Способ защиты регулируемого стабилизатора напряжения от перегрузок и короткого замыкания

 

СПОСОБ ЗАЩИТЫ РЕГУЛИРУЕМОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ПЕРЕГРУЗОК И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ , содержащего регулирующий элемент , датчик тока нагрузки и резистор источника смещения, путем уменьшения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжений на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с момента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения , повышения надежности защиты и упрощения устройства цепей электропитания стабилизатора путем фиксирования порога срабатывания защиты, в рабочих режимах стабилизатора ток резистора источника смещения стабилизируют, в режимах уменьщения выходного напряжения ниже наимень шего рабочего напряжения -уменьшают и (Л при коротком замыкании-прерывают. СП со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4СЮ G 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3642380/24-07 (22) 14.09.83 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) Г. Ю. Нисенбойм (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по комплектным низковольтным устройствам защиты и системной автоматики для энергетики (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1, <<Электроника», т. 28, № 4 (450), 1975, с. 59.

2. Додин С. Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока.

М., «Советское радио», 1980, с. 265, рис. 10.

55. (54) (57) СПОСОБ ЗАЩИТЫ РЕГУЛИРУЕМОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

ОТ ПЕРЕГРУЗОК И КОРОТКОГО ЗАМЫ,я0.„1151937 д

КАНИЯ, содержащего регулирующий элемент, датчик тока нагрузки и резистор источника смещения, путем уменьшения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжений на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с момента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, повышения надежности защиты и упрощения устройства цепей электропитания стабилизатора путем фиксирования порога срабатывания защиты, в рабочих режимах стабилизатора ток резистора источника смещения стабилизируют, в режимах уменьшения выходного напряжения ниже наименьшего рабочего напряжения — уменьшают и при коротком замыкании-прерывают.

1151937

20

55

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты стабилизирующих источников вторичного электропитания постоянного тока от перегрузок по току и коротких замыканий, преимущественно для защиты непрерывных последовательных компенсационных стабилизаторов напряжения с широким диапазоном . регулировки выходного напряжения.

Известен способ защиты стабилизатора напряжения от перегрузок и коротких замыканий, согласно которому измеряют падение напряжения на датчике тока нагрузки и ограничивают ток базы регулирующего элемента, начиная с величины заданного порога срабатывания защиты (1).

Недостатками указанного способа являются ограниченная область применения и недостаточная надежность вследствие того, что необходимо обеспечить рассеяние мощности на регулирующем элементе в режиме перегрузки и коротких замыканий, значительно превышающих мощность рассеяния в рабочих режимах, что ухудшает удельные показатели стабилизатора.

Известен также способ защиты стабилизатора напряжения от перегрузки и коротких замыканий, содержащего регулирующий элемент, датчик тока и резистор источника смещения путем уменьшения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжения на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с момента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом (2).

Недостатком известного способа защиты является ограниченная область применения — только для стабилизаторов с фиксированной величиной выходного напряжения, так как при регулировании выходного напряжения, особенно в широком диапазоне, падение напряжения на резисторе верхнего плеча делителя напряжения изменяется пропорционально изменению выходного напряжения, вследствие чего «плывет» порог срабатывания защиты. В свою очередь «плавающий» порог срабатывания защиты требует обеспечения запаса по токовым нагрузкам всех элементов электропитающего устройства, что снижает надежность и усложняет систему электропитания в целом. Этот недостаток становится более очевидным, если принять во внимание, что для нагрузок, питаемых высоким уровнем напряжения, величина требуемого тока меньше, в то же время при использовании известного способа защиты порог срабатывания, устанавливаемый при наименьших уровнях выходного напряжения, при регулировании выходного напряжения в сторону увеличения неоправданно возрастает.

Цель изобретения — расширение области применения, повышения надежности защиты и упрощения устройства цепей электропитания стабилизатора путем фиксирования порога срабатывания защиты.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты регулируемого стабилизатора напряжения от перегрузок и короткого замыкания, содержащего регулирующий элемент, датчик тока нагрузки и резистор источника смещения, путем уменьшения управляющего тока регулирующего элемента пропорционально разности падений напряжений на датчике тока нагрузки и резисторе источника смещения, начиная с момента изменения знака этой разности, определяемого заданным порогом, в рабочих режимах стабилизатора ток резистора источника смещения стабилизируют, в режимах уменьшения выходного напряжения ниже наименьшего рабочего напряжения — уменьшают и при коротком замыкании — прерывают.

На чертеже дана структурная схема стабилизатора напряжении с защитой от перегрузок и коротких замыканий по предлагаемому способу.

Последовательно с регулирующим элементом 1 включен датчик 2 тока нагрузки, измерительный выход которого соединен с первым входом защитного элемента 3, другой вход которого подключен к резистору

4 источника напряжения смещения, последовательно с которым включен токостабилизирующий элемент 5, входы которого подключены к выходу стабилизатора напряжения, к которым также подключены входы схемы 6 управления, выход которой объединен с выходом защитного элемента 3 и подключен к управляющему входу регулирующего элемента 1. К выходу стабилизатора подключена нагрузка 7.

Способ защиты стабилизатора напряжения от перегрузок и коротких замыканий осуществляется следующим образом.

При работе стабилизатора падение напряжения на датчике 2 тока нагрузки сравнивают с встречно направленным падением напряжения на резисторе 4, ток которого стабилизируют в рабочих режимах при помощи токостабилизирующего элемента 5 ве всем диапазоне регулирования выходного напряжения. Поскольку ток в рабочих режимах стабилен и не зависит от изменения выходного напряжения в заданном диапазоне регулировки, то с резистора 4 на первый вход защитного элемента 3 подают стабильное запирающее напряжение, а на второй — сравнительное отпирающее напряжение с датчика 2 тока нагрузки. Таким образом, в диапазоне токов нагрузки, меньших порога срабатывания, разность сравниваемых напряжений одного знака

1151937

Составитель В. Баранов

Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Тираж 863 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е. Папп

Заказ 2322/36 (элемент 3 закрыт) не влияет на ток управления регулирующего элемента 1, который подают с управляющей схемы 6.

При перегрузке, независимо от установленной первоначально величины выходного напряжения, отпирающее напряжение возрастает и становится больше запирающего напряжения, подаваемого с резистора

4. При этом пропорционально увеличению возникшей разницы упомянутых напряжений другого знака уменьшают управляющий ток регулирующего элемента, что приводит к снижению выходного напряжения стабилизатора. Когда сопротивление нагрузки 7 стремится к нулю, ток токостабилизирующего элемента 5 уменьшают, начиная с момента уменьшения выходного напряжения ниже минимального уровня рабочих режимов, при этом уменьшается запирающее напряжение с резистора 4. А при значениях сопротивления нагрузки 7 близких к нулю и коротком замыкании, ток элемента 5 прерывают, вследствие чего с другого входа

5 защитного элемента 3 запирающий потенциал снимается и элемент 3 полностью открывается, что обеспечивает при коротком замыкании выходной ток стабилизатора равным нулю.

Такой способ защиты стабилизатора напряжения особенно эффективен для стабилизаторов с широким диапазоном регулирования выходного напряжения, когда необходимо обеспечить стабилизацию напряжений на уровне от единиц до десятков вольт.

При этом обеспечивается надежная защита с током короткого замыкания равным нулю, что существенно упрощает электропитающую систему в целом.