Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин. Цель - повышение надежности путем обеспечения отключения при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающем заряд конденсаторного накопителя энергии, и путем обеспечения отключения после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что введены блоки ограничения перенапряжения и сверхтоков, конденсаторный накопитель энергии и времязадающие блокирующие цепочки, позволяющие создать режимы обеспечения гарантированным электропитанием в течение заданного интервала времени после пропадания входного напряжения, ограничения пусковых токов, а также режим отключения при длительных перегрузках или перенапряжениях как на входе, так и на выходе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1515154 А 2 )) 4 С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTQPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора, Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения содержит стабилизирующее устройство 1, к выходу которого подключена нагрузка, а к входу подключен блок 2 защиты от перенапряжения, включающий в себя первый опорный элемент 3, первый операционный усилитель 4, первьп буферный транзистор 5, первый составной регулирующий элемент 6, блок 7 ограничения перенапряжения и сверхтоков с клеммой 8 дистанционного управления.. Блок 7 ограничения состоит иэ последовательно включенных в силовую шину датчика 9 тока и второго

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР

1 (61) 773606 (21) 4157534/24-07 (22) 08. 12.86 (46) 15. 10. 89. Бюл.- N 38 (72) Д.Е. Иьппковский и С.В. Литвинский (53) 621.316. 722. 1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 773606, кл. G 05 F 1/569, 1979. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических величин.

Цель — повышение надежности путем обеспечения отключения при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающем заряд конденИзобретение относится к электротехнике, в частности к системе регулирования электрических величин, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Ф 773606.

Цель изобретения — повышение на— дежности путем обеспечения отключения стабилизатора при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающего заряд конденсаторного накопителя энергии, а также повьппение надежности путем обеспечения отключения стабилизатора после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора.

2 саторного накопителя энергии, и путем обеспечения отключения после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что введены блоки о ограничения перенапряжения и сверхтоков, конденсаторный накопитель энергии и времязадающие блокирующие цепочки, позволяющие создать режимы обеспечения гарантированным электропитанием в течение заданного интервала времени после пропадания входного напряжения, ограничения пусковых токов, а также режим отключения при длительных перегрузках или перенапряжениях как на входе, так и на выходе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Стабилизатор работает следующим обобразом.

3 151 5154 составного регулирующего элемента 10, второго буферного транзистора 11, включенного между управляющим входом второго составного регулирующего элемента 10 и общей шиной, второго операционного усилителя 12, выход которого подключен к управляющему вход входу второго буферного транзистора

11. К неинвертирующему входу усили- 10 теля 12 подключен второй источник 13 опорного напряжения, а к инвертирующему входу подключен выход резистивного делителя 14 напряжения и через блокирующий диод 15 — выход резистив- 15 ного делителя 16 напряжения, один вывод которого соединен с шиной, а другой — с коллектором усилительного транзистора 17, базоэмиттерный переход которого зашунтирован 20 датчиком 9 тока, шина питания второго операционного усилителя 12 подключена к клемме 8 дистанционного управления. Кроме того, блок

7 состоит из первой времязадающей цепочки, содержащей последовательно включенные коллекторно-эмиттерный переход транзистора 18, индикатор

"Перегрузка" 19, резистор 20 и конденсатор 21, причем база тран- 30 зистора 18 соединена с выходом делителя 22 напряжения, включенного между клеммой 8 дистанционного управления и выходом операционного усилителя 12, а общая точка резистора 20 и конденсатора 21 через разаязынающий диод ?3 подключена к инвертирующему входу операционного усилителя 12.

Блок 2 защиты от перенапряжений 40 содержит вторую времязадающую блокирующую цепочку, выполненную из последовательно включенных коллекторноэмиттерного перехода транхистора 24, индикатора 25 "Отказ СУн (стабплизи- 45 рующего устройства), резистора 26 и конденсатора 27. База транзистора 24 соединена с выходом делителя 28 напряжения, включенного между силовой шиной и выходом операционного усилите

50 ля 4, а общая точка резистора 26 и конденсатора 27 через развязывающий. диод 29 подключена к инвертирующему входу первого операционного усилите4, стабилизатор содержит конденсаторный накопитель энергии (YEI3) 30 °

Включение стабилизатора происходит при подаче сигнала на клемму 8 дистанционного управления. В момент включения происходит заряд КНЭ 30 постоянным током, задаваемым датчиком

9 тока, с которого снимается напряжение, определяющее смещение усительного транзистора 17. Усиленное напряжение прикладывается к делителю

16 напряжения и делится в заданном соотношении, сравнивается источником

13 опорного напряжения, и разнос-ь усиливается при помощи операционного усилителя 12 и буферного транзистора 11

11. Операционный усилитель 12 и буферный транзистор 11 вводят в цепь обратной связи второго составного регулирующего элемента 10 и воздействуют на его управляющий вход таким образом, что зарядный ток КНЭ 30 поддерживается на заданном уровне.

При перегрузке по току или коротком замыкании блок 7 ограничения работает аналогично описанному вплоть до момента наступления самоблокировки и отключения составного регулирующего элемента 10. Время наступления самоблокировки определяется параметрами первой блокирующей цепочки. С началом действия перегрузки выходное напряжение второго операционного усилителя 12 понижается, что приводит к увеличению падения напряжения на делителе напряжения 22 и, соответственно, на его выходе, транзистор 18 открывается, загорается индикатор

"Перегрузка" 19, и начинается заряд конденсатора 21 с постоянной времени, определяемой величиной резистора 20 и конденсатора 21. Когда величина напряжения на конденсаторе 21 превысит величину напряжения источника 13 опорного напряжения, произойдет самоблокировка и отключение второго составного регулирующего элемента 10.

