Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току

 

ОПИСАНИЕ

НЗОБРЕТЕН ИЯ пп 526866

Союз Советских

Социалистических

Республик

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-гу (22) Заявлено 18.11.74 (21) 2076346, 07 (31) М. Кл.- G 05Г 1, 58 с пгпсо типением заявки че

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приор".Tåò (53) УДК 621.316.722.1. (088.8) 01тублш:овано 30.0ч,76. Бюллетень »Ú 32

Дата сп, бл::: .овация описания 08.76 ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

И. Г. Самодуров

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯ)КЕНИЧ С ЗАЩИТОЙ ОТ

ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ

Изобретение предназначено для использования при настройке и исследовании предельных

:режимов и .параметров электронных схем с высокочастотными и сверхвысокочастотными полупроводниковыми приборами. 5

Известны стабилизаторы напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащие датчик перегрузки по току, выполненный в виде включенного через дополнительное сопротивленис параллельно калиброванному соп- 10 ротивлению туннельного диода, цепь обратной связи между выходом датчика перегрузки по току, включенного последовательно в выход ную цепь, и входом регулирующего триода, состоящую из электронного .ключа-усилителя, 15 соединенного через полупроводниковый диод с входом триггера с автоматическим смеще нием, второй электронный ключ-усилитель и переключ атель.

Недостатки известных устройств — система 20 повторного включения, инерционность цепи обратной связи и, как следствие этого. возможность,разрушения нагрузки во время переход ного процесса при включении.

Цель изобретения — повышение надежности 25 защиты чувствительной к превышению тока нагрузки.

Это достигается тем, что в предлагаемом стабилизаторе второй вход триггера с автоматическим смещением связан с его источником 30 питания через электрическую цепь включения, содержащую резистор и последовательно соединенные полупроводниковый диод, переключатель и конденсатор, а параллельно выходу второго электронного ключа-усилителя включена электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора, шунтированного полупроводниковым диодом, и конденсатора.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого стабилизатора напряжения с защитой от перегрузки по току.

С ема содержит входные клеммы 1, 2, выходные клеммы 3, 4, последовательный стабилизатор напряжения 5, датчик перегрузки по току 6, блок стабилизированных напряжений

7 для питания элементов, из которых состоит цепь обратной связи; последовательный стабилизатор напряжения содержит составной регулирующий триод, который состоит из каскадно включенных транзистора 8 и транзистора 9, высокочастотного дросселя 10, шунтированного полупроводниковым диодом 11; датчик перегрузки по току содержит туннельный диод 12, включенный через дополнительный резистор 13 параллельно калиброванному сопротивлению, состоящему из резистора 14 и переменного резистора 15; цепь обратной связи содержит последовательно соединенные электронный ключ-усилитель 16 на транзисто526866 рах 17 и 18, связанный через полупроводниковый диод 19 с базой транзистора 20 триггера 21 с авгоматп,сскп;I смещением, у которого база второго транзистора 22 связана через электричсскую цепь 23 включения с источником питания триггера с автоматическим смещением, а коллектор второго транзистора связан с входом второго электронного ключа-усилителя 24 на каскадно включенных транзисторах 25 и 26; электрическую цепь 27, которая lo состоит из последовательно включенных резистора 28, шунтированного полупроводниковым диодом 29, и конденсатора 30; электрическая цепь включения содержит последователь по включенные полупроводниковый диод 31, переключатель 32 и конденсатор 33, резистор

34, конденсаторы 35, 36.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

Ток от источника постоянного стабилизированного напряжения, подключенного к иходHbIM клеммам 1 и 2 стабилиза1ора напряжения с защитой от перегрузки по току, протекает через клемму 1, составной регулиоующий триод последовательного стабилизатора 5 на- 25 пряжения, клемму 3> нагрузку, которая подключается к выходным клеммам 3 и 4, клемму. 4, датчик перегрузки по току 6 и клемму

2. При нарастании вышеуказанного тока до величины предельно допустимого тока в на- ЗО грузке срабатывает датчик перегрузки по току. Эффект срабатывания датчика перегрузки по току заключается в увеличении напряжения на туннельном диоде 12 в результате скачкообразного перехода режима работы его 35 с первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики на вторую. Скачкообразное из,менение режима работы туннельного диода 12 обусловлено дополнительным резистором 13 и происходит в момент достижения пикового то- 40 ка на первой восходящей iBeTBH вольт-амперной характеристики. Величина пикового тока прямо пропорциональна величине предельно допустимого тока в нагрузке. Отношение величин сопротивления дополнительного резистора 13 и внутреннего сопротивления тун нельного диода 12 на первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики должно быть в пределах от 6 до 10.

