Устройство защиты от перенапряжений

 

С A H И Е (П) 553706

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0805.75 (21) 2132045/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.04.77. Бюллетень № 13 (4б) Дата опубликования описания 29.11.77 (51) M. Кл.е H02 H 3/08

Государственный номнтет

Совета Мнннотров СССР оа делам нзооретеннй н атнрытнй (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72 Авторы изобретения

А. Ф. Корепнн, В. И; Николайчук и Г. А. Дроздов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Предлагаемое изобретение касается магнитной записи, а именно электронной части ее аппаратуры, и может быть применено в качестве устройства защиты упомянутой аппаратуры от перенапряжений. 5

Известна аппаратура магнитной записи, выполненная на полупроводниковых приборах, Недостаток этой аппаратуры состоит в необходимости ее защиты от перенапряжений, возникающих на выходе первичного источника питания. 10

По своему характеру перенапряжения на выходе первичного источника питания (на выходе аппаратуры) могут быть как длительными (аварияв системе регулирования напряжения источника пита- 15 ния), так и кратковременными, длительностью от нескольких мсек до нескольких секунд (отключение мощного потребителя от источника питания, отключение короткозамкнутого фидера и т.д.) .

Известны устройства защиты от перенапряже- гО ний релейного и электронного типов, которые отключают аппаратуру на время перенапряжения от источника питания 11) . Некоторые виды аппаратуры магнитной записи не допускают перерыва в электропитании, поэтому упомянутые устройства 2а не могут быть применены для защиты ее от перенапряжений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство зацрты от перенапряжений, содержащее регулирующий элемент, один вход которого подключен к входу защиты, а между выходом и другим входом включены последовательно соединенные схемы сравнения и усилитель постоянного тока,(2). Недостаток такого устройства защиты состоит в низком КПД, так как при наличии перенапряжения регулирующий транзистор работает в линейном режиме, и вся избыточная мощность рассеивается на нем. Это приводит к увеличению количества параллельно включенных мощных транзисторов в регулирующем транзисторе устройства защиты, увеличению радиаторов под транзисторы и, соответственно, к увеличению стоимости, веса, габаритов и снижению надежности устройства.

При отсутствии перенапряжения регулирующий транзистор также работает в линейном режиме, что не позволяет получить малое падение напряжения на нем.

Цель изобретения — повышение КПД и належности. Г1оставленная цель достигается тем, что в устройство введены интегрирующая резистивноемкостная цепочка, модулятор длительности импульсов, схема запирания регулирующего элемента, схема слежения за входным напряжением и индукФ тивно-емкостной фильтр, включенный между выходом регулирующего элемента и входом схемы сравнения, а выхоц интегрирующей цепочки через усилитель постоянного тока и модулятор длительности импульсов соединен с выходом схемы слежения и входом схемы запирания, выход последней подключен к базе составного транзистора регулирующего элемента, к коллектору которого присоединен плюсовой вывод дополнительного источника смещения, а минусовый вывод этого источника соединен с плюсовым выводом источника входа защиты.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства защиты от перенапряжении; на фиг. 2 изображены временные графики напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства в установившемся режиме.

Устройство защиты от перенапряжений содержит регулирующий элемент 1, индуктивно-емкостной фильтр 2 с.блокирующим диодом, схему сравнения 3 с источником эталонного напряжения, ycuJIHTeJtb постоянного тока 4, интегрирующую резистивно-емкостную цепочку 5, модулятор б длительности импульсов, схему запирания7 регулирующего элемента и схему слежения 8 за входным напряжением.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

Uax j — напряжение на входе устройства защиты при отсутствии перенапряжения, Овх — приращение напряжения на входе устройства защиты при наличии перенапряжения, Uax — напряжение на входе устройства защиты, Uabn — напряжение на выходе устройства загиты, Окн — напряжение между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора в режиме насыщения, Одр — падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя сглаживающего фильтра 2, tU — длительность открытого состояния регулирующего элемента, Т вЂ” период коммутации регулирующего weмента.

При подаче в момент времени те на вход устройства защиты (фиг. 2} постоянного напряжения, равного, например, Овх1 и постоянного напряжения смещения (Осм) открывается регулирующий элемент 1, заряжается конденсатор сглаживающего LC С-фильтра, и напряжение на выходе устройства (Овых) возрастает до величины

Овых = Овх — (Окн+ Одр)

Эта напряжение поступает на вход схемы 3, где происходит его сравнение с эталонным напряжением, и далее разница этих напряжений поступает на вход усилителя 4 постоянного тока. На входе уси55

1аким образом, в интервале t — t, т.е. когда напряжение на входе превышает требуемое выходное напряжение, регулирующий элемент 1 работает в ключевом режиме с высоким КПД.

