Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 05 F 1/569

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1156036 (21) 4845328/07 (22) 02.07.90 (46) 07.04.92. Бюл. ¹ 13 (71) Н ауч но-исследо ва тел ьс к ий институт электротехники (72) Г.Л. Галактионов, Л.Г. Галактионов, А.С. Салов и В.Г. Теодорович (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1156036, кл, G 05 F 1/569, 1985. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ OT КОРОТКИХ

ЗАМ Ы КАН ИЙ (57) Использование: в источниках питания электрорадиоаппаратуры с высокой эксплуИзобретение относится к электротехнике, может быть использовано в источниках питания электрорадиоаппаратуры и появляется усовершенствованием устройства по авт.св. ¹ 1156036.

Цел ь изобретения — по вы ш ение эксплуатационной надежности в режиме работы с электродвигателем путем организации пусковой токовой цепи на пеоиод включения электродвигателя и отключения ее после выхода электродвигателя на режим вращения ротора.

На чертеже изображена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения с защитой от коротких замыканий.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, коллектор которого соединен с входнцым, а эмиттер — с выходным вводом.

Параллельно коллекторно-базовому пере,, Ы,, l725206 А2 атационной надежностью. Сущность изобретения: устр-во содержит. собственно стабилизатор с регулирующим транзистором и измерительно-усилительным узлом обратной связи и узел защиты на делителе напряжения, диоде и согласующем элементе. B устр-во введены пусковые транзистор и резистор, дополнительный делитель напряжения, электронный ключ, элемент ИЛИ вЂ” НЕ, компаратор и источник опорного напряжения. Введение этих элементов позволяет надежно эксплуатировать устр-во в режиме его работы с электродвигателем. На период включения электродвигателя образуется пусковая цепь, которая после выхода на режим вращения ротора отключается, 1 ил. ходу подключен токозадающий резистор 2, Измерительно-усилительный узел 3 обратной связи своими входом и выходом относительно общей шины соединен соответственно с выходным выводом и базой регулирующего 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 — с входным выводом. Катод диода 6 соединен с входным выводом, а его анод — co средним выводом делителя 5 и с первым входом согласующего элемента 7 (например, ТТ-логики) типа ИНЕ, выход которого соединен относительно общей шины с входами исполнительных элементов НЕ 8 и И вЂ” НЕ 9 соответственно.

Коллекторный выход исполнительного элемента НЕ 8 подключен к базе регулирующего транзистора 1 через резистор 10. Второй

1725206

15 вход исполнительного элемента 9 соединен через интегрирующее устройство 11 с выходным выводом.

Выход исполнительного элемента 9 (например ТТ логики) типа И вЂ” НЕ соединен своим открытым коллекторным выходом относительно общей шины с базой регулирующего транзистора 1, Источник 12 опорного напряжения выполнен иэ последовательно соединенных резистора 13 и стабилитрона 14, причем вывод резистора

13 соединен с входным выводом, вывод стабилитрона 14 — с общей шиной, а точка их соединения — с первым входом компаратора 15, второй вход которого подключен к выходному выводу, а выход- к первому входу элемента ИЛИ вЂ” НЕ 16, второй вход которого соединен с выходом интегрирующего устройства 11, а выход — с управляющим входом электронного ключа 17, состоящего из базового резистора 18 и транзистора 19, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор — через дополнительный резистивный делитель 20 напряжения к коллектору регулирующего транзистора 1 и к эмиттеру пускового транзистора 21, база которого соединена со средним выводом дополнительного резистивного делителя 20 напряжения, а коллектор — через пусковой резистор 22 к выходному выводу.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора напряжения U x на выходе интегрирующего устройства 11 напряжение начинает медленно возрастать от нуля до значения логической "1" (2,4 — 4,5) В, следовательно, на втором входе исполнительного элемента 9, соединенном с выходом интегрирующего устройства 11, в течение некоторого времени, зависящего от постоянной времени интегратора 11, поддерживается "О". Выходной транзистор исполнительного логического элемента И-НЕ 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, в момент включения стабилизатора 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 диода и последовательно с ним вклю енных обмоток двигателя во много раз меньше сопротивления резистивного делителя 5 напряжения (номиналы сопротивлений делителя выбираются из условия обеспечения максимального

КПД), то потенциал средней точки последнего снижается до уровня "О", что обеспечивает получение выходного напряжения элемента

И вЂ” НЕ 7, соответствующего уровню "1".

