Устройство для защиты источников питания

 

Использование: в источниках вторичного питания для питания радиоэлектронной аппаратуры в безопасном режиме работы силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напряжений. Сущность изобретения: устройство содержит силовой транзистор 1, делитель напряжения на резисторах 2 и 3, управляющий транзистор 4, источник 5 тока. В устройство введены нелинейный датчик 6 тока и элемент 7 смещения . При напряжении с датчика 6 тока большем порогового значения и при малых значениях напряжения коллектор - эмиттер (кэ) транзистора 1 открывается транзистор 4, что приводит к ограничению выходного тока. При увеличении напряжения кэ транзистора 1 часть этого напряжения суммируется с напряжением датчика 6, и ограничение тока наступает при меньших значениях тока нагрузки. 4 ил. сл С l & со 3 Фиг/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 F 1/569

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4723798/07 (22) 26,07.89 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (71) Н аучно-исследо в а тел ьский институт

"Букон". Производственного объединения

"Катион" (72) А.Л,Глухенький и Г,Х.Мельник (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 546870, кл. G 05 F 1/569, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1348945, кл. Н 02 Н 9/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ (57) Использование: в источниках вторичного питания для питания радиоэлектронной аппаратуры в безопасном режиме работы

„„,Я „„1746370 А1 силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напряжений. Сущность изобретения: устройство содержит силовой транзистор 1, делитель напряжения на резисторах 2 и 3, управляющий транзистор 4, источник 5 тока. В устройство введены нелинейный датчик 6 тока и элемент 7 смещения. При напряжении с датчика 6 тока большем порогового значения и при малых значениях напряжения коллектор — эмиттер (кэ) транзистора 1 открывается транзистор

4, что приводит к ограничению выходного тока. При увеличении напряжения кэ транзистора 1 часть этого напряжения суммируется с напряжением датчика 6, и ограничение тока наступает при меньших значениях тока нагрузки. 4 ил.

1746370

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для защиты сила- 5 вых транзисторов от перегрузок, содержащее делитель входного напряжения, линейный датчик тока и нелинейный датчик коллекторного напряжения силового транзистора и дифференциальный усилитель. 10

Недостатком устройства является сложность нелинейного датчика коллекторного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является 15 устройство для защиты источника питания от токовых перегрузок при включении нагрузки, содержащее силовой транзистор, змиттер которого через последовательно соединенные первый резистОр и нагрузку 20 подключен к шине нулевого потенциала источника питания, база силового транзистора подключена к коллектору управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к общей точке соединения первого резистора 25 и нагрузки, база транзистора управления подключена к первому выводу второго резистора и через третий резистор (представляющий делитель напряжения) — к эмиттеру силового транзистора, между коллектором 30 и базой которого подключен источник тока, коллектор силового транзистора подключен к источнику питания, В этом устройстве с ростом напряжения между коллектором и эмиттером силового 35 транзистора возрастает напряжение на базе управляющего транзистора, что вызывает уменьшение тока базы силового транзистора и, следовательно, его выходного тока. Характеристика ограничения явля- 40 ется линейной с отрицательным наклоном.

Недостатком известного устройства является то, что оно не может обеспечить безопасный режим работы силового транзистора в широком диапазоне выход- 45 ных токов и напряжений, так как его максимальный выходной ток находится в линейно падающей зависимости от коллекторного напряжения силового транзистора, а для непревышения максимальной рассеивае- 50 мой мощности зта зависимость должна быть близкой к гиперболической.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения безопасности режима работы силового 55 транзистора в широком диапазоне выходных токов и напряжений, Цель достигается тем, что в устройство для защиты источников питания, содержащее управляющий транзистор, коллектор которого подключен к точке соединения выхода генератора тока управления и базы силового транзистора, а база — к выходу делителя наllðÿæåния, Bêëþ÷åнного параллельно переходу коллектор — эмиттер силового транзистора, введены нелинейный датчик тока и элемент смещения, при этом к одному выводу нелинейного датчика тока подключен эмиттер силового транзистора и делитель напряжения, а к другому один из выходных выводов и первый вывод элемента смещения, второй вывод которого подключен к эмиттеру управляющего транзистора, Сопоставительный анализ с известным устройством показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых блоков: нелинейного датчика тока, элемента смещения и их связями с остальными элементами схемы.

На фиг,1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — пример выполнения нелинейного датчика тока с несколькими изломами характеристики ограничения; на фиг.3 — вариант датчика тока на транзисторе; на фиг.4— область нормальной работы силового транзистора (кривая 1), Кроме того, на фиг,4 гредставлена зависимость максимального тока нагрузки от напряжения коллектор — эмиттер силового транзистора при работе с линейным датчиком тока (кривая 2) и зависимость максимального тока нагрузки от напряжения коллектор — эмиттер силового транзистора при работе с нелинейным датчиком тока по схеме фиг.1 или 3 (кривая 3) и по схеме фиг,2 (кривая 4).

