Стабилизатор постоянного напряжения с защитой

 

Изобретение относится к стабилизаторам постоянного напряжения с защитой.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей . При номинальном выходном напряжении на вькоде стабилизатора 22 узел защиты 1 закрыт и на работу схемы не влияет. При наличии перегрузки по току или короткого замыкания начинается процесс, в результате которого транзистор 18 К1поча 19 открывается и шунтирует выход узла 21 стабилизатора 22. При этом регулирующий элемент 20 начинает запираться. При продолжении действия перегрузки откроется тиристор 15, который будет держать транзистор 18 открытым и, следовательно, регулирующий элемент 20 закрытым. В исходное состояние тиристор 15 вернется после отключения источника питания 2. В случае понижения напряжения на выходе стабилизатора 22 запрется стабилитрон 12, погаснет светодиод оптрона 10. Это приведет к резкому уменьшению тока через транзистор 7 и включению тиристора 15, который будет держать ключ 19открытым, а регулирующий элемент 20закрытым. 1 ил. (Л С Л и УМ 25 22

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

<Ю 4 G 05 F 1/573

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3637486/24-07 (22) 26.08.83 (46) 30.05.86. Бюл. И 20 (7 1) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) А.N.Ровин (53) 621. 316. 722. 1 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 742905, кл. G 05 F 1/58, 1980 °

Авторское свидетельство СССР

Р 106 1468, кл. G 05 Р 1/569, 1981. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к стабилизаторам постоянного напряжения с защитой. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей. При номинальном выходном напряжении на выходе стабилизатора 22 узел защиты 1 закрыт и на работу схеЛК, 1234822 А I мы не влияет. При наличии перегрузки по току или короткого замыкания начинается процесс, в результате которого транзистор 18 ключа 19 открывается и шунтирует выход узла 21 стабилизатора 22. При этом регулирующий элемент 20 начинает запираться. При продолжении действия перегрузки откроется тиристор 15, который будет держать транзистор 18 открытым и, следовательно, регулирующий элемент

20 закрытым. В исходное состояние тиристор 15 вернется после отключения источника питания 2. В случае понижения напряжения на выходе стабилизатора 22 запрется стабилитрон 12, погаснет светодиод оптрона 10. Это приведет к резкому уменьшению тока через транзистор 7 и включению тиристора 15, который будет держать ключ

19 открытым, а регулирующий элемент

20 закрытым. 1 ил.

1234822

l5

ЗО

40 5

5О

5%, Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты источников питания постоянного тока, и может быть использовано в уст— ройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора напряжения.

Устройство содержит узел 1 управления, состоящий иэ дополнительного источника 2 питания, резистора 3 смещения, стабилитрона 4, подключенного катодом к коллекторному резистору 5 и анодом — к резистору 3 смещения, коллекторного резистора 6 первого транзистора 7, второго транзисч ора 8 с коллекторным резистором 5, датчик

9 тока, включенный в общую шину, диодно-резисторный оптрон оптопара

10, фоторезистор которого включен между эмиттерами транзисторов 7 и 8 узла 1 управления, а светодиод подключен анодом к ограничительному резистору 11 и катодом к катоду стабилитрона 12, конденсатор 13, включенный между эмиттером транзистора 7 и общей шиной стабилизатора, диод 14, анодом подключенный к управляющему электроду тиристора 15, анод которого подключен к выходу источника 2 питания, а катод — к резистору 16 ключа который состоит иэ резисторов 16, 17 и транзистора 18, выход ключа 19 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 20,к которому подключен измеритель«о-усилительный узел 21 стабилизатора 22 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на выходе стабилизатора 22 соответствует номинальному, вследствие чего напряжение, приложенное к стабилитрону !2, больше его напряжения стабилизации, стабилитрон 12 находится в состоянии пробоя и за счет тока„ протекающего через ограничительный резистор 11 и светодиод оптопары 10, данный светодиод горит" и сопротив— ление фоторезистора оптопары 10 мало (составляет порядка 100 Ом). За счет приложенного через резистор 3 напряжения и выбора соответствующей величины сопротивления резистора 6 тра«в зистор 7 находится в режиме насьще— ния и его коллектор«ый ток держит открытым транзистор 8. Напряжение, приложенное к стабилитрону 4, равное сумме падений напряжений на эмиттерном переходе транзистора 7, фоторезисторе оптопары 10 и участке эмиттер-коллектор транзистора 8, меньше напряжения пробоя стабилитрона 4, и ток через стабилитрон 4 в обратном направлении не течет (что обеспечивается, кроме того, и соответствующим выбором стабилитрона). При этом на выходе узла 1 управления (коллекторе транзистора 7) напряжение близ— ко к нулю, тиристор 15 закрыт, ток, текущий через цепочку из резистора 6, диода 14, резистора 17, недостаточен для транзистора 18, так как данная цепь шунтируется открытым транзистором 7, следовательно, транзистор 18 закрыт и устройство защиты не влияет на работу стабилизатора 22 напряжения. При возрастании тока в нагрузке на датчике 9 увеличивается падение J, что приводит к увеличению 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 стабилитрону 4, он пробивается и начинает проводить ток. Та часть тока, которая течет чере > стабилитрон 4, уменьшает, соответственно, входной ток транэистора "„ а следовательно, уменьшается и ток коллектора транзистора 7, при этом уменьшается входной ток транзистора 8, увеличивается напряжение, приложенное к стабилитрону 4, уменьшается входной ток транзистора 7 и т.д.