На втором входе элемента И-НЕ, соединенном с выходом интегратора 11, в течение некоторого времени после включения сохраняется уровень "О". При этом выходной транзистор логического элемента HE 8 находится в режиме насыщения и база транзистора 1 через резистор 10 и элемент 8 соединена с общей шиной. Напряжение на базе регулирующего транзистора 1 снижается до минимального уровня, равного падению напряжения на резисторе 10, которым ограничивают ток, протекающий через регулирующий транзистор 1. Одновременно с катода диода 6 напряжение поступает на один из входов компаратора 15, а на другой его вход — опорный сигнал с источника 12 опорного напряжения, что обеспечивает получение выходного напряжения, соответствующего логическому "0" и поступающего на один из входов элемента

ИЛИ вЂ” HE 16. На другой вход элемента ИЛИ—

НЕ 16 в то же время также подается уровень

"О" с выхода интегрирующего устройства 11 и соответственно на его выходе устанавливается уровень логической "1", который включает электронный ключ 17, т.е, вводит в насыщение транзистор 19, и ток, протекающий через дополнительный резистивный делитель 20 напряжения, создает на его среднем выводе напряжение, которое вводит пусковой транзистор 21 в глубокое насыщение и регулирующий транзистор 1 шунтируется глубоконасыщенным пусковым транзистором 21 и пусковым резистором 22, образующими пусковую цепь; через которую протекает пусковой ток электродвигателя, по величине В несколько раз превы шающий номинал ьн ы й.

Созданный пусковой ток через пусковую цепь дает момент приведения ротора 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 резистивного делителя 5 напряжения становится равным уровню "1". На выходе интегрирующего устройства 11 за это время потенциал тоже возрастает до уровня "1", следовательно, на выходе элемента НЕ 7 появляется уровень "О". Элементы 8 и 9 надежно закрываются, регулирующий транзистор 1 пере1725206

55 ходит в режим стабилизации, и через него проходит номинальный ток, потребляемый электродвигателем. Одновременно с катода диода 6 повышенное напряжение, возникшее при вращении ротора двигателя, поступает на вход компаратора 16 и переводит его в противоположное состояние, т,е. на выходе его появляется уровень логической

"1", который в свою очередь меняет состояние элемента ИЛИ-НЕ 16, т.е. íà его выходе появляется уровень логического "0", который закрывает электронный ключ 17, т.е. транзистор 19 закрывается, ток через дополнительный резистивный делитель 20 прекращается. При этом пусковой транзистор 21 закрывается и этим разрывается пусковая цепь. Такое состояние поддерживается на все время работы электродвигателя, так как в это время возросший сигнал с интегрирующего устройства 11 до уровня логической "1" поступает на другой вход элемента ИЛИ вЂ” НЕ 16.

B случае короткого замыкания на выходе стабилизатора в рабочем состоянии потенциал на катоде 6 становится равным нулю относительно общей шины стабилизатора, диод открывается и на первом входе элемента И вЂ” НЕ 7 появляется уровень "0", на втором входе — уровень "1", Такое сочетание логических уровней на входах элемента И вЂ” НЕ 7 дает íà его выходе "1". На выходе интегрирующего устройства 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 регулирующего транзистора 1 шунтируется элементом 9 и напряжение на ней снижается почти до нуля. Регулирующий транзистор 1 надежно закрывается.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряже5 ния с защитой от коротких замыканий по авт.св. М 1156036, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности в режиме работы с электродвигателем путем организации пусковой

10 токовой цепи на период включения электродвигателя и отключения ее после выхода на режим вращения ротора, в него введены пусковой транзистор, пусковой резистор, дополнительный резистивный делитель на15 пряжения, электронный ключ, выполненный на транзисторе с базовым резистором, элемент ИЛИ-НЕ, компаратор и источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных резистора и ста20 билитрона, причем вывод резистора соединен с входным выводом, вывод стабилитрона — с общей шиной, а точка их соединения — с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходно25 му выводу, а выход — к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом интегрирующего элемента, а выход — с управляющим входом электронного ключа, в качестве которого ис30 пользован один из выводов базового резистора электронного ключа, другой вывод котооого подключен к базе транзистора электронного ключа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через

35 дополнительный резистивный делитель напряжения — с коллектором регулирующего транзистора и с эмиттером пускового транзистора, база которого соединена со средним выводом дополнительного резистивного

40 делителя, а коллектор через пусковой резистор — с выходным выводом.

1725206

50

Составитель Л. Галактионов

Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Редактор В. Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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