Устройство для защиты нагрузки от перенапряжения в сети постоянного тока

 

Использование1 в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, большой надежности и с высоким КПД Сущность изобретения: устройство содержит регулирующий управляющий и исполнительный транзисторы, блок управления, двухобмоточный и трехобмоточный трансформаторы выпрямительный мост, оптоэлектронный прибор, два резистора, стабилитрон, два дополнительных выпрямителя, два диода дроссель и конденсатор Обеспечивается непрерывное питание нагрузки Радиатор регулирующего элемента уменьшается Надежность устройства повышается 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 05 F 1/569

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О СО

О (21) 4706185/07 (22) 15,06,89 (46) 23.07.92, Бюл. N. 27 (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" (72) Ю.Н.Снегирев и B.Ï.ÏàâëoB (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1339742, кл. Н 02 Н 1/20, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N 631908, кл. G 05 F 1/569, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ ПОСТОЯНН.ОГО ТОКА

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

Известно устройство для защиты нагрузки, содержащее регулирующий и управляющий транзисторы, блок управления, резистор и нагрузку. Регулирующий транзистор включен последовательно в одну из силовых шин, а блок управления, включенный параллельно входу, выходом соединен с базой управляющего транзистора, который соединен выходом с базой регулирующего транзистора. Резистор включен параллельно база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее регулирующий и управляющий транзисторы, блок управления, первый резистор, при этом регулирующий транзистор включен последовательно в одну из силовых шин, блок управления выходом соединен с базой управляющего транзистора, который соединен выходом с Ы» 1749891 А1 (57) Использование: в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, большой надежности и с высоким КПД. Сущность изобретения: устройство содержит регулирующий управляющий и исполнитвльный транзисторы, блок управления, двухобмоточный и трехобмоточный трансформаторы. выпрямительный мост, оптоэлектронный прибор, два резистора, стабилитрон, два дополнительных выпрямИтеля, два диода. дроссель и конденсатор. Обеспечивается непрерывное питание нагрузки. Радиатор регулирующего элемента уменьшается. Надежность устройства повышается. 1 ил. базой регулирующего транзистора, первый резистор включен: параллельно база-эмиттерному переходу "регулирующего" транзистора.

Однако это устройство имеет низкую надежность за счет низкого КПД и, следовательно, тяжелого режима работы элементов, обусловленного линейным режимом работы. Для больших мощностей нагрузок ухудшаются массогабаритн ые показател и за счет увеличЕния радиатора регулирующего элемента, Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения непрерывного питания нагрузки с поддержанием номинального напряжения на выходе. повышения КПД и улучшения массогабаритных характеристик, Для этого в предлагаемое устройство, содержащее регулирующий и управляющий транзисторы, блок управления, первый резистор, при этом регулирующий транзистор включен последовательно в одну из силовых шин, блок управления выходом соединен с

1749891 базой управляющего транзистора, который соединен выходом с базой регулирующего транзистора, первый резистор включен параллельно база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, введены двухобмоточный и трехобмоточный трансформаторы, выпрямительный мост, исполнительный транзистор, оптоэлектронный прибор, ограничительный резистор, второй резистор, стабилитрон, два дополнительных выпрямителя, диод, конденсатор, дроссель и коммутирующий диод, при этом коммутирующий диод подключен катодом к точке соединения эмиттера регулирующего транзистора и первого вывода дросселя, второй вывод которого через вторичную обмотку двухобмоточного трансформатора соединей с анодом диода, катодом подключенного к выходному выводу конденсатора и блока управления, включенным между выходным выводом и общей шиной, первичная обмотка двухобмоточного трансформатора через выпрямительный мост подключена к введенным выводам для подключения источника переменного напряжения, выход выпрямительного моста подключен параллельно коллекторно-эмиттерной цепи исполнительного транзистора, который базой через резистор соединен с положительным выводом первого дополнительного выпрямителя, а через фотоприемник оптоэлектронного прибора — с отрицательным выводом этого выпрямителя, второй дополнительный выпрямитель подключен положительным выводом к коллектору управляющего транзистора, а отрицательным выводом соединен с положительным входным выводом, последовательная цепочка из светодиода оптоэлектронного прибора, ограничительного резистора и стабилитрона включена между входным выводом и общей шиной, при этом входы дополнительных выпрямителей подключены к вторичным обмоткам трехобмоточного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выводам для подключения источника переменного тока, На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства, Устройство содержит регулирующий 1 и уп ра вля ющий 2 транзисторы, блок уп равления 3, первый резистор 4 и нагрузку 5. При этом регулирующий транзистор 1 включен последовательно в одну из силовых шин, а блок управления 3 выходом соединен с базой управляющего транзистора 2, который соединен выходом с базой регулирующего транзистора 1. Первый резистор 4 включен параллельно база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора 1, В устройство введены двухобмоточный

