Устройство для защиты стабилизатора напряжения

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Соцнапистичесник

Республик (1Ц1001056 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл. (22)Заявлено 23.30.81 {21) 3348433/24-07

C 05 F 1/58 с присоединением заявки М

ЙФЯвРстеаивв{ квинтет

СССР ю евам взевретаввв и вткрьпя{1 (23) П риорнтет (53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) Опубликовано 28.02.83. тиоллетень М 8

Дата опубликования описания 28 .02 .83 (72) Автор : изобретения. А.Н. Ровин

Научно-исследовательский, проектно-кщктруМтор киии технологический институт компластькц-о "тйел тропривода (71) Заявитель

{,54) УСТРОИСТ80 ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАБИЛИЗАТОРА

НАПРЯМЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам за щиты источников питания постоянного тока, и может быть иснольэовано в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известно устройство для защиты источника питания, содержащее регулирующий элемент, датчик тока, включенный в одну из силовых. шин стабилизатора напряжения, транзистор защиты, подключенный к датчику тока,. формирователь управляющего импульса, выполненный в Виде дифференцирующей gem u триггер защиты P }.

Известное устройство имеет низкую помехозащищенность, поскольку при кратковременных перегрузках триггер фиксирует отключенное состояние ста- щ билизатооа и пои их поопадании не возвращается в исходное состоянйе,Наиболее близким по технической сущности к поедлагаемому является уст2 ройство для защиты стабилизатора на" пряжения, содержащее регулирующий эле" мент, включенный в одну из силовых шин, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом подключен к управляющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход ключа, вход которого подключен к катоду диода, тиристор, управляющий электрод которого подключен к выходу узла угравления, состоящего из первого транзистора с резистором в коллекторной цепи и резистора смещения, датчик тока (21.

Недостатком известного стабилизатора является его .низкое быстродействие, определяемое лишь собственным быстродействием транзистора защиты.

Цель изобретения — повышение дейст" родействия работы схемы защиты.

Это особенно важно при перегруэкахс малым временем наростания в стабилизаторах напряжения импульсного

3 1061 типа, поскольку резкие изменения тока в нагрузке приводят к -значительным перенапряжениям на дросселе фильтра стабилизатора и соответственно к выходу из строя регулирующего элемента стабилизатора напряжения. .Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты стабилизатора напряжения катод тиристора ,подключен к входу клоча, анод диода 119 подключен к выходу узла управления, в который введены второй транзистор с типом проводимости противоположным первому транзистору с резистором в коллекторной цепи, диод и источник з питания, один из выводов которого

/ подключен к аноду тиристора, к свободному выводу коллекторного резистора первого транзистора узла управ. ления и к одному из выводов резисто- © ра смещения, другой вывод которого подключен к базе первого транзистора и к аноду диода, катод которого подключен к коллектору второго транзистора и через его коллекторный резистор - к одному из выводов датчика тока, вклоченного в общую шину, к другому выводу которого подключен другой вывод источника питания и база второго -:ранзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером первого транзистоПредла гаемое выполнение узла управления и новая организация связей в схеме как указано выше позволяет зас Ф

3 3 фиксировать момент перегрузки,так как падение напряжения на датчике тока прямо пропорционально току нагрузки.

При этом лавинообразно, а вследствие этого, и быстрее чем в прототипе, 40 изменяется состояние узла управления, открывается транзистор ключа - сначала через диод, что приводит к наступлению процесса запирания регулирующего элемента, а затем, при продолжении перегрузки, за счет срабатывания 5 тиристора, обеспечивается постоянно закрытое состояние регулирующего элемента (соответственно при постоянно

Открытом сОстоянии транэистОра клю ча,) .

56

Кроме того, при кратковременных перегрузках (время которых меньше времени срабатывания тиристора) обес" печивается более быстрое восстановление работоспособности стабилизатора напряжения за счет лавинообразного перехода узла управления в первоначальное состояние, 056 4

На чертеже приведена .принципиальная электрическая схема устройства для защиты стабилизатора напряжения .

