Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания

 

Авторы (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к,стабилизаторам постоянного напряжения, и предназначено для использования в источниках питания различных радиоустройств.

Известен стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания, S где защита от перегрузки и короткого замыкания реализуется путем перевода стабилизатора из режима стабилизации выходного напряжения в режим стабилизации выходного тока (1).

Возрастание мощности, рессеиваемой регулирующим элементом во время перегрузки и короткого замыкания, является недостатком известного стабилизатора.

Наиболее близким к предлагаемому по

15 технической сущности является стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания, содержащий включенный последовательно в одну из силовых шин ре20 гулируюший элемент, резисторныи датчик тока, включенный последовательно в другую силовую шину, дифференциальный усилитель, один вход которого соединен с одним выход2 ным выводом, другой вход через элемент опорного напряжения — с другим выходным выводом, а выход — с одним из входов несуммирующего усилителя, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а другой вход несуммирующего усилителя соединен с выходом усилителя защиты по току (2).

При работе этого стабилизатора в режиме перегрузки или короткого замыкания, когда ток нагрузки начинает превышать допустимую величину, сигнал, идущий с резистора-датчика тока через усилитель защиты по току, становится больше сигнала, идущего с дифференциального усилителя, и несуммирующий усилитель передает на регулирующий элемент сигнал с резистора-датчика тока. Таким образом, стабилизатор напряжения превращается в стабилизатор тока. При этом мощность, рассеиваемая регулирующим элементом, возрастает по формуле ст PH июах Ь0„, 885984

35 где 18х

Они

НкЗ

40 гgej> — „максимально допустимый ток нагрузки в режиме стабилизации напряжения;

Рд — мощность, выделяемая на регулирующем элементе при токе нагрузки, равном Н с,х

ЬОН вЂ” уменьшение напряжения на выходе при перегрузке.

Эта зависимость приводит к необходимости рассчитывать радиатор регулирующего элемента на существенно большую мощность, чем это необходимо в рабочем режиме, что снижает КПД стабилизатора.

Цель изобретения — повышение КПД стабилизатора путем снижения мощности, рассеиваемой регулирующим элементом в режиме перегрузки и короткого замыкания, до величины, соответствующей рабочему режиму.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения от перегрузки и короткого замыкания введен сумматор, первый вход которого соединен с резисторным датчиком тока, второй вход — с выходом регулирующего элемента, а выход — со входом усилителя защиты по току, На чертеже представлена блок-схема стабилизатора напряжения с защитой от перегрузки и короткого замыкания, Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, несуммируюший усилитель 2, дифференциальный усилитель З,.источник 4 опорного напряжения, усилитель 5 защиты по току, сумматор 6, резистор-датчик 7 тока и нагрузку 8.

Несуммирующий усилитель 2 работает таким образом, что на выход проходит регулирующий сигнал с того входа, на котором напряжение больше. В нормальном режиме, при отсутствии перегрузки, параметры схемы подобраны так, что сигнал, поступающий с усилителя 5 защиты по току, заведомо меньше сигнала с дифференциального усилителя 3.

Поэтