Стабилизатор напряжения с защитой от токовой перегрузки

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности стабилизатора путем защиты его от токовых перегрузок0 Стабилизатор содержит последовательно соединенные регулирующий элемент 1, дроссель 2 с замыкающим диодом 21, двухвыходной датчик тока 3 и выходной конденсатор„ При перегрузке по току сигналом с первого выхода датчика тока 3 включается первый управляющий транзистор 13, через оптрон 18 конденсатор 20 подключается к управляющему входу регулирующего элемента 1 и точке соединения регулирующего элемента 1 и дросселя 2 Стабилизатор переходит из непрерывно о в импульсный режим работы При дальнейшем увеличении перегрузки сигнал с второго выхода датчика тока 3 включает второй управляющий транзистор 17 и через оптрон 14 выдается сигнал на отключение регулирующего элемента 1„ 1 ил,

СОЮЗ СОЕЕтСНИХ социмистичесних

РЕСПУБЛИК

„.SUÄÄ1644113

А1 (51)5 С 05 F 1/573

"Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный номитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ МНТ СССР (21) 4475829/07 (22) 22 08,88 (46) 23.04.91,, Бюл. 15 (72) Ю,Н, Снегирев и R.Í. Павлов (53) 621.316.722.1(088.8-) (56) Информационный лист Y - 73-0502.

ВИМИ. 19 74 .

Авторское свидетельство СССР

Н - 334563, кл„. 0 05 F 1/56, 1972, (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАИ1ТОЙ

ОТ ТОКОВОЙ ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение надежности стабилизатора путем защиты его от токовых перегрузок, .Стабилизатор содержит

Г Ф

2 последовательно соединенные р егулирующий элемент 1, дроссель 2 с замыкающим диодом 21, двухвыходной датчик тока 3 и выходной конденсатор, Прй перегрузке по току сигналом с первого выхода датчика тока 3 включается первый управляющий транзистор 13, через оптрон 18 конденсатор

20 подключается к управляющему входу регулирующего элемента 1 и точке соединения регулирующего элемента 1 и дросселя 2. Стабилизатор переходит из непрерывного в импульсный режим работы При дальнейшем увеличении перегрузки сигнал с второго выхода датчика тока 3 включает второй управляющий транзистор 17 и через оптрон 14. выдается сигнал на отключение регулирующего элемента 1. 1 ил, 164411

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в.устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повьппение надежности путем защиты от токовых перегрузок.

На чертеже приведена схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит последовательно включенные в силовую шину регулирующий элемент 1, дроссель 2, двухвыходной датчик 3 тока, на первом 4 и втором 5 элементах и выходной конденсатор 6, управляюший вход регулирующего элемента 1 через первый резистор 7 соединен с коллекто-, ром транзистора 8 усилителя постояннОгО TQEa basa кОтОрого подключена к выходу делителя выходного напряжения на резисторах 9 и 10, а эмиттер — к выходу источника основного напряжения на стабилитроне 11 и втором резисторе 12, первый управляющий транзистор 13 подключен эмиттерным переходом к первому выходу датчика 3 тока (к элементу 4), а коллектором через фотоизлучатель онтрона 14 и первый ограничительный резистор 15 первого исполнительного элемента — к общей шине, фотоприемник оптрона 1 4 через второй ограничительный резистор 16 включен bIezpу общей шиной и управляющим входом

35 регулирующего элемента 1, второй управляющий транзистор 17 подключен эмиттерным переходом к второму выходу датчика тока на последовательно соединенных элементах 4 и 5, лектором — к общей шине через фотоизлучатель оптрона 18 и ограничитель- . ный резистор 19 второго исполнительного элемента, фотоприемник оптрона

18 через конденсатор 20 включен меж45 ду управляющим входом регулиру1ащего элемента 1 и точкой сс единения регуч лирующего элемента 1 с дросселем и первым выводом диода 21 другой вывод которого подключен к общей

50 шине, а дополнительный вход регулирующего элемента 1 соединен с общей шиной через третий резистор 22.

Стабилизатор работает следующим образом.

Питающее напряжение через регу55 лирующий элемент 1, дроссель 2 и датчик 3 тока поступает в нагрузку

23. Снимаемое с выхода напряжение

3 1 поступает через делитель обратной связи на резисторах 9 и 10 на базу усилителя постоянного тока на транзисторе 8. В усилителе постоянного тока напряжение сравнивается с опорным напряжением, снимаемым со стабилитрона 11, усиливается и подается на управляющий вход регулирующего элемента 1. Последний работает в линейном режиме, т„е, работает как управляемое сопротивление, и вся избыточная мощность источника выделяется на нем. Рабочая точка при этом находится в среднем участке нагрузочной характеристики и может занимать любое промежуточное положение. Такой режим характеризуется более низким КПД, чем импульсный режим, но зато пульсации выходного напряжения имеют низкие значения.

В нормальном режиме работы (когда нет перегрузки) падения напряжения на элементе 4, а также элементах

4 и 5 (общем сопротивлении) датчика

3 тока недостаточно для отпирания управляющих транзисторов 13 и 17.

Датчик 3 тока может быть выполнен на различных элементах и по различным схемам. При возрастании тока нагрузки и достижении заданного тока перегрузки, что задается, например, суммарным сопротивлением элементов 4 и 5 датчика 3 тока, отпирается транзистор 17 и через его коллекторно-эмиттерный переход получает питание источник света оптрона 18. При этом срабатывает его фотоприемник, подключая конденсатор 20 к базе регулирующего элемента 1, Стабилизатор переходит в импульсный режим работы, и рассеиваемая мощность на нем значительно уменьшается„ При работе стабилизатора в режиме непрерывного тока напряжение на датчике 3 тока значительно меньше, чем у стабилизатора,. работающего в режиме прерывистого тока и недостаточно для срабатывания транзистора 13 и оптрона 14, В таком режиме стабилизатор работает, пока не снизится или не возрастет ток перегрузки. В импульсном режиме стабилизатор может работать продолжительное время, так как рассеиваемая мощность значительно снижена, однако пульсации выходного напряжения. возрастают. Импульсный режим работы обеспечивает1644113 ся временем заряда и разряда конденсатора 20 и диодом 21, выполняющим роль коммутирующего диода. Время разряда конденсатора 20 регулируется транзистором 8 усилителя постоянного тока в зависимости от выходного напряжения. В этом режиме регулирующий элемент 1 работает как переключатель, которьп, периодически замыкаясь, пропускает ток, а затем размыкается. В первый момент, когда конденсатор 20 разряжен, маломощньп транзистор регулирующего элемента

1 открыт, а мощный транзистор закрыт и находится в таком состоянии до тех пор, пока заряжается конденсатор 20, Его заряц происходит по цепи: плюс источника, нагрузка, датчик 3 тока, дроссель 2, конденсатор 20, фотоприемник оптроня 18, база-эмиттер маломощного транзистора регулирующего элемента 1, минус источника. Когда конденсатор 20 зарядится, происходит лавинообразный процесс опрокидывания и маломощный транзистор закрывается, а мощный транзистор открывается.При этом конденсатор 20 начинает разряжаться по цепи: конденсатор 20, фотоприемник оптрона

18, резистор 7, коллектор-эмнттер транзистора 8, стабилитрон 11, нагрузка, датчик 3 тока, дроссель 2, конденсатор 20. При достижении нулевого потенциала на конденсаторе 20 маломощный транзистор регулирующего элемента 1 выходит из отсечки в активную область, После этого происходит снова процесс опрокидывания, в конце которого маломощный транзистор регулирующего элемента 1 открывается, а мощный транзистор запирается.

В случае снижения тока нагрузки стабилизатор переходит в нормальный режим работы, т.е работает снова в линейном режиме, При этом закрываются транзистор 17 и оптрон 18. В случае возрастания тока нагрузки и достижения заданного допустимого значения большого тока перегрузки или короткого замыкания, что задается элементом 4 датчика 3 тока, срабатывает транзистор l3 и источник света оптрона I4 получает питание„ Срабатывает его фотоприемник, соединяя базу маломощного транзистора регулирующего элемента 1 через резистор 16

1О

55 с общей шиной. При этом открывается маломощный и запирается мощный транзисторы регулирующего элемента 1.

Запирание регулирующего элемента 1 приводит к обесточиванию нагрузки, т,е. обеспечивается ее защита.

Ф о р м у л а и з обретения

Стабилизатор напряжения с защитой от токовой перегрузки, содержащий последовательно включенные в силовую шину регулирующий элемент и дроссель, управляющий вход регулирующего элемента через первый резистор подключен к коллектору транзистора усилителя постоянного тока, база. которого соепинена с выходом делителя напряжения, включенного параллельно выходному конденсатору, я эмиттер подключен к выходу источника опорного напряжения на втором резисторе и стабилитроне, дополнительный вход регулирующего элемента через третий резистор соединен с общей шиной, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьш ения надежности путем защиты от токовых перегрузок, в него введены двухвыходной датчик тока, двя управляющих трянзисторя, двя исполнительных элемента на оптронах, диод, конденсатор, причем датчик тока включен в выходную шину, диод включен между общей шиной и точкой соединения регулирующего элемента и дросселя, первьп управляющий транзистор подключен эмиттерньIM переходом к первому выходу датчика тока, а коллектором через Ьотоизлучятель оптрона и первый ограничительнь резистор первого исполнительного элемента — к общей пп не, фотоприемник оптрона первого исполнительного элемента через второй ограничительный резистор включен между общей пптной и управляющим входом регулирующего элемента, второй упрявляюппш транзистор подключен эмиттерным переходом к второму выходу датчика тока, а коллектором через фотоизлучятель оптрона и ограничительный резистор второго исполнительного элемента к общей шине, фото приемник оптрона второго исполнительного элемента через конденсатор включен между управляющим входом регулир юшего элемента и точкой соединения дросселя с регулирующим элементом