Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжений

 

ч - п,;).

О Il И С Ф- В-Ф ))) 657424

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ .СВИДИТИЛЬСТВ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 22.12.75(21) 2302206/2 с присоединением эаявки № (23) Приоритет (5!) М. Кл?

G 05 F 1/58

Гасударственный квинтет ссср ео делам изосретвннй и открытий

Опубликовано 15.04.795юллетеиь (53) УДК 621.316.

° 722. 1 (088,8) Дата опубликования описания 19,0 (72) Авторы изобретения

С. В. Левинзон, С. А. Керцман и Б. С. Эйгель (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ЗАЩИЧ ОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания различных электронных устройств.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, использующий для ограничения мощности, рассеиваемой регулирующим транзистором, полупроводниковые стабилитроны или тиристоры Щ .

Такой стабилизатор имеет увеличение выходного напряжения, в результате чего возможен выход иэ строя элементов нагрузки и поэтому необходимы органы для защиты от перенапряжений на выходе.

Известен также стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжений, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный последовательно s одну из питающих, шин и одним из силовых выводов соединенный с выходным выводом, а другим — с входным выводом, усилитель постоянного тока с источником опорного напряжения, соединенный входом с выходом резисторяого делителя напряжения, вход-которого подключен к выходным выводам, а выходом - с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, и дели» тель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных стабилитрона и резистора и подключенный между входными выводами Я .

У этого стабилизатора низкая надежность при работе в линейном режиме, а также неполное ограничение тока нагрузки при перенапряжениях на выходе.

Белью изобретения является повыше ние надежности путем защиты от первнапряжений на выходе при работе стабилизатора в линейном режиме, а также обеспечение полного ограничения тока нагрузки при перенапряжениях на выходе.

Бель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения с защитой от перенапряжений в выходную цепь указанного усилителя постоянного тока введен тиристор, соединенный анодом с

657424 коллектором транзисторного регулирующего элемента, катодом — с нагрузочным резистором усилителя постоянного тока, а управляющим электродэм - с коллек тором дополнительно введенного транзистора, эмиттер которого через первый резистор соединен с другой питающей шиной, коллектор через второй резисторс коллектором транзисторного регулирую щего элемента, а база подключена к точке соединения резистора и стабилитрона указанного делителя напряжения, кроме того, стабилизатор снабжен оптоэлектронным ключом и источником напряжения смешения, причем светоизлучатель оптоэлектронного ключа включен в цепь коллектора дополнительного транзистора до . точки подключения управляющего электрода тиристора, а фотоприемник оптоэлектронного ключа включен с помощью третьего резистора и дополнительно введенного полупроводникового диода в цепь источника напряжения смещения, подключен. ,нргэ одним иэ выводов к выходной цепи транзисторного регулирующего элемента.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 — то же, с элементами усовершенствования; на фиг, 3 - 5 - варианты конкретного выполнения схемы стабилизатора постоян- ни о напряжения, Предлагаемый стабилизатор напряжения содержит регулирующий транзистор 1, усилитель постоянного тока 2 с коллекторной нагрузкой 3> подключенной к аноду запираемого тиристора 4. Управляющий электрод тиристора 4 соединен с резистором 5 в цепи коллектора дополнитель. нэго транзистора 6iс резистором 7 в

i цепи эмиттера, база транзистора через ограничительный резистор 8 подключена к точке соединения анода стабилитрона

9 с резистором 10 делителя напряжения

Катод стабилитрона 9, анод запираемого тиристора 4 и противоположный вывод резистора 5 подключены к входной силовой цепи регулирующего транзистора 1.

Эмиттер дополнительного транзистора

6 через резистор 7 и противоположный вывод резистора 10 делителя напряжения подключены к силовой цепи, противоположной той, в которую включен регулирующий транзистор 1. Устройствэ на фиг. 1 работает следующим образом.

Когда напряжение на входе стабилизатора не превышает максимально допустимое, потенциал управляющего электрода запираемого тиристора 4 положителен, так как GTQGEMHTpoH 9 не пробивается и дополнительный транзистор

6 закрыт.

При увеличении входного напрВкения вьппе допустимого значения стабилитрон

9 пробивается, транзистор 6 отпирается, в результате чего резко увеличивается падение. напряжения на резисторе 5, на управляющий электрод запираемого тиристора 4 подается отрицательный сигнал, тиристор 4 запирается, в реэультате чего транзистор 1 выходит иэ режима регулирования и входит в режим токоограничения. С целью полного ограниченил тока нагрузки при перенапряжении на входе в устройство вводится оптоэлектронный ключ 11 с источником напряжения смещения, светоизлучатель

12 оптоэлектронного ключа включен в цепь коллектора дополнительного транзистора 6, а фотоприемник 13 - в цепь источника напряжения смещения, который подключен к входной цепи регулирующего гранзистора стабилизатора постоянного напряжения (фиг. 2). Такое устройство работает следующим образом. В нормаль ном режиме работы, т.е. при отсутствии перенапряжения на входе, дополнительный транзистор 6 закрыт. Ток через светоизлучатель 12 оптоэлектронного ключа 11 не протекает, фотоприемник

13 отключен и источник запирающего напряжения смещен и не влияет на работу стабилизатора напряжения. При увеличении входного напри>кения выше допустимого значения, транзистор 6 открываетсл, протекает ток через светоизлучатель 12, фотоприемник 13 вклк>чается, подключая источник запирающего напряжения смешения к регулирующему транзистору, надежно закрывая его.

