Стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ЫАПРЯЖНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПРОБОЯ В НАГРУЗКЕ, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель, регулирующий элемент и датчик тока, усилитель обратной связи , один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель - к выходу стабилизатора , а выход - к управляющему входу регулирующего sjieMeHTa, двухканальный блок защиты, в котором первый канал содержит электронный ключ, один выходной вывод которого подключен к общей шине и RC- цепи, а второй канал содержит последовательно соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем иход интегратора соединен с выходом датчика тока, а выход порогового элемента - с управляющим входом выпрямителя, о т л и ч а ющ и и с я тем, что; с.целью повышения надежности, в первый канал блока защиты введен однопереходный транзистор , коммутирующий диод, три резистора и дополнительный источник, причем эмиттер однопереходного транзистора подключен через первый резистор к выходу регулирующего элемента, а через коммутирующий диод - к средней точке RC-цепи, резистор которой подключен к входу датчика тока, а конденсатор - к общей шине, первая база (Л однопереходного транзистора через второй резистор подключена к управляюп1ему входу электронного ключа, второй выходной вьгеод которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а вторая аза однопереходного транзистора через третий У1 резистор подключена к дополнительному источнику. о :о sj

(! 9) (Н) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(1) G 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3621341/24-07 (22) 12.07.83 (46) 23.05.85. Бюл. N- 19 (72) IO.È.Ìàêñèìoâñêèé и А.Г.Бомко (53) 621.316.722 ° 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1(- 515205, кл. Н 02 Н 7/20, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 813389, кл. G 05 F 1/58, 1981. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

ПОСТОЯННОГО НАПРЯИБНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ

ПРОБОЯ В НАГРУЗКЕ, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель, регулирующий элемент и датчик тока, усилитель обратной связи, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель — к выходу стабилизатора, а выход — к управляющему входу .регулирующего элемента, двухканальный блок защиты, в котором первый канал содержит электрснный ключ, один выходной вывод которого подключен к общей шине и 1К- цени, а второй канал содержит последовательно соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем вход интегратора соединен с.выходом датчика тока, а выход порогового элемента — с управляющим входом выпрямителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, в первый канал блока защиты введен однопереходный транзистор, коммутирующий диод, три резистора и дополнительный источник, причем эмиттер однопереходного транзистора подключен через первый резистор

\ к выходу регулирующего элемента, а через коммутирующий диод — к средней точке RC-цепи, резистор которой подключен к входу датчика тока, а конденсатор - к обшей шине, первая база однопереходного транзистора через второй резистор подключена к управляющему входу электронного ключа, второй выходной вывод которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а вторая база однбпереходного транзистора через третий резистор подключена к дополнительному источнику.

> l570

Из обре тение атно сится к электротехнике, в частности к стабилизаторам напряжения постоянного тока с защитой нагрузки в виде электровакуумных приборов от внутренних междуэлектрод- 5 ньж пробоев.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке, выполненный на выпрямителе, регулирующем элементе, 10 усилителе обратной связи с источником опорного напряжения, содержащий включенный в цепь нагрузки датчик ее пробоя, выход которого подключен к входу исполнительного блока, выполненного двухканальным, причем первый канал подключен параллельно источнику опорного напряжения, а второй канал, состоящий из последовательно соединенных интегрирующего, 20 усилительного и опорного звеньев, выходом подключен к выпрямителю (1) .

Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная возможностью возникновения необрати- 5 . мого пробоя в нагрузке, что приводит к перегрузке по мощности элементов силовой цепи.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный источник 30 постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель, регулирующий элемент и датчик тока, усилитель обрат- З5 ной связи, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель к выходу стабилизатора, а выход — к управляющему входу регулирующего элемента, двух- 4б канальный блок защиты, в котором первый канал содержит электронный ключ, один выходной вывод которого подключен к общей шине и RC-цепи, а второйканал содержитпоследователь- 45 но соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем вход интегратора соединен с выходом датчика тока, а выход порогового элемента — с управляющим входом выпрямителя (23 .