При возникновении перенапряжений в силовой шине происходит подзаряд

КНЭ 30 зарядным током. Нарастание напнапряжения происходит до того момента, пока напряжение с выхода резистивного делителя 14 напряжения КНЭ 30 не сравняется с напряжением на втором источнике 13 опорного напряжения.

После этого момента включается цепь обри-.ной связи, состоящая из операционного усилителя 12, транзистора 11 и регулирующего элемента 14, и происходит ограничение напряжения в сило1515154 вой шине с расчетным временем на заданном уровне„

При перерыве электропитания в случае пропадания или снижения напряжения

5 ниже заданного уровня в силовой шине происходит разряд КН3 30 через блок

2 защиты на стабилизирующие устройства

1. Емкость КНЭ 30 определяется в зависимости от требуемого времени гаран- 10 тированного электропитания, от величины эквивалентного минимального актнвного сопротивления нагрузки, от минимально допустимого уровня напряжения в силовой шине, от минимально допусти-15 мого уровня напряжения гарантированного электропитания в силовой шине с расчетным временем, обеспечивающим норнормальную работу стабилизирующего устройства с заданной точностью. 20

В случае какой-либо неисправности в стабилизирующей устройстве 1, приводящей к нарастанию напряжения на вывыходе и на инвертирующем входе операционного усилителя 4, это напряже- 25 ние превысит напряжение на неинвертирующем входе, снимаемое с первого источника 13 опорного напряжения, первый составной регулирующий элемент 6, управляемый первым операционным усили- 30 телем 4 и первым буферным транзистором 5, начинает работать как ограничитель напряжения на уровне 1,2-1,3 номинального выходного напряжения ст стабилизирующего устройства.

Таким образом, блок 2 защиты будет выполнять функции стабилизирующего устройства 1 до тех пор, пока не произойдет отключение блока 2 защиты вследствие самоблокировки. Самоблоки- 40 ровка наступает в том случае, если отказ стабилизирующего устройства несамовосстанавливающийся. Время задержки срабатывания самоблокировки определяется постоянной времени цепи 45 резистора 26 и конденсатора 27. Вторая блокирующая цепочка работает аналогичным образом, как и первая в блоке 7 ограничения. В момент включения второй блокирующей цепочки загорается индикатор 25 "Отказ СУ".

При нормальном режиме работы стабилизатора постоянного тока при нормальном токе нагрузки второй составной регулирующий элемент 10 в блоке 7 ограничения и первый составной регулирующий элемент 6, наход"щийся в блоке 2 зашиты, находится в насьпценном состоянии, таким образом, устройство в целом транслирует напряжение силовой шины распределения постоянно-. го тока, за исключением потерь на ненасыщенных регулирующих элементах

10, 6.

Напряжение насьпцения первого и второго составных регулирующих элементов 6, 10 может быть снижено до напряжения насьпцения одиночных силовых транзисторов за счет подключения соответственно дополнительных источников напряжения, которые компенсируют дополнительные падения напряжения, вносимые составными транзисторами первого и второго регулирующих элементов 6, 10. формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения по авт. св. Р 773606, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены блок ограничения перенапряжений и сверхтоков с клеммой для подключения дистанционного управления, на выходе которого включен конденсаторный накопитель энергии, блок ограничения перенапряжений и сверхтоков состоит из последовательно включенных в силовую шину датчика тока, ограничителя на составном ограничительном транзисторе, согласующего транзистора, дифференциального усилителя, источника эталонного напряжения, входного и выходного резистивных делителей напряжения и усилительного транзистора, причем согласующий транзистор включен между управляющим входом составного ограничительного транзистора и общей шиной, а к управляющему входу согласующего транзистора подключен выход дифференциального усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен выход источника эталонного напряжения, а к инвертирующему входу подключен выход выходного резистивного делителя напряжения и через развязывающий диод подключен выход входного резистивного делителя напряжения, который подключен к силовой шине через коллекторно-эмиттерный переход усилительного транзистора, базоэмиттерный переход которого подключен па. раллельно датчику тока, а выводы питания дифференциального усилителя и источника эталон.ного напряжения соот1515154

Составитель, С. Горбачева

Техред JI..Олийнык Корректор M Васильева

Редактор M. Циткина

Заказ 6277/46 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101 ветственно подключены к входу дистанционного управления и общей шине, 2. Стабилизатор по п. 1, о т л и5 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения отключения стабилизатора при длительном ограничении пускового тока сверх времени, обеспечивающего заряд конденсаторного накопителя энергии, в блок ограничения введена первая времязадающая блокирующая цепочка с индикатором "Перегрузка по току", включенная между клеммой для подключения дистанционного управления и общей шиной, содержащая последовательно включенные коллекторноэмиттерный переход первого транзистора, первый резистор и первый конденсатор, причем база первого транзистора соединена с выходом первого делителя напряжения, включенного между клеммой для подключения дистанционного управления и выходом дифференциального усилителя, а общая точка первого резистора и первого конденсатора через первый блокирующий диод подключена к инвертирующему входу дифференциального усилителя.

3. Стабилизатор по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения отключения стабилизатора после определенного момента времени, в течение которого происходило ограничение напряжения на безопасном уровне на выходе стабилизатора, в операционный усилитель блока защиты от перенапряжений введена вторая времязадающая блокирующая цепочка с индикатором

"Отказ СУ", включенная параллельно выводам питания операционного усилителя, содержащая последовательно включенные коллекторно-эмиттерный переход второго транзистора, второй резистор и второй конденсатор, причем база второго транзистора соединена с выходом второго делителя напряжения, включенного между силовой шиной и выходом операционного усилителя, а общая точка резистора и конденсатора через второй блокирующий диод подключена к инвертирующему входу операционного усилителя.