Устройство содержит узел 1 управления, состоящий из источника 2 питания, резистора 3 смещения, диода 4, включенного между коллекторным резистором 5 и резистором смещения 3, коллекторный резистор 6 первого транзистора 7 узла 1 управления, второго транзистора О с коллекторным резистором 5, датчик тока 9, включенный в общую ши ну, диод 1 О, анодом иод ключ е иный к упра вляющ ему электроду т ир ис тора 11, ключ 12, состоящий из резисторов 13 и 14 -и транзистора 15, выход ключа 12 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 16, к которому подключен измерительно-усилительный узел 17 стабилизатора 18 напряже1ния.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии за счет приложенного через резистор 3 напряжения смещения и выбора соответствующей величины сопротивления резистора 6 транзистор 7 находится в режиме насыщения и его коллекторный ток держит открытым транзистор 8, Напряжение, при,ложенное к диоду 4, равное сумме падений напряжений на эмиттерном переходе транзистора 7 и участке эмиттер-коллектор транзистора 8, очень йало, и ток через диод 4 в прямом направлении не течет (что обеспечивается кроме того и соответствующим выбором диода или количеством последовательно соединенных диодов7. При этом на выходе узла 1 управления (коллекторе транзистора 7 ) напряжение близко к нулю, тиристор 11 закрыт, ток, текущий через цепочку из резистора 6, диода lO, резистора 14, недостаточен для отпирания транзистора 15, так как данная цепь шунтируется открытым транзистором 7. Следовательно, транзистор 15 закрыт и устройство защиты не влияет на работу стабилизатора 10 напряжения. При возрастании тока в нагрузке на датчике 9 тока увеличивается падение .напряжения, что приводит к увеличению величины тока через переход коллектор-база транзистора 8.

Данный ток уменьшает входной ток транзистора 8, тем самым запирая его. При этом возрастает суммарное напряжение, приложенное к диоду 4, и он начинает проводить ток. Та часть тока, которая течет через диод 4, 10010 уменьшает соответственно входной ток транзистора 7, а следовательно, уменьшается и ток коллектсра транзистора 7. При этом еще больше уменьшае-.ся входной ток транзистора 8, еще больше становится напряжение, приложенное к диоду 4, еще меньше входной ток транзистора j и т.д. Таким образом, при наличии перегрузки по току или

КЗ,начинается лавинообразный процесс to в результате которого транзистор /

I запирается и уровень напряжения на его коллекторе скачком повышается до величины, близкой к напряжению источ, ника 2 питания. Еще в процессе перехо- . и да от низкого к высокому уровню ток через последовательную цепочку из резистора 6, диода 10 и резистора 14 возрастает, транзистор 15 ключа 12 начинает открываться, шунтируя выход -20 узла 17 стабилизатора 18 напряжения .

Уменьшается уровень управляющего напряжения на базе транзистора регули" рующего элемента 16 стабилизатора 18 напряжения, регулирующий элемент 25 начинает запираться.

В случае продолжающегося действия перегрузки откроется тиристор 11, через него и резисторы 13 и 14 потечет ток, который будет держать трэн-зв зистор 15 открытым а, следовательно, регулирующий элемент 16 стабилизатора 18 напряжения — запертым. Падение напряжения на датчике 9 тока уменьшится до нуля, узел 1 управления лави-з нообразно вернется в исходное состояние. При этом, за счет открытого состояния тиристора 11, транзистор 15 ключа 12 останется открытым, соответственно транзистор регулирующего эле- в мента 16 - запертым, а нагрузкаобесточенной. В исходное состояние тиристор 11 вернется после.отключения источника 2 питания.

В случае кратковременной перегруз- ки (длительностью меньше времени открывания тиристора), после прекращения перегрузки падение напряжения на датчике 9 тока уменьшится, узел 1 управления лавинообразно вернется в исходное состояние, транзистор 15 запрется и работа стабилизатора возобновится .

Таким образом, ток через регулирующий элемент 16 стабилизатора 18 на56 4 пряжения не превышает порога срабатывания защиты даже при очень кратковременных перегрузках.

Формула изобретения

Устройство для защиты стабилизатора напряжения, содержащее регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом - к управля. ющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход ключа, вход которого подключен к катоду диода, тиристор, управляющий электрод которого подключен к выходу узла управления, состоящего иэ первого транзистора с резистором в коллекторной цепи и резистора смещения, датчик тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия срабатывания защиты, катод тирис" тора подключен к входу кло а,анод диода подключен к выходу узла управления, в который введены второй транзистор с типом проводимости, противоположным первому транзистору с резистором в коллекторной цепи, диод и источник питания, один из выводов которого подключен к аноду тиристора, к свободному выводу коллекторного резистора первого транзистора узла управления и к одному иэ выводов резистора смещения, другой вывод которого подключен к базе первого транзистора и к аноду диода, катод которого подключен к коллектору второго транзистора и через его коллекторный резистор к одному иэ выводов датчика тока, включенного в общую шину, к другому выводу которого подключен другой вывод источника питания и база второго транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером первого транзистора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Шило В.Л. Линейные интеграль" ные схемы в радиоэлектронной аппара-. туре. И., Советское радио, 1979, с. 264.

2. Авторское свидетельство СССР

М ?42905, кл. G 05 F 1/58, 1978.

100 1056

Составитель С. Горбачева

Редактор Н. Гришанова Техреду И. Гергель Корректор Н. Король

Заказ 139 /54 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0Я Москва Ж Я Раушская наб. д» 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 5