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы в целом, а также низкая надежность работы нагрузки, так как включение и выключение первого канала защиты происходит инерционно и при возникновении в нагрузке необратимого про37 2 боя в силовых цепях происходит перегрузка по мощности из-за перегрузок по току. Длительность перегрузок по мощности определяется постоянной времени интегрирующего звена второго канала исполнительного блока.

Целью изобретения является повышение надежности защиты устройства и нагрузки при повторных пробоях в ней после включения регулирующего элемента или в случае возникновения необратимого пробоя за счет ограничения выходного тока на заданном уровне, который может быть несколько раз ниже тока в рабочем режиме. Поставленная-цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного напряжения с защитой от пробоя в нагрузке, содержащий последовательно включенные управляемый выпрямитель регулирующий эле-..

У мент и датчик тока, усилитель обратной связи, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой через делитель — к выходу стабилизатора, а выход — к управляющему входу регулирующего элемента двухканальный блок защиты, в котором первый канал содержит электронный ключ, один выходной вывод которого подключен к общей шине и RC-цепи, а второй канал содержит последовательнс соединенные интегратор, усилитель и пороговый элемент, причем вход интегратора соединен с выходом датчика тока, а выход порогового элементас управляющим входом выпрямителя,.в первый канал блока защиты введен однопереходный транзистор, коммутационный диод, три резистора и дополнительный источник, причем эмиттер одно переходного транзистора подключен через первый резистор к выходу регулирующего элемента, а через коммутирующий диод — к средней точке RCцепи, резистор которой подключен к . выходу датчика тока, а конденсатор к общей шине, первая база однопереходного транзистора через второй резистор подключена к управляющему входу электронного ключа, второй выходной вывод которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а вторая база однопереходного транзистора через третий резистор подключена к дополнительному источнику.

На чертеже изображена электрическая функциональная схема устройства.

37 4 зистора на заданное время происходит запирание регулирующей лампы 2, так. как выходной сигнал усилителя обрат- ной связи 5 равен такой величине отрицательного напряжения смещения, при которой регулирующая лампа 2 заперта.

После восстановления параметров нагрузки с некоторой временной задержкой (1-10 мс) происходит запирание транзисторного ключа 10, так как ток разрядки конденсатора 12 через открытый однопереходной транзистор

10 оказывается ниже порога его включения.

Выключение однопереходного транзистора 10 происходит после выключения транзисторного ключа 9 и мо-. мент его выключения определяется параметрами резисторов 17 и 18 и величиной напряжения источника 14 питания.

В результате эапирания транзистор. ного ключа 9 опорнбе напряжение .на входе усилителя обратной связи 5 быстро восстанавливается. После восстановления напряжения обратной, связи регулирующая лампа 2 переходит в режим стабилизации напряжения, и

< через датчик 3 тока начинает протекать ток нагрузки.

В процессе включения регулирующей лампы 2 в зависимости от характера восстановления параметров нагрузки могут произойти четыре случая работы регулирующей лампы 2: ток регулирующей лампы 2 принял установившееся (рабочее) значение; ток регулирующей лампы увеличился по сравнению с рабочим значением на непопчстимчю величинч: попбпй в нагочзке новтооился сразу; пробой в нагрузке повторился через некоторое время, которое соизмеримо с постоянной времени интегра.тора 19, но меньше ее.

В первом случае после частичной разрядки конденсатора 12 и выключения транзисторного ключа 9 происходит запиранне однопереходного транзистора

1О, так как напряжение на конденса- . торе 12 достигло порога его выключения. В этом случае на нагрузке восста. навливается заданное рабочее напряжение, величина которого стабилизируется с помощью регулирующей лампы.

