/12, 1969.