В случае необходимости сохранения

45 информации о перенапряжениях на входе, т.е. при однократном запирании регулирующего транзистора .стабилизатора, оп- . тоэлектронный ключ 11 выполняется на паре светодиод 12 — фототиристор 13 (фиг. 3).

Данное устройство работает следующим образом.

B нормальном режиме работы фототиристор отключен и опто елекч ронный ключ не влияст на работу стабилизатора. При увеличении входного напряжения выше допустимого значения энергия светодиода 12, через который

657424 протекает ток открытого транзистора 6, достаточна для включения фототиристора

13, который подключает к регулирующему элементу источник запирающего напряжения смешения, В этом случае при сня- 5 тии возмущающего воздействия напряжение на входе нагрузки будет равно нулю, так как фототиристор останется включенным. Тем самым информация о перегрузке сохраняется. 30

При необходимости восстановления работоспособности после режима перенапряжения на ьходе, оптоэлектронный ключ 11 выполняется на паре светоизлучатель 12 - фоторезистор 13 (фиг, 4), И тогда это устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы оптоэлектронный ключ ll и источник напряжения смещения не влияют на работу стабилизатора. В аварийном режиме сопротивление фоторезистора 13 резко уменьшается и источник иапряж ния смещения подключается к регулирующему элементу, надежно закрывал его.

Однако при снятии возмущающего воздействия, т.е. при возвращении напряжения в пределы допустимых норм; сопротивление фотореэистора 13 резко возрастает и источник напряжения смещения отключается от регулирующего элемента, 30 возвращая стабилизатop в режим. нормальной работы.

Для увеличения чувствительности и точности срабатывания вместо дополнительного транзистора 6 может быть приИ менен триггер Шмитта 14 (фиг. 5).

В режиме нормальной работы выходной каскад 6 триггера 14 закрьгг и он не влияет на нормальную работу стабиео лизатора. Триггер может быть как на однотипных транзисторах, т.е. с открытым ьходным каскадом, так и HEL транзисторах разного типа проводимости, т.е, с синфазными входным и выходным

45 каскадом, причем резистор 7 может служить сопротивлением эмиттерной связи триггера.

В аварийном режиме выходной каскад

6 триггера 14 переходит в другое состояние равновесия, при котором транзис5 тор 6 открывается и включает опто-„ электронный ключ 11 этого или другого типа, Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напря-. жения с защитой от перенапряжений, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный последовательно в одну из питающих шин и одним иэ силовых выводов соединенный с выходным выводом, а другим - с входным выводом, усилитель постоянного тока с источни ком опорного напряжения, соединенный, входом t. "выходом резисторного делителя напряжения, вход которого подключен к выходным выводам, а выходом - с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, и делитель напря кения, выполненный в виде последовательно соединенных стабилитрона и резистора и подключенный между входнымивыводами, отличаюшийся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от перенапряжений на выходе при работе стабилизатора в линейном режиме, в выходную цепь укаэанного усилителя постоянного тока введен тиристор, соединенный анодом с коллектором транзисторного регулирующего элемента, катодом — с нагруэочным резистором усилителя постоянного тока, а управляющим электродом — с коллектором дополнительно введенного транзистора, эмиттер которого через первый резистор соединен с другой питающей шиной, коллектор через второй резистор— с коллектором транзисторного регулирующего элемента, а база подключена к точке соединения резистора и стабилитрона делителя напряжения.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л ич ающийся тем, что,сцелью обеспечения полного ограничения тока нагрузки при перенапряжениях на входе, стабилизатор снабжен оптоэлектронным ключом и источником напряжения смещения, причем светоизлучатель оптоэлектронного ключа включен в цепь коллектора укаэанного дополнительного транзистора до точки подключения управляющего электрода . тиристора, а фотоприемник оптоэлектронного ключа вклк>чен с помощью третьего резистора и дополнительно введенного полупроводникового диода в цепь источника напряжения смешения, подключенного одним иэ выводов к выходной цепи транзисторного регулирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Полупроводниковые приборы в технике электросвязи. Под ред. И. Ф, Николаевского, вып. 11, 1973, с. 180, рис. 1.

2. Авторское свидетельство СССР

Л1 413470, G 05 Н 1/58, 1970.

657424

Составитель Л. Мордвинкина

Редактор Л. Баглай Техред Н. Бабурка Корректор М. Пожо

Заказ 1 795/47 Тираж 1 014, Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4