Во втором и третьем случаях. после

;частичной разрядки конденсатора 12 и выключения транзисторного ключа 9 ч

11570

Силовая часть устройства состоит иэ последовательно соединенных выпря-. мителя 1, регулирующей лампы 2, датчика 3 тока и нагрузки 4.

Цепь управления регулирующей лампой 2 состоит иэ усилителя 5 обратной связи, у которого первый вход соединен с выходом устройства через резистивный делитель 6 обратной связи, второй вход — с источником опорного 1О напряжения, выполненным иа стабилитроне 7 и резисторе 8, элементов первого канала защиты нагрузки 4 и регулирующей лампы 2, включающего транзисторный ключ 9, включенный па- 15 раллельно стабилитрону 7, однопереходный транзистор 10, переход эмиттер - .база которого через интегрирующую ВС-цепь, состоящую из резистора

11 и конденсатора 12 ° Диод 13 соеди- 2О нен с да чиком 3 тока, а база — с дополнительным источником 14 питания, резисторов 15-18 и элементов второго канала защиты, состоящего из последовательно включенных между входом управления выпрямителя 1 и датчиком тока 3 интегратора 19., усилителя 20 и порогового элемента 21.

Устройство работает следующим образом. 31

При каждом пробое в нагрузке 4 выходной сигнал датчика тока посту пает через резистор 15 непосредственно на эмиттер однопереходного транзистора 10 и через интегрирующую

RC-цепь 11 12 и диод 13.

Если амплитуда импульса броска тока нагрузки превышает порог включения однопереходного транзистора 10, происходит его включение ° При этом предварительно заряженный конденсатор 12 до напряжения, нике порога включения однопереходного транзистора

10, начинает разряжаться по цепи его эмиттерного перехода через резистор

17 и переход база-эмиттер транзисторного ключа 9.

Время разрядки конденсатора 12

;определяется величийой его емкости . и резистором 1.7. Это времявыбирается gg в зависимости от длительности пробоя в нагрузке с учетом возможного вреI мени восстановления ее параметров.

В течение времени разрядки конден сатора 12 транзисторный ключ 9

И .включен, и источник опорного напря жения закорочен. В результате быстрого включения однодереходного тран1157037

Составитель В. Баранов

Техред 3.Палий

Редактор B. Егорова

Корректор С. Черни

Заказ 3278/22

Тираж 863

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 выключения однопереходного транэисто ра 10 не происходит, так как возрастание тока через датчик тока 3 вызовет увеличение тока через переход база-эмиттер однопереходного тран- 5 эистора 10. Увеличение тока нагрузки вызовет повторное включение транзисторного ключа 9. Однако в этом случае включение этого транзисторного ключа будет происходить плавно за счет влияния конденсатора 12 через диод 13 на переход эмиттер-база переходного транзистора 10. В результате плавного включения транзисторного ключа 9 он будет работать в И режиме линейного усиления сигнала датчика тока. В этом режиме устройство работает в качестве линейного стабилизатора тока, величина которого может быть выбрана значительно ниже 20 рабочего значения, Ограничение выходного тока устройства в случае невосстановления параметров нагрузки после ее пробоя исключает перегрузки по мощности как нагрузки, так и силовых М цепей устройства.

В четвертом случае процессы в первом канале после первого пробоя заканчиваются запиранием транзисторного ключа 9, а затем и однопереходного транзистора 10. В результате запирания однопереходного транзистора 10 напряжение на конденсаторе

12 восстанавливается до прежнего (рабочего) уровня и первый канал защиты оказывается подготовленным к возникновению второго пробоя. При возникновении второго пробоя через опрепеленное время процессы в первом канале происходят по описанному алгоритму.

Опнако в данном случае начинает работать второй канал защиты в котором происходит интегрирование импульсных сигналов патчика тока 3 с помощью интегратора 19 и усиление их в усилителе 20 по заданной величины порога срабатывания порогового элемента 21 посредством которого осуществляется отключение выпрямителя 1 от питающей сети.