Необходимая величина пропорциональности между величиной пикового тока туннельного диода 12 и величиной предельно допустимого тока в нагрузке устанавливается в процессе регулирования датчика перегрузки по току 6 55 с помощью переменного резистора 15. Величина предельно допустимого тока в нагрузке не может быть больше величины предельно допустимого тока через транзистор 9 составного регулирующего триода последователь ного 60 стабилизатора напряжения 5, так как на величину этого тока подбирается величина резистора 14 калиброванного сопротивления датчика перегрузки по току.

Скачкообразное увеличение напряжения íà 65 туннельном диоде 12 ol крывает по базе транз11стор 17 электронного ключа-усилителя 16.

1;ранлистор 17 подбирается такого типа, чтобы напряжение открывания его по бала-эмиттерному пере. оду было больше напряжения при пиковом токе на первой восходящей ветвн вольт-амперной характеристики туннельного диода 12, но меньше напряжения, кочорое устанавливается на туннельном диоде 12 поc;Ie срабатывания датчика перегрузки по току.

В момент открывания по базе транзистора 17 напряжение падает на коллекторе его относительно эмиттера и за:.ðûâàåò по базе транзистор 18. Скачком увеличившееся напряжение на коллекторе запертого по базе транзистора

1Ь передается через полупроводниковый диод

19 на первый вход триггера 21 с автоматическим смеще|нием, т. е. на базу транзистора 20, который открывается. При этом триггер 21 с автоматическим смещением перебрасываетc>l из одного устойчивого состояния в другое с запиранием по базе транзистора 22.

Полупроводниковый диод 19 служит для предотвращения повторного |включения после выключения предлагаемого стабилизатора.

Скачок напряжения на выходе триггера 21 с автоматическим смещением, т. е. на коллекторе запертого по базе транзистора 22, передается на базу транзистора 25 второго электронного ключа-усилителя 24. Каскадное включение транзистора 25 с транзистором 26 дает возможность увеличить усиление по току, BxogHoc сопротивление и напряжение открывания второго электронного ключа-усилителя

24, т. е. уменьшить шунтирование плеча триггера 21,с автоматическим смещением, что способствует надежной его работе. Транзистор

25 открывается по базе и открывает транзистор 26, на коллекторе которого напряжение падает,до величины меньшей одного вольта.

Следовательно, на базе транзистора 8 составного регулирующего триода последовательного стабилизато ра напряжения 5 устанавливается то же самое напряжение, что и на коллекторе транзистора 26. Это приводит к запиранию составного регулирующего триода последовательного стабилизатора напряжения.

Напряжение на нагрузке и,датчике перегрузки по току 6 уменьшается до нуля. Запирается по базе транзистор 17 и открывается по базе т|ранзистор 18 электронного ключа-усилителя 16. Скачком уменьшается напряжение на коллекторе относительно эмиттера транзистора 18, но оно не проходит на первый вход триггера 21 с автоматическим смещением благодаря полупроводниковому диоду 19. Триггер 21 с автоматическим смещением остается в том же устойчивом состоянии, которое соответствует запертому состоянию последователь ного ста билиз а тор а;н апряжения 5. Конденсатор 30 электрической цепи 27 разряжается через резистор 28 и транзистор 26 второго электронного ключа-усилителя 24.

Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току может находиться в выклю526866 ченном состоянии до тех пор, пока оператор с помощью переключателя 32 не за|мкнет электрическую цепь 23 включения. l3 момент замыкания контактов переключателя 32 происходит скачок напряжения на базе транзистора 22 в результате того, что заряд ко|нденсатора 33 равен нулю и зарядный ток его по базовой цепи транзистора 22 максимален. Этот скачок напряжения на базе транзистора 22 перебрасывает триггер 21 с автоматическим смещением в другое устойчивое состояние, соответствующее от1крытому состоянию последовательного стабилизатора 5 напряжения. При этом транзистор 22 открывается, и напряже ние на коллекторе его относительно эмиттеip а уменьшается, закрывается второй электронный ключ-усилитель 24, и нарастающее по экспоненциальному закону на1пряжение на коллекторе транзистора 26 благодаря заряжающемуся через открытый полупроводниковый диод 29 и базовую цепь транзистора 8 конденсатору 30 открывает составной регули рующий триод последовательного стабилизатора нап.ряжения 5.

Выбор величины емкости конденсатора 33 опраничен тем, что, с одной стороны, время заряда конденсатора 33 должно быть соизмеримо с временем переходного процесса.при переходе триггера 21 с автоматическим смещением из одного устойчивого состояния в другое, а с другой сторо|ны, обеспечивалось надежное включение предлагаемого стабилизатора при одноразовом замыкании переключателя 32 электрической цепи 23 включения. Наиболее простым и близ ким,к оптимальному решению вопроса о выборе величины емкости конденсатора 33 является равенство величин емкости .конденсатора 33 и емкости конденсатора 35 или 36 (величины емкостей конденсаторов 35 и 36 одинаковы). Однако величина конденсатора 33 может быть выбрана в пределах от 0,7 до 2,0 величины ем|кости конденсатора 35 или 36. При этом будет надежное и одноразовое включение предлагаемого стабилизатора. Чтобы заряжен|ный конденсатор

33 при замкнутой цепи 23 включения не препятствовал,перебросу триггера 21 с автоматическим смещением из одного устойчивого состояния в другое в момент прихода на первый вход его сигнала выключения, в электрическую цепь 23 включения введен полулроводниковый,диод 31.

При необходимости включения параллельно защищаемой электронной схеме блокировочного конденсатора для закорачивания высокочастотных колебаний на выходных клеммах предлагаемого стабилизатора вопрос о величине емкости его должен решаться на основа нии конкретных условий. Основным требованием при выборе величины емкости блокировочного конденсатора является не превыше.ние максимально допустимой накопленной в конденсаторе энергии, которая прямо пропорционально зависит от всличины емкости конденсатора.

10 Во многих c. IN чаях для расчета величины емкости блокпровочного конденсатора можно пользоваться ниже приведенной формулой, которая дает несколько заниженную величину емкости блокирозочного конденсатора, но

15 обеспечивает надежную защиту нагрузки предлагаемым стабилизатором:

С!т

Е

23 где С вЂ” величина емкости блокировочного конденсатора:

У вЂ” предельно допустимый ток через нагрузку;

Т вЂ” время переходного процесса при вык25 люченип стабилизатора;

Š— напряжение питания для защищаемой нагрузки.

Формул а изобретения

Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий датчик перегрузки по току, выполненный в виде включенного через дополнительное сопротивление параллельно калиброванному сопротпвленшо тун нельного диода, цепь обратной связи между выходом датчика перегрузки по току, включенного последовательно в выходну1о цепь, и входом регулирующего триода, состоящую из электронного ключа-усилителя, соединенного через полупроводниковый диод с входом триггера с автоматическим смещением, второй электронный ключ-усилитель и переключатель, отличающийся тем, что, с

45 целью повышения надежности защиты чувствительной к превышению тока нагрузки, второй вход триггера с автоматическим смещением связан с его источником питания через электрическую цспь вклю гения, содержащую

50 резистор и последовательно соединенные полупроводниковый диод, переключатель и конденсатор, а параллсльно выходу второго электронного ключа-усилителя включена электрическая цепь, состоящая пз последоваTåëüíо

55 соединенных резистора, шунтированного полупроводниковым диодом, и конденсатора.

52М6ь

Составитель С. Горбачева

Текред В. Рыбакова

Корректор Л. Котова

Редактор Е. Караулова

Типография, пр. Сапунова. 2

Заказ 1953/18 Изд. № 1578 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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