Устройство для защиты нагрузки отперенапряжений

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К МЛОРСК О МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккн

Социалистические

Республик (ii) 801172 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.04.79 (21) 2750559/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.01.81. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01.8 1 (51)M. Кд.

Н 02 Н 3/20

Гасударственный комитет

СССР по делам наебретеиий н открытий (53 ) УД К 62 1.3 16.. 925(088.8) (72) Автор изобретения

В. Л, Хромушин (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ

OT ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в разработках вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для зашиты от перенапряжений, которое осуществляет or5 раничение напряжения на нагрузке в момент импульсного перенапряжения в сети питания. Устройство содержит дроссепь, включенный последовательно к нагрузке, IQ и тиристор, подключенный паралпепьно на» грузке, на управляющий электрой которого подается импульс через диод и резистор, указанный дроссель снабжен компенсирующей обмоткой, подсоединенной па5S ралпепьно переменному резистору, включенному между общей точкой основной и компенсирующей обмоток дросселя и анодом тиристора j1).

Недостатком устройства является то, что оно имеет значительный вес и габариты. при длительности импульса перенапряже .иий, равной 0,2 с и более,. Индуктивность дросселя. при токе тиристора 50 А должна быть около 0,3 Г, вес такого дроссе пя при рабочем токе 20 А достигает выше трех килограмм, что дпя бортовой аппаратуры нежелательно.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство дпя защиты нагрузки от перенапряжений. бно содержит оперативный источник . постоянного тока, тиристор и стабилитрон с последовательно включенным резистором, точка соединения стабипитрона и резистора подсоединена к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с диодом, а точка катода диода с контактом коммутационного аппарата соединена с плюсом оперативного источника п<м стоянного тока (2).

Устройство защиты по перенапряжению обладает низкой чувствительностью к изменению напряжения. Это объясняется зависимостью порога срабатывания устройства защиты от окружающей температуры и производственного разброса параметров стабипитрона.

80117

Ilemü изобретения — повышение чувствительности к изменению напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для зашиты нагрузки от перенапряжений, содержащее оперативный .источник постоянного тока, стабилитрон с последовательно включенным резистором

4 и тиристор,, включенный последовательно с диодом, а точка соединения катода диода и анода тиристора через обмотку 10 реле.и контакты коммутационного аппарата соединена с плюсам оперативного источника постоянного тока, снабжено транзистором -р- vl типа, потенциометром, резисторами и транзистором р- q-p типа, t5 база которого соединена со средней точкой потенциометра, включенного параллельно нагрузке, амиттер соединен с анодом стабилитрона, а коллектор через резистор соединен с базой транзистора q -р rl ти- Zg па и через второй резистор - с минусовой клеммой источника питания, эмиттер И-р-в транзистора соединен с резистором и улравляюшим электродом тиристора, а коллектор через резистор подключен к плюсо- 2$ вой клемме источника питания.

Это позволяет повысить чувствительность схемы к изменению напряжения эа счет разделения функций. Функцию опорного напряжения пороговой схемы выполня- Зп ет стабилитрон, а функцию вкпючения тиристора - усилитель тока.

На фиг. 1 представлена принципиапьная схема устройства защиты нагрузки от перенапряжения; на фиг. 2 - типовая вход- З ная характеристика транзистора.

Устройство защиты содержит коммутируюший контакт 1у оперативный источник

2 постояйного тока, кнопку 3, обмотку контактора 4, диод 5, потенциометр 6, резистор 7, стаби итрон 8, транзистор 9, резисторы 10, 11, транзистор 12, резистор 13, тиристор 14, резистор 15, нагрузку 16, Коммутирующий контакт 1 включен меж4 ду входной клеммой ппюс источника питания и нагрузкой 16, анод диода 5, соединенный с потенциометром 6, катодом стабилитрона 8 резистором 13, подкпючен к обшей точке нагрузки 16. "Плюс оперативного источника 2 через кнопку

3 подкпючен к обмотке контактора 4, вторая клемма обмотки контактора 4 подключена к катоду диода 5 и к аноду тиристора 14, катод которого соединен с нагрузкой 16, резисторами 15, 11, 7, потенциометром 6 и с входной клеммой минус". Средняя точка потенциометра 6 соединена с базой транзистора 9, эмиттер

2 4 которого соединен с анодом стабилитрона

8 и резистором 7, коллектор соединен с резистором 10, второй конец которого соединен с резистором 11 и базой транзистора 12, эмиттер которого соединен с резистором 15 и управляющим электродом тиристора 14, коллектор соединен с резистором 13.

Устройство защиты работает спедующим образом.

