Преобразователь напряжения с защитой от перегрузки

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания. Технический результат заключается в возможности подключения нагрузки с большей емкостью, что расширяет область применения. Преобразователь напряжения (ПН) содержит регулирующий элемент (РЭ) (2), вход которого подключен ко входу (1) ПН, а выход - к первому выходу ПН, блок (3) управления защитой, выход которого подключен к управляющему входу РЭ (2), детектор (6) перегрузки, соединенный с общей шиной и вход которого подключен ко второму выходу ПН. Введены блок (4) задержки повторного включения и блок (5) установки длительности перегрузки. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике, в частности к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах.

Известен транзисторный ключ с защитой от перегрузки, содержащий транзисторный ключ, к выходу которого подключена нагрузка, управляющий вход которого подключен через линию задержки к блоку управления и к датчику тока и блоку сигнализации (см. а.с. СССР №1800608, Н 03 К 17/08, 1991).

Недостатком устройства является переход транзисторного ключа в режим повторного включения независимо от продолжительности перегрузки.

Известно устройство защиты выходного транзистора от короткого замыкания в нагрузке, содержащее выходной транзистор, подключенный к нагрузке, управляющий вход которого подключен через последовательно встречно включенный диод и первый резистор и через параллельно подключенный второй резистор к выходу оптрона, компаратор, первый вход которого подключен через третий резистор к источнику питания и через четвертый резистор к управляющему входу выходного транзистора, второй вход компаратора подключен через пятый резистор к коллектору выходного транзистора, выход компаратора подключен к точке соединения первого резистора и диода (см. заявку Японии №3036119, Н 03 К 17/08, 2000 г.).

Недостатком устройства является перевод транзисторного ключа в режим повторного включения независимо от продолжительности перегрузки.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь напряжения с защитой от короткого замыкания, содержащий блок защиты, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, выход которого подключен к первому выходу преобразователя напряжения, к первому входу компаратора, к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выход блока сравнения подключен к первому входу блока защиты, второй вход которого подключен к выходу датчика тока и ко второму входу компаратора, выход которого подключен к третьему входу блока защиты, при этом вход датчика тока подключен ко второму выходному выводу преобразователя напряжения (см. а.с. СССР №1836672, Н 03 К 17/08, 1991 г.).

Недостатком преобразователя напряжения является перевод его в режим автоматического повторного включения независимо от продолжительности перегрузки. Это может произойти и при кратковременной перегрузке, вызванной, например, подключением к выходу преобразователя незаряженной емкости, а также во время запуска преобразователя при подключенной к нему большой емкостной нагрузки. Такой преобразователь не сможет включиться (запуститься), т.к. будет находится в режиме автоматического повторного включения неопределенное количество времени, что ограничивает его область применения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения за счет возможности подключения нагрузки преобразователя напряжения с большей емкостью.

Технический результат достигается тем, что в преобразователь напряжения, содержащий регулирующий элемент, вход которого подключен ко входу преобразователя напряжения, выход его подключен к первому выходу преобразователя напряжения, блок управления защитой, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, детектор перегрузки, вход которого подключен ко второму выходу преобразователя напряжения, первый выход его подключен к общей шине, введены блок задержки повторного включения и блок установки длительности перегрузки, вход последнего подключен ко второму выходу детектора перегрузки, выход его подключен к первым входам блока управления защитой и блока задержки повторного включения, второй вход последнего подключен к входу преобразователя, выход его подключен ко второму входу блока управления защитой.

Проведенные исследования по патентной и научно-технической литературе дают основания предполагать, что до настоящего времени неизвестно предложенное техническое решение, что позволяет сделать вывод о наличии новизны у заявленного технического решения.

Использование признаков, отличающих заявляемое техническое решение от известных при изучении данной и смежной областей раздела техники преобразования напряжения с той же целью, не выявлено, что обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 приведена блок схема преобразователя напряжения, на фиг.2 - электрическая схема блока задержки повторного включения и блока установки длительности перегрузки.

Преобразователь напряжения (фиг.1) содержит регулирующий элемент 2, вход которого подключен к входу 1 преобразователя напряжения, выход - к первому выходу преобразователя напряжения, управляющий вход его подключен к выходу блока 3 управления защитой, к второму входу которого подключен выход блока 4 задержки повторного включения, первый вход которого подключен к первому входу блока 3 управления защитой и к выходу блока 5 установки длительности перегрузки, вход которого подключен ко второму выходу детектора 6 перегрузки, вход которого подключен ко второму выходу преобразователя напряжения, к которому подключена нагрузка 7, первый выход детектора 6 перегрузки подключен к общей шине преобразователя, второй вход блока 4 задержки повторного включения подключен к входу 1 преобразователя.

Блок 3 управления защитой может быть выполнен на основе ШИМ (например, с использованием микросхемы UC3844).