6 и трехобмоточный 7 трансформаторы, вы5 прямительный мост 8, исполнительный транзистор 9, оптоэлектронный прибор 10, ограничительный резистор 11, второй резистор 12, стабилитрон 13, два дополнительных выпрямителя 14 и 15, первый диод 16, 10 второй коммутирующий диод 17, конденсатор 18 и дроссель 20. При этом второй коммутирующий диод 17 подключен катодом к точке соединения эмиттера регулирующего транзистора 1 и первого вывода дросселя

15 20, второй вывод которого соединен с началом вторичной обмотки 19 двухобмоточного трансформатора 6, конец которой соединен с анодом включенного последовательно диода 16, катодом подключенного к конденса20 тору 18. Блок управления 3 включен между выходным выводом и общей шиной. Первичная обмотка 21 двухобмоточного трансформатора 6 через выпрямительный мост 8 подключена к введенным выводам для под25 ключения источника переменного напряжения. При этом выход выпрямительного моста 8 подключен параллельно коллекторэмиттерной цепи исполнительного транзистора 9, который базой через второй

30 резистор 12 соединен с положительным выводом дополнительного выпрямителя 15, а через фотоприемник оптоэлектронного прибора 10 — с отрицательным выводом этого выпрямителя. Дополнительный выпрями35 тель 14 подключен положительным выводом к коллектору управляющего транзистора 2, отрицательным выводом соединен с положительным входным выводом устройства, Последовательная цепочка из светодиода

40 оптоэлектронного прибора 10, ограничительного резистора 11 и стабилитрона 13 шунтирует силовой вход устройства. Входы дополнительных выпрямителей 14 и 15 подключены к вторичным обмоткам трехобмо45 точного трансформатора 7, Первичная обмотка этого трансформатора соединена с вхбдом питания сети переменного тока.

Устройство работает следующим образом, 50 При нормальном напряжении питающей сети и напряжении на нагрузке 5 регулирующий 1 и управляющий 2 транзисторы открыты до насыщения напряжением, поступающим с выпрямителя 14. На переходе

55 коллектор — эмиттер регулирующего транзистора 1 очень небольшое падение напряжения, При этом открыт исполнительный транзистор 9 напряжением, поступающим через резистор 12. На нагрузке 5 поддерживается номинальное напряжение питающей

1749891

40 положительное напряжение, отпирая по- 45 следний, и на первичную обмотку 21 транс50

55 сети (согласно ГОСТ) путем компенсации падения напряжения на регулирующем транзисторе и дросселе 20 и путем подачи дополнительного напряжения с трансформатора 6, Это вол ьтдобавочное напряжение выпрямляется диодом 16 и сглаживается конденсатором 18. При перенапряжении в питающей сети выходит из режима насыщения ключевой стабилизатор понижающего типа, настроенный приблизительно на среднее напряжение броска напряжения в питающей сети (возможное по ГОСТ) при перенапряжении. Ключевой стабилизатор понижающего типа в устройстве защиты состоит из транзисторов 1, 2, блока управления 3, резистора 4, коммутирующего диода

17, накопительного дросселя, состоящего из дросселя 20 и обмотки 19 трансформатора 6, включенных последовательно. При этом блок управления 3 может быть выполнен по известным схемам.

При этом при перенапряжении пробивается стабилитрон 13 и источник света оптоэлектронного прибора 10 получает питающее напряжение. Срабатывает фотоприемник оптоэлектронного прибора 10 подавая через фотоприемник минусовое запирающее напряжение на базу транзистора

9, запирая его, давая возможность вторичной обмотке 19 трансформатора 6 функционировать как накопительный дроссель ключевого стабилизатора совместно с дросселем 20, так как транзистор 9 заперт, напряжение на первичную обмотку 21 трансформатора 6 не поступает. При перенапряжении в питающей сети напряжение на нагрузке 5 поддерживается в заданном значении ключевым стабилизатором. По окончании перенапряжения ключевой стабилизатор переходит в режим насыщения, обесточивая источник света оптоэлектронного прибора 10. Фотоп риемник оптоэлектронного прибора 10 запирается, На базу транзистора 9 через резистор 12 поступает форматора 6 поступает питающее напряжение. Устройство защиты будет функционировать в режиме работы при номинальном напряжении сети, т.е. стабилизатор будет находиться в режиме насыщения с добавочным напряжением, компенсирующим падение напряжения на регулирующем транзисторе 1 и дросселе 20, снимаемым с трансформатора 6. Таким образом повышается надежность путем обеспечения непрерывного питания нагрузки..

При этом КПД повышается на 20 — 40%, Для некоторого вида радиотехнической аппаратуры, особенно бортовой, имеет большое

25 значение уменьшение массы и габаритов. В предложенном устройстве уменьшаются массогабаритные характеристики главным образом за счет уменьшения радиатора регулирующего элемента и совмещения функций трансформатора 6, работающего как трансформатор и накопительный дроссель совместно с дросселем 20 в составе ключевого стабилизатора.

Формула изобретения

Устройство для защиты нагрузки от перенапряжения в сети постоянного тока, содержащее регулирующий и управляющий транзисторы, блок управления, первый резистор, при этом регулирующий транзистор включен последовательно в одну из силовых шин, блок управления выходом соединен с базой управляющего транзистора, который соединей выходом с базой регулирующего транзистора, первый резистор включен nàраллельно база-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения непрерывного питания нагрузки с поддержанием номинального напряжения на выходе, повышения КПД и улучшения массогабаритных характеристик, в него введены двухобмоточный и трехобмоточный трансформаторы, выnðÿмительный мост, исполнительный транзистор, оптоэлектронный прибор, ограничительный резистор, второй резистор, стабилитрон, два -дополнительных выпрямителя, первый диод, второй коммутирующий диод, конденсатор и дроссель, причем второй коммутирующий диод подключен катодом к точке соединения эмиттера регулирующего транзистора, к первому выводу дросселя, второй вывод которого через вторичную обмотку двухобмоточного трансформатора соединен с анодом первого диода, катодом подключенного к выход- . ному выводу конденсатора, и блок управления, включенный между выходным выводом и общей шиной, первичная обмотка двухобмоточного трансформатора через выпряMèòåëüный мост подключена к введенным выводам для подключения источника переменного напряжения, выход выпрямительного моста подключен параллельно коллекторно-эмиттерной цепи исполнительного транзистора, который базой через резистор соединен с положительным выводом первого дополнительного выпрямителя, а через фотоприемник оптоэлектронного прибора — с отрицательным выводом этого выпрямителя, второй дополнительный выпрямитель подключен положительным выводом к коллектору управляющего транзистора, а отрицатель1749891

Составитель Ю.Снегирев

Техред М,Моргенгал Корректор A,9сауленко

Редактор Т,Иванова

Заказ 2596 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, yn,Гагарина, 101 ным выводом соединен с положительным входным выводом, последовательная цепочка из светодиода оптоэлектронного прибора, ограничительного резистора и стабилитрона включена между входным выводом и общей шиной, при этом входы дополнительных выпрямителей подключены к вторчным обмоткам трехобмоточного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к

5 выводам для подключения источника переменного тока,