Устройство для защиты нагрузки от перенапряжения

 

Использование: в электротехнике, в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: устройство содержит блок задержки, пороговый элемент, формирователь импульсов управления, регулирующий и управляющий транзисторы, пороговую стабилитронно-резистивную цепочку, токозадающий и ограничительный резисторы, диодную матрицу. Устройство подключено между источником напряжения и нагрузкой. Устройство позволяет ограничить амплитуду переходного процесса в заданных пределах. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиолокационных станциях, телевизионных и других системах, содержащих электронные (полупроводниковые) приборы, формирующие сигналы для сопрягаемых с ними устройств, в которых напряжения переходных процессов могут превышать предельно-допустимые величины для электронных приборов, например, при подаче сигналов с электронных приборов на электроды электроннолучевых трубок, генераторных ламп и других приборов.

Известно устройство для защиты нагрузки от ограничения напряжения, содержащее пороговый блок, формирователь импульсов управления, шунтирующей нагрузку цепью, выполненной на инвертирующем каскаде и дифференцирующей цепи [1] Однако, известное устройство не обеспечивает надежную защиту от напряжения переходного процесса, поскольку действие шунтирующей цепи является кратковременным и определяется коротким импульсом дифференцирующей цепи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для защиты нагрузки от перенапряжения, содержащее элемент задержки, пороговый блок, формирователь импульсов управления, цепь шунтирования нагрузки, при этом элемент задержки включен между входом и выходом устройства защиты, выход устройства защиты подключен к входу порогового блока, выходом устройства защиты является цепь шунтирования нагрузки, а формирователь управляющих импульсов включен между выходом порогового блока и управляющим входом цепи шунтирования нагрузки [2] Недостатком этого устройства является то, что величина напряжения, до которой снижается амплитуда напряжения переходного процесса, не фиксируется, т.е. не определена, так как шунтирующая цепь известных устройств выполнена в виде ключа на транзисторе. Следовательно, вышеуказанная величина может выходить за пределы минимально допустимой величины напряжения для ряда электронных устройств, что недопустимо для их функционирования. Это соответственно ограничивает сферу использования известных устройств.

Задачей изобретения является расширение области применения путем ограничения амплитуды переходного процесса в заданных пределах.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для защиты нагрузки от перенапряжения, содержащее элемент задержки, вход которого является входным выводом и подключен через пороговый блок к входу формирователя импульсов управления, согласно изобретению, в него введены регулирующий и управляющий транзисторы, пороговая стабилитронно-резистивная цепочка, токозадающий и ограничительный резисторы и диодная матрица из двух диодов, объединенные электроды одной полярности которых подключены в прямом включении через ограничительный резистор к выходу формирователя импульсов управления, а другие электроды соответственно первого диода к коллектору регулирующего транзистора, являющемуся выходным выводом, а второго одновременно к эмиттеру управляющего транзистора и через токозадающий резистор к общей шине, к которой подсоединен вывод стабилитрона пороговой стабилитронно-резистивной цепочки, выход которой соединен с базой управляющего транзистора, а резистивный вывод одновременно с выходом элемента задержки и с эмиттером регулирующего транзистора, база которого подключена к коллектору управляющего транзистора.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства для защиты нагрузки от перенапряжения.

Устройство для защиты нагрузки от перенапряжения содержит элемент 1 задержки, вход которого является входным выводом и подключен через пороговый блок 2 ко входу формирователя 3 импульсов управления, введены регулирующий 4 и управляющий 5 транзисторы, пороговая стабилитронно-резистивная цепочка 6, токозадающий 7 и ограничительный 8 резисторы и диодная матрица 9 из двух диодов 10 и 11, аноды которых объединены и подключены через ограничительный резистор 8 к выходу формирователя импульсов управления, а катоды, соответственно, первого диода 10 к коллектору регулирующего транзистора 4, являющемуся выходным выводом, а второго 11 одновременно к эмиттеру управляющего транзистора 5 и через токозадающий резистор 8 к общей шине, к которой подсоединен вывод стабилитрона пороговой стабилитронно-резистивной цепочки 6, выход которой соединен с базой управляющего транзистора 5, а резистивный вывод одновременно с выходом элемента задержки и с эмиттером регулирующего транзистора 4, база которого подключена к коллектору управляющего транзистора 4.

Устройство для защиты нагрузки от перенапряжения работает следующим образом.

При поступлении напряжения переходного процесса на входе устройства на выходе формирователя 3 импульсов управления присутствует сигнал нулевого (порядка) уровня, который через резистор 8 поступает в диодную матрицу 9, и диоды 10 и 11 оказываются в обратном включении и, соответственно, эмиттер управляющего транзистора 5 отключен от выхода устройства. Через резистор 7 протекает ток, который поддерживает регулирующий транзистор 4 в режиме глубокого насыщения и этим обеспечивается подача напряжения на электронную нагрузку.

На возникновение напряжения переходного процесса, превышающего заданную величину, реагирует пороговый блок 2, вырабатывающий сигнал запуска формирователя 3 импульсов управления, который, в свою очередь, формирует импульс управления, во время действия которого диоды 10 и 11 оказываются включенными в прямом включении, т.е. открытыми, и соответственно эмиттер управляющего транзистора 5 подключенным к выходу устройства через них. На выходе устройства устанавливается напряжение, равное напряжению на эмиттере управляющего транзистора, которое определяется опорным напряжением, поступающим с пороговой стабилитронно-резистивной цепочки 6.

Напряжение переходного процесса задерживается элементом 1 задержки и к моменту поступления на время воздействия его на подключенное к выходу устройство защиты электронной нагрузки последняя оказывается под напряжением, равным напряжению на эмиттере управляющего транзистора 5, а остальная часть амплитуды переходного процесса падает на регулирующем транзисторе 4, который работает в это время в линейном режиме.

Таким образом, величина напряжения на электронной нагрузке в течение действия амплитуды переходного процесса фиксируется в определенных пределах, допустимых для подключенного электронного устройства.

Формула изобретения

Устройство для защиты нагрузки от перенапряжения, содержащее элемент задержки, вход которого является входным выводом и подключен через пороговый блок к входу формирователя импульсов управления, отличающееся тем, что оно снабжено регулирующим и управляющим транзисторами, пороговой стабилитронно-резистивной цепочкой, токозадающим и ограничительным резисторами и диодной матрицей из двух диодов, объединенные электроды одной полярности которых подключены в прямом включении через ограничительный резистор к выходу формирователя импульсов управления, а другие электроды соответственно первого диода к коллектору регулирующего транзистора, являющемуся выходным выводом, а второго одновременно к эмиттеру управляющего транзистора и через токозадающий резистор к общей шине, к которой подсоединен вывод стабилитрона пороговой стабилитронно-резистивной цепочки, выход которой соединен с базой управляющего транзистора, а резистивный вывод одновременно с выходом элемента задержки и с эмиттером регулирующего транзистора, база которого подключена к коллектору управляющего транзистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1