Исходный режим характеризуется тем, что напряжение в цепи питания имеет номинапьное значение, при этом транзисторы 9 и 12 закрыты, на базе транзистора 9 имеется запирающее близкое к нупю напряжение, на базе транзистора 12 напряжение равно нулю. Тиристор 14 закрыт. На эмиттере транзистора 9 опорное напряжение Орп равно напряжению стабипиэации стабилитрона 8.

Как только на клеммах источника питания произойдет увеличение напряжения, на средней точке потенциометра 6 пропорционапьно увеличится напряжение U.sg, В реэупьтате на базе. транзистора 9 произойдет увеличение отпирающего напряжения

Ощ,транзистор открывается, в базе транзистора 12 появляется коплекторный ток транзистора 9, который открывает транзистор 12, поспедний обеспечивает открытие тиристора 14. Открываясь тиристор

14 заворачивает через диод 5 цепь пи тания. Одновременно включается обмотка контактора 4, которая разрывает цепь питания коммутирующим контактом 1, Для того, чтобы привести устройство защиты в исходное состояние, необходимо разомкнуть контакты кнопкой 3, при этом тиристор 14 закрывается, обмотка контактора 4 откпючается и замыкает коммутирующий контакт 1.

Повышение чувствительности устройства защиты к изменению нацряжения использованием пороговой схемы, в которую входят измеритепьный потенциометр

6, источник опорного напряжения, выпопненного на высокостабильном стабилитроне 8, транзисторе 9. Транзистор 12 обеспечивает необходимый ток управляющего электрода тиристора 14.

Со средней точки потенциометра 6 снимается напряжение Овх и подается на базу транзистора 9. На амиттер транзистора 9 подается опорное напряжение U ä.

Эти два напряжения включены навстречу друг другу и иа базе транзистора 9 о носительно эмиттера будет разница напря,женийй

Формула изобретения

10. (2) 5 801 где UgE) — напряжение на базе транзистора в закрытом состоянии;

Оэп - опорное напряжение; цВ„- напряжение, снимаемое с потенциометра. 5

По типовой входной характеристике транзистора (фиг. 2, кривая 17) находим напряжение на базе Ueg при котором транзистор 9 открывается, обеспечивая необходимый ток коллектора. Для транзисторов малой мощности это напряжение лежит в пределах 0,5-0,9 В. Разница напряжений U@g и U>gg-чувствительность устройства защиты

+ BE ве - Увяз где Ь Ц - чувствительность к изменению напряжения.

Из выражения (2) видно, что транзистор 9 откроется, как только Upped сравня- щ ется с UgE. Так как 08И зависит только от 0вх à 0ап остается величиной постоянной, изменение ОВХ может быть вызвано только изменением напряжения в цепи питания. Чувствительность опреаеля- 2$ ется формулой

g )8 -т) — — 400 (3)

4 ЬХ

Пределом чувствительности устройства защиты от перенапряжения является критерий, определяемый разностью

ВЕ пРщ ВЕ "Sa 8 у (4) гае ЙУц @pe* предельная чувствительность (,) g - начальное напряжение иа базе транзистора, при кото ром транзистор начинает открываться. ,Цля транзисторов малой мощности это напряжение лежит в пределах 0,4-0,6 В. 4л, Изменение коэффициента передачи тока кремниевого транзистора 12 при темпера,турных изменениях приводит и изменению установленного порога срабатывания на 0,5%.

172 Ь

Максимальный ток потребления предлагаемого устройства - не более 4 MA и не зависит от порога срабатывания, как у известного устройства. Таким образом, повьппается КПД устройства по сравнению с известным.

Устройство для защиты нагрузки от перенапряжений, содержащее оперативный источник постоянного тока> стабилитрон с последовательно включенным резистором и тиристор, включенный последовательно с анодом, а точка соединения катода диода и аноаа тиристора через обмотку реле и контакты коммутационного аппарата соединена с плюсом оперативного источника постоянного тока, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено транзистором р- ri-p типа,,транзистором р Thna потенциометро рами, при этом база р-и-р транзистора соеаинена со средней точкой потенциометра, включенного параллельно нагрузке, эмиттер соединен с анодом стабипитрона, а коллектор через резистор соединен с базой транзистора ri -р-р типа и через второй резистор - с минусовой клеммой источника питания, эмиттер ц -р- vl транзистора соединен с резистором н управпя- кщим электродом тиристора, а коллектор через резистор подключен к плюсовой клемме источника питания.. Источ ник и информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 303690, кл. Н 02 Н 3/20, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

N 389593, кп. Н 02 Н 3/20, 1973.

ЕO117Z

o,ç

or

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Н. Кешеля Техред М.федорнак Корректор С. Шекмар

Заказ 10448/74 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

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