Таким образом, при наличии перегрузки по току или К3 начинается лавинообразный процесс, в результате которого транзистор 7 запирается и уровень напряжения на его коллекторе скачком повышается до величины, близкой к напряжению источника 2 питания.

В процессе перехода от низкого к высокому уровню ток через последовательную цепочку из резистора 6, диода 1 и резистора 17 возрастает,транзистор 18 ключа 19 начинает открываться, шунтируя выход узла 21 стабилизатора 22 на:тряжения. Уменьшается у1 овень управляющего напряжения на базе тр;: нэистора регулирующего элемента 20 стеб«;«1затора 22 напряжения, 1234822 регулирующий элемент начинает запираться.

В случае продолжающегося действия перегрузки открывается тйристор 15, через него и резисторы 16 и 17 проте- 5 кает ток, который держит транзистор !

8 открытым, а следовательно, регулирующий элемент 20 стабилизатора напряжение 22 — закрытым. Падение напряжения на датчике тока 9 уменьшается до нуля, узел 1 управления лавинообразно возвращается в исходное состояние. При этом за счет .открытого состояния тиристора 15 транзистор 18 ключа 19 остается открытым, соответ- 15 ственно, транзистор регулирующего элемента 20 — закрытым, а нагрузка— обесточенной. В исходное состояние тиристор 15 возвращается после отключения источника 2 питания. 20

В случае кратковременной перегрузКи (длительностью меньше времени открывания тиристора) после ее прекращения падение напряжения на датчике 9 тока уменьшается, узел 1 управления лавинообразно возвращается в исходное состояние, транзистор

18 запирается, работа стабилизатора

22 возобновляется.

В случае понижения напряжения на 30 выходе стабилизатора 22 ниже допустимых пределов (например, при выходе иэ строя измерительно-усилительного узла) запрещается стабилитрон 12,соответственно, гаснет светодиод оптопары 10 и скачком возрастет сопротивление фоторезистора оптопары 10 (до сотен килоом). Это ведет к резкому уменьшению тока через транзистор 7, напряжение на его коллекторе повышается 40 почти до напряжения источника 2 питания, включается тиристор 15, и ток, протекающий через резисторы 16 и 17, держит транзистор 18 ключа 19 открытым, а следовательно, регулирующий элемент 20 стабилизатора напряжения

22 закрытым.

Ограничительный резистор 11 в цепи световодов оптопары 10 необходим для регулировки порога срабатывания защи- g0 ты и ограничения максимального тока через светодиод оптопары 10 и стабилитрон 12.

Во избежание случаев срабатывания защиты при включении стабилизатора напряжения, обусловленных тем, что пробой стабилитрона 12, загорание светодиода оптопары 1О и, в конечном итоге, понижение фотосопротивления оптопары 10 происходит за конечное время, в течение которого к управляющему электроду тиристора 15 может быть приложено большое напряжение с коллектора транзистора 7, в схему введен конденсатор 13.

При включении стабилизатора через резистор 6, транзистор 7 и конденсатор 13 течет ток заряда конденсатора, тем самым напряжение на управляющем электроде тиристора 15 поддерживается ниже порогового, предотвращая на требуемое время ложное срабатывание защиты. Разряд конденсатора 13 происходит при отключении стабилизатора через фоторезистор оптопары 10 и переход база — эммитер транзистора 8. Для ускорения разряда (так как сопротивление фоторезистора в отключенном стабилизаторе велико) можно параллельно конденсатору установить кнопку.

Таким образом, ток через регулирующий элемент 20 стабилизатора 22 напряжения не превышает допустимых пределов, напряжение на выходе стабилизатора 22 не бывает ниже допустимых пределов.

Форм ула и зо бр ет ен ия

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно в одну иэ силовых шнн, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом — к управляющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход транзисторного ключа, вход которого подключен к катоду диода и точке соединения двух резисторов, причем второй вывод первого резистора соединен с эмиттером. транзисторного ключа и общей шиной, второй вывод второго резистора подключен к катоду тиристора, управляющий вывод которого соединен с анодом диода и выходом узла управления, состоящего иэ первого транзистора с коллекторным резистором и резистором смещения, соединенным с базой первого транзисторе, из второго транзистора с типом проводимостй, противоположным перво му транзистору, к коллектору которого подключен резистор, второй вывод которого подключен к одному из выводов датчика тока, включенного в общую

123ч822

Составитель И Соловьев

Редактор Л. Веселовская Техред N. Ходаиич Корректор И. Иуска

Заказ 2985/51 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета С(:СР па делам изобретений и открытий

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

Производственно †полиграфическ предприятие, v. Ужгород, ул. Проектная„ А шину, другой вывод датчика така соединен с базой второго транзистора и одним иэ выводов дополнительного источника питания, другой вывод которого подключен к свободным выводам коллекторного резистора, резистора смещевия и к аноду тиристора, / отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных вазможностей, в него введены диодно-резисторный аптрон, первый и второй стабилитраны, ограничительный резистор и конденСатор, причем катод первого стабилитрона подключен к баэе первого транзистора, а анод — к коллектору второго транзистора, к эмиттеру которого подключен один иэ выводов резистсра аптрона, а другой его вывод соединен с эмиттерам первого транзистора и одним из выводов конденсатора, ограничительный резистор одним выводом подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а другим - к аноду светодиода аптрана, катод которого подключен к катоду второго стабилитрана, анод которого соединен с другим выводом конденсатора и общей шиной,