Блок 4 задержки повторного включения (фиг.2) содержит первый 8 резистор, первый вывод которого подключен ко второму входу блока 4 задержки повторного включения, второй вывод его подключен к выходу блока 4 задержки повторного включения, через конденсатор 9 - к общей шине и через второй 10 резистор к коллектору транзистора 11, эмиттер которого подключен к общей шине, база транзистора 11 подключена через третий 12 резистор к первому входу блока 4 задержки повторного включения.

Блок 5 установки длительности перегрузки (фиг.2) содержит резистор 15, первый вывод которого подключен к источнику 14 опорного напряжения, второй вывод резистора 15 через прямо включенный диод 16 подключен к коллектору транзистора 17, который подключен к выходу блока 5 установки длительности перегрузки, к первому выводу конденсатора 13, второй вывод которого подключен к общей шине, эмиттер транзистора 17 подключен к общей шине, база его - к входу блока 5 установки длительности перегрузки.

Детектор 6 перегрузки может быть выполнен с использованием датчика тока и компаратора напряжения.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

При подаче питания через резистор 8 начинает заряжаться конденсатор 9 блока 4 задержки повторного включения, когда напряжение на конденсаторе 9 достигнет значения, необходимого для включения блока 3 управления защитой, на выходе последнего появятся импульсы, которые поступают на управляющий вход регулирующего элемента 2, появляется ток, который протекает через нагрузку 7. При токе нагрузки 7, не превышающем порог срабатывания детектора 6, выходное напряжение поддерживается на уровне U_ном, транзистор 17 блока 5 установки длительности перегрузки находится в состоянии насыщения, напряжение на его выходе приблизительно равно нулю, транзистор 11 блока 4 закрыт.

При понижении выходного напряжения, вызванного перегрузкой (подключение нагрузки с большой емкостью), ток детектора 6 перегрузки уменьшается до нуля, транзистор 17 блока 5 закрывается, конденсатор 13 блока 5 начинает заряжаться от источника 14 через резистор 15 и диод 16. Напряжение на выходе транзистора 17 растет с ростом напряжения на конденсаторе 13 и при достижении установленного уровня на выходе блока 3 управления защитой управляющие импульсы отсутствуют. Конденсатор 13 блока 5 начинает разряжаться через переход база-эмиттер транзистора 11, транзистор 11 начинает открываться. Когда напряжение на выходе транзистора 11 блока 4 снизится до порога выключения блок 3 защиты переходит в режим ожидания, ток потребления уменьшается. Время задержки от момента прекращения тока детектора 6 перегрузки до момента достижения установленного уровня в блоке 5 определяется величинами сопротивления резистора 15 и емкостью конденсатора 13 блока 5 установки длительности перегрузки.

При кратковременной перегрузке ток детектора 6 восстанавливается раньше, чем напряжение в блоке 5 достигнет установленного уровня, транзистор 17 блока 5 открывается, разряжает конденсатор 13 до нуля и выключение регулирующего элемента 2 не происходит.

При появлении перегрузки на выходе детектора 6 перегрузки появляется сигнал наличия перегрузки, который поступает на вход блока 5 установки длительности перегрузки. В случае, если t_пер>t_уст, где t_пер - время действия перегрузки, t_уст - время, установленное в блоке 5, на выходе блока 5 установки длительности перегрузки формируется сигнал на выключение регулирующего элемента 2 преобразователя напряжения, который поступает на вход блока 3 управления защитой, с выхода которого поступает на управляющий вход элемента 2, и на вход блока 4 задержки повторного включения. При поступлении сигнала с блока 4 задержки повторного включения блок 3 управления защитой отключает регулирующий элемент 2 преобразователя напряжения.

После выключения регулирующего элемента 2 преобразователя напряжения конденсатор 13 блока 5 разряжается через резистор 12 блока 4 и переход база-эмиттер транзистора 11 (транзистор 11 при этом находится в состоянии насыщения). Время разряда конденсатора 13 блока 5 определяется величинами его емкости и сопротивления резистора 12. Напряжение на резисторе 10 блока 4 в цепи коллектора транзистора 11 определяет порог его включения. После разряда конденсатора 13 транзистор 11 запирается, ток резистора 10 становится равным нулю и преобразователь переходит в режим автоматического повторного включения.

Предлагаемый преобразователь напряжения с защитой от перегрузки позволяет устанавливать большую продолжительность перегрузок, что расширяет область применения его за счет возможности подключения к нему нагрузок с большой емкостью.

Преобразователь напряжения, содержащий регулирующий элемент, вход которого подключен ко входу преобразователя напряжения, выход его подключен к первому выходу преобразователя напряжения, блок управления защитой, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, детектор перегрузки, вход которого подключен ко второму выходу преобразователя напряжения, первый выход его подключен к общей шине, отличающийся тем, что введены блок задержки повторного включения и блок установки длительности перегрузки, вход последнего подключен ко второму выходу детектора перегрузки, выход его подключен к первым входам блока управления защитой и блока задержки повторного включения, второй вход последнего подключен к входу преобразователя, выход его подключен ко второму входу блока управления защитой.