Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ, содержащий регулирующий транзистор, подключенный коллектором к входной клемме, а эмиттером к выходной клемме, токозадающий ре зистор, подключенный параллельно коллекторно-базовому переходу регу лируюв1его транзистора, измерительн усилительный узел обратной связи, подключенный входами к выходной клемме и к общей шине, а выходом к базе регулирующего транзистора, узел защиты, состоящий из резистив ногоделителя, диода, согласующего элемента И-НЕ и исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторны выходом, причем крайние выводы резистивного делителя подключены к входной клемме и к общей шине, а средний вьшод - к первому входу согласующего элемента И-НЕ и к первому выводу диода, второй вывод которого подключен к выходной клемме, вход исполнительного злемента НЕ с открытым коллекторным выходом подключен к выходу согласующего элемента И-НЕ, отличающийс я тем, что, с целью расширения области применения, в узел защиты введены интегрируюпщй элемент, исполнительный элемент И-НЕ с открытым коллекторным выходом и переменный резистор, причем выход исполнительного элемента И-НЕ подключен к базе регулирующего транзистора, первый вход подключен к входу исполнительного элемента НЕ, а второй вход к второму входу согласующего злемента И-НЕ и к выходу интегрирующего элемента, подключенного входом к входной клемме, первый крайний и средний вьшоды переменного резнетрра подключены к выходу исполнительного элемента НЕ, второй крайний вьгоод - к базе регулирующего транзистора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sl) Г 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVIA (21) 3675413/24-07 (72) 09. 12,83 (46) 15.05.85. Бюл. ¹ 18 (72) А.А.Идрисов (53) 621.3(6.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

654946, кл. С 05 F 1/58, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР 892437, кл. G 05 F 1/58, 1981. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ

ЗАМЫКАНИЙ, содержащий регулирующий транзистор, подключенный коллектором к входной клемме, а эмиттером— к выходной клемме, токозадающий резистор, подключенный параллельно коллекторно-базовому переходу регулирующего транзистора, измерительноусилительный узел обратной связи, подключенный входами к выходной клемме и к общей шине, а выходом— к базе регулирующего транзистора, узел защиты, состоящий из резистивного делителя, диода, согласующего элемента И-НЕ и исполнительного элемента HF с открытым коллекторным выходом, причем крайние выводы резистивного делителя подключены к

„„Я0„„1156036 A входной клемме и к общей шине, а средний вывод — к первому входу согласукх его элемента И-НЕ и к первому выводу диода, второй вывод которого подключен к выходной клемме, вход исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторным выходом подключен к выходу согласующего элемента И-НЕ, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения области применения, в узел защиты введены интегрирующий элемент, исполнительный элемент И-НЕ с открытым коллекторным выходом и переменный резистор, причем выход исполнительного элемента И-НЕ подключен к базе регулирующего транзистора, первый вход подключен к входу исполнительного элемента НЕ, а второй вход— к второму входу согласующего элемента И-НЕ и к выходу интегрирующего элемента, подключенного входом к входной клемме, первый крайний и средний выводы переменного резистора подключены к выкоду исполнительного элемента НЕ, второй крайний вывод — к базе регулирующего транзистора.

1156036

15

55 транзистора.

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания электрорадиоаппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий (1) .

Недостатком этого стабилизатора является низкая надежность при работе с нагрузкой, потребляющей большой трк при включении, например с электродвигателем постоянного тока, либо с емкостной нагрузкой. Зто выражается в том, что защита срабатыва. ет и стабилизатор выключается раньше, чем электродвигатель разовьет обороты якоря. Кроме того, он обладает малым КПД.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий, содержащий регулирующий транзистор, соединенный коллектором и эмиттером соответственно с входным и выходным выводами, токозадающий резистор, подключенный параллельно коллекторно-ба. зовому переходу регулирующего транзистора, измерительно-усилительный узел обратной связи, подключенный входом и выходом соответственно к выходному выводу и к базе регулирующего транзистора, и узел защиты, состоящий из резистивного делителя напряжения, соединенного первым выводом с общей шиной и вторым — с входным выводом, исполнительного эле. мента НЕ с открытым коллекторным выходом, вход которого соединен с выходом согласующего элемента НЕ, одним входом подключенного к средней точке резистивного делителя напряжения и к аноду диода, катодом под" ключенного к выходному выводу f2(.

При работе этого стабилизатора с электродвигателем в качестве нагрузки или с емкостной нагрузкой происходит срабатывание защиты и отключение стабилизатора в начальный момент. Это объясняется тем, что пока якорь электродвигателя не приведен во вращение, напряжение реакции якоря на его выводах равно нулю, а оми.ческое сопротивление обмоток двигателя пренебрежительно мало rro сравнению с сопротивлением резистивного делителя. диод открыт и на входе согласующего элемента НЕ потенциал равен "0", следовательно, на еro выходе потенциал равен "1", а это приводит к открыванию исполнительного элемента и шунтированию базы регулирующего транзистора с последующим

его закрытием. Ток через обмотку якоря электродвигателя отсутствует, якорь не вращается. Это приводит к ограничению области применения стабилизатора (он работает только с резистивной нагрузкой) .

Пелью изобретения является расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких за мыканий, содержащий регулирующий транзистор, подключенный коллектором к входной клемме, а эмиттером—

20 к выходной клемме, токозадающий резистор, подключенный параллельно коллекторно-.базовому переходу регулирующего транзистора, измерительноусилительный узел обратной связи, подключенный входами к выходной клемме и к общей шине, а выходом — к базе регулирующего транзистора, узел защиты, состоящий из резистивного делителя, диода согласующего элемента И-НР и исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторным выходом, причем крайние выводы резистивного делителя подключены к входной клемме и к общей шине, а средний вывод — к первому входу согласующего элемента И-НЕ и к первому выводу диода, второй вывод которого подключен к выходной клемме, вход исполнительного элемента НЕ с открытым коллекторным выходом подключен к выходу согласукщего элемента И-НЕ, в узел защиты введены интегрирующий элемент, исполнительный элемент

И-HE с открытым коллекторным выходом и переменный резистор, причем выход исполнительного элемента И-HE подключен к базе регулирующего транзистора, первый вход подключен к входу исполнительного элемента НЕ,а второй вход — к второму входу согласующего элемента И-НЕ, и к выходу интегрирующего элемента, подключенного входом к входной клемме, первый крайний и средний выводы переменного резистора подключены к выходу исполнительного элемента НЕ, а второй край.,ний вывод — к базе регулирующего 156036

На чертеже представлена схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, коллектор которо— го соединен с входной, а эмиттер — с с выходной клеммами. Параллельно коллекторно †базово переходу подключен токозадающий резистор 2. Измерительно-усилительный узел 3 обратной связи своими входом и выходом относительно общей шины соединен соответственно с выходной клеммой и базой транзистора 1. Узел 4 защиты состоит из резистивного делителя 5 напряжения, диода 6 согласующего элемента 7. Первый вывод делителя 5 соединен с общей шиной, а второй вывод соединен с входной клеммой. Катод диода 6 соединен с выходной клеммой, а его анод — со средним выводом делителя 5 и с первым входом согласующего элемента 7 (например, ТТ логики) типа И-НЕ, выход которого соединен относительно общей шины с входами исполнительных элементов НЕ 8 и И-НЕ 9 соответственно. Второй вход исполнительного элемента 9 соединен через интегрирующее устройство 11 с входной клем— мой. Выход исполнительного элемента

9 (например, ТТ логики) типа И вЂ” НЕ соединен своим открытым коллекторным выходом относительно общей ши-, ны с базой транзистора 1. Коллекторный выход исполнительного элемента

НЕ 8 подключен к базе транзистора 1 через резистор 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора напряжения liq на выходе интегрирующего устройства 11 напряжение начинает медленно возрастать от нуля до значения логической "1" (2,4-4,5 В), следовательно, на втором входе ис- полнительного элемента 9, соединенном с выходом интегрирующего устройства 11, в течение некоторого времени, зависящего от постоянной времени интегратора 11, подперживается "0". Выходной транзистор исполнительного логического элемента .И-HE 9 находится в режиме отсечки, ток через него не течет и база транзистора 1 не шунтируется через элемент 9. В случае, когда нагрузкой стабилизатора является электродвигатель, н момент включения стабили25

55 затора ротор двигателя- неподвижен и практически шунтирует выход. При этом напряжение на катоде диода 6 близко к нулю. На аноде в это время действует прямое напряжение, снимаемое с резистивного делителя 5 напряжения, и диод открыт. Так как прямое сопротивление диод и последовательно с ним включенных обмоток двигателя во много раз меньше сопротивлений резистивного делителя

5 (сопротивления делителя выбираются из условия обеспечения максимального КГЩ), то потенциал средней точки последнего снижается до уровня "0". что обеспечивает получение вйходного напряжения элемента И-HE 7, соответствующего уровню "1". На втором входе элемента И-НЕ 7, соединенном с выходом интегратора 11, в течение некоторого времени после включения сохраняется уровень "0". При этом выходной транзистор логического элемента HE S находится в режиме насыщения и база транзистора 1 через резистор 10 и эле" мент 8 соединена с общей шиной. Напряжение на базе регулирующего транзистора 1 снижается до минимального уровня, равного падению напряжения на резисторе 10, ток через транзистор ограничен, но достаточен для приведения ротора двигателя во вращение.

После того как ротор электродвигателя разовьет достаточное число оборотов (постоянная времени интегратора 11 выбирается из этого условия), шунтирующее действие двигателя за счет напряжения реакции якоря прекращается, потенциал на катоде диода

6 становится больше, чем на аноде, диод закрывается и потенциал средней точки делителя 5 становится рав. ным "1". На выходе интегратора 11 за это время потенциал тоже возрастает до уровня "1", следовательно, на выходе элемента НЕ 7 появляется уровень "0". Элементы 8 и 9 надежно закрываются, транзистор 1 переходит в режим стабилизации, и через него проходит номинальный ток, потребляемый электродвигателем.

Резистором 10 мозно ограничить пусковой ток до номинального.

В случае короткого замыкания иа выходе стабилизатора в рабочем режиме потенциал на катоде диода 6 становится равным нулю относительно об. щей шины стабилизатора, диод откры1156036

Составитель Г.Мачавариани

Редактор М.Циткина Техред Т.Фанта Корректор О.Тигор

Заказ 3 144/44 Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вается и на первом входе элемента

И-НЕ 7 появляется уровень "0", на втором входе — уровень "1". Такое со-четание логических уровней на входах элемента И-НЕ 7 дает на его выходе "1". На выходе интегратора 11 уровень напряжения в рабочем режиме также равен "1" ° Следовательно, на всех входах исполнительных элементов 8 и 9 появляются "1", что обеспечивает переход в режим насыщения их выходных транзисторов. При этом база транзистора 1 шунтируется элементом 9 и напряжение на ней снижается почти до нуля. Транзистор

1 надежно закрывается.

Таким образом, введение дополнительных интеграторов и исполнительного элемента обеспечивает возможность работы стабилизатора как с резистивной нагрузкой, так и с емкостной, а также с электродвигателем постоянного тока, тем самым расширяется область применения стабилизатора.