Устройство защиты источников питания (фиг.1) содержит силовой транзистор 1, коллектор которого соединен с входом устройства и делителем напряжения на первом 2 и втором 3 резисторах, средней точкой подключенным к базе управляющего транзистора 4, Коллекторная цепь управляющего транзистора соединена с базой силового транзистора 1 и через последовательно включенный источник 5 тока с входом устройства. Эмиттер силового транзистора 1 соединен с вторым выводом резистора 3 делителя напряжения и входом нелинейного датчика 6 тока, выход которого соединен с одним из выходных выводов устройства и через последовательно включенный элемент 7 смещения — с эмиттером управляющего транзистора 4.

Нелине.-ейный датчик 6 тока вып:анен на диоде 8, включенном параллельно резистору 9, и последовательно соединенном с этой цепочкой резисторе 10, 1746370

Опор = О1+ КОкэ

Uкэ

Опро Ug 1 " Окэ

1огр R10 R1o

Опра К U«a

Rg + R1o Rg + R1o

Вариант выполнения нелинейного датчика 6 тока, содержащего диоды 11 и 12 и последовательно включенные резисторы

13 — 16, позволяет получить несколько изломов на характеристике ограничения, т:е, болееточную апроксимацию гиперболической кривой, приведен на фиг,2;

На фиг,3 приведен вариант выполнения датчика тока на резисторах 17 и 18, составляющих базовый делитель, и резисторе 19, включенном последовательно в коллекторную цепь транзистора 20.

Устройство для защиты источников тока работает следующим образом.

Пока падение напряжения на датчике 6 тока не превышает порогового значения

Опор управляющий транзистор 4 закрыт и не влияет на работу силового транзистора 1.

Когда же напряжение датчика тока превысит пороговое значение, транзистор 4 открывается и начинается ограничение выходного тока. Эта картина наблюдается при малых напряжениях Окэ силового транзистора 1, При увеличении напряжения U« часть этого напряжения КО«э (где К вЂ” коэффициент передачи делителя, образованного резисторами 2 и 3) суммируется с напряжением датчика 6 и ограничение тока поступает при меньших значениях тока нагрузки.

Из условия ограничения где U1 — напряжение снимаемое с датчика 6 тока с Учетом значений О = Ippp (Rg + R1o) длЯ малых токов;

U; =!огр R1O+ ОО ДЛЯ бОЛЬШИХ ТОКОВ, где 1огр — ограничиваемое значение така нагрузки;

Rg и R1o — сопротивление резисторов 9 и 10 соответственно;

Од — падение напряжения на открытом диоде 8, определим значение максимального тока нагрузки при малых значениях Окэ а также при больших значениях Окэ

Иэ приведенных выражений для I«p видно, что крутизна спада 1о р больше при малых значениях Окэ. Точку излома,. т,е. перехода от крутого участка характеристики к более пологому можно определить из выражения с учетом того, что в точке излома Ug = игр

Rg.

Применив более сложную схему датчика тока (фиг.2), можно получить характери5 стику ограничения, состоящую из трех отрезков (две точки излома), а при подборе элементов из четырех отрезков (три точки излома). что позволяет более точно апроксимировать гиперболическую кривую.

10 Если, например, В1з> R4 > R6, то координаты точек излома для датчика по схеме фиг.2 определяются по формулам:

15 Перва точка: 1 — < + <

О, 13 14

Опор Оо(1 + )

R15 + 16 кэ

Вторая точка: 1 —

Uä Й1з

U U

30 Третья точка: It< — о +

R13 R15

Опор — Оо(2+ < + < )

R16 16 13 14

Таким образом, в предлагаемом устройстве можно обеспечить широкий диапазон выходных токов и напряжений, гарантируя невыход режима работы силового транзистора эа пределы безопасной области(кри. вые 3 и 4 на фиг.4).

Нелинейный датчик тока (фиг.З) работает как и диодный на фиг,1 с одной точкой излома. Роль резистора 19 в нем может выполнять сопротивление перехода коллектор — эмиттер транзистора 20. Точно так же роль резистора 10 в варианте датчика 6 на фиг,1 может выполнять дифференциальное сопротивление открытого диода 8.

Формула изобретения

Устройство для защиты источников питания, содержащее управляющий транзистор, коллектор которого подключен к точке соединения выхода генератора тока управления и базы силового транзистора, а база — к выходу делителя напряжения. включенного параллельно переходу коллектор— эмиттер силового транзистора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения

1746370 подключен эмиттер силового транзистора и делитель напряжения, а к другому один из выходных выводов и первый вывод элемента смещения, второй вывод которого под5 ключен к эмиттеру управляющего транзистора.

Лкмдк л ь <С г Составитель И,Глухенький

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор 3.Сал ко

Редактор Г,Гербер

Заказ 2395 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 надежности путем обеспечения безопасности режима работы силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напряжений, в него введены нелинейный датчик тока и элемент смещения, при этом к одному выводу нелинейного датчика тока

0) 1