В момент времени t напряжение на входе скачком уменьшается до значения несколько меньшего порога срабатывания схемы слежения 8, выходной транзистор ее открывается и шунтирует выход модулятора б длительности. импульсов обг ратная связь разрывается и рсгулирую ций эле553706

4 лителя 4 происходит сложение разностного напряжения (напряжения ошибки) с переменным напряжением, поступающим с выхода интегрирующей

RC-цепочки 5.

С выхода (интегрирующей) усилителя постоян5 ного тока 4 усиленное напряжение поступает на вход модулятора б длительности импульсов, который преобразует напряжение ошибки в импульсы изменяющейся длительности, частота следования

10 которых равна частоте переменного напряжения, подаваемого на вход интегрирующей RC-цепочки 5.

С выхода модулятора 6 импуль",ное напряжение с изменяющейся длительностью поступает на вход схемы эапирания 7, который объединен с выходом схемы слежения 8.

t5

Схема слежения 8 представляет собой пороговое устройство, выходной транзистор которого при отсутствии перенапряжения открыт и шунтирует вход схемы запирания 7, удерживая ее в закрытом

20 состоянии до момента времени т1.

Предположим, что и момент времени t < напряжение на входе возросло до значения Овх — — Овх + ЬОвх. Соответственно оно возрастает и на входе схемы слежения 8, вызывая запирание ее выходного транзистора. Импульсы с модулятора 6 длительности импульсов беспрепятственно проходят на вход схемы запирания 7, усиливают:я ею и в противофазе подаются на базу составного транзистора регулирующего элемента 1. Регулирующий элемент 1 переходит в ключевой режим работы и на

I вход сглаживающего С-фильтра 2 поступают однополярные импульсы напряжения, амплитуда которых равна входному напряжению (Овх). Далее эти импульсы сглаживаются LC-фильтром. Так как постоянная времени сглаживающего 1.С-фильтра 2 значительно больше периода коммутации per улирующего элемента 1, то среднее значение напряжения на выходе 1 С-фильтра 2 будет практически равным ц

Овых = Овх р

Установка величины выходного напряжения осуществляется потенциометром схемы сравнения 3, а установка порога срабатывания схемы слежения 8— потенциометром этой схемы.

При этом для стабилизации выходного

45 и. напряжения, т.е. для изменения отношения Г требуется, чтобы величина выходного напряжения на 1 — 2 превышала величину напряжения срабатывания схемы слежения 8.

553706 арык

f0 3 t4 7иг 2

Составитель 1. Дамская

Техред H Андрсичук

Коррсктор П Чзкар ви

Редактор В. Фельдман

Тираж 917 Подлисиое

ПНИИПИ Государственного комитета Совета министров ГССР ло делам изобрстсний и откргитив

1! 3035, Москва. Ж -35, Раушгкаи иаб,д.4/S

Заказ 1014/53

Фи:игал ГП!П "Пзтеи1". t. Ужго1и и. v.t. 11 о; кт1tç и. 4

5 мент 1 возвращается в исхоцное "îñòîÿíèå,,те. в режим насыщения.

Предлагаемое устройство при наличии перенапряжения может работать и в режиме автоколебаний с частотой коммутации регулирующего элемента 1, определяемой параметрами интегрирующей

RC-цепочки 5. В этом случае вход интегрирчюшей

RC-цепочки 5 необходимо подключить непосредственно к выходу регулирующего элемента 1 (см. пунктир на фиг. 1).

Таким образом предлагаемое устройство, имея

ВысОкиЙ Kl 1jl и наиежность, малые габариты, вес и меньшую стоимость, может широко применяться в качестве устройства защиты как От кратковременных, ак и Ог длительных перенапряжений не только аппаратуры магнитной записи, но и любой другой рациоэлектронной аппаратуры, выполненной на полупроводниковых приборах и на микросхемах.

Формула изобретения

Устройство защиты от перенапряжений, содержащее регулирующий элемент, один вход которого подключен к входу зашить1, а между выхоцом и другим входом включены последовательно соединенные схема сравнения и усилитель постоянного

+ тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, и надежности, в него введены интегрирующая резистивно-емкостная цепочка, модулятор длительности импульсов, схема слежения за напря5 жением, схема запирания регулирующего элемента и инцуктивно-емкостной фильтр, включенный межцу выходом регулирующего элемента и входом схемы сравнения, выход интегрирующей цепочки через усилитель постоянного тока и модулятор дпительности импульсов соединен с выходом схемы

t слежения и входом схемы запирания, выход схемы запирания подключен к базе составного транзистора регулирующего элемента, к коллектору которого присоединен плюсовой вывод дополнительного источники смещения, а минусовый вывод этого источника соединен с нлюсовым выводом входа защиты.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе:

l. Авторское свидетельство С(CP М 315246 по кл. 11 02 11 7/10 от 1971 г.

2. Моин В.(., 11ант Н.H. "Стабилизированные транзисторные преобразователи" изд. Энергия, 1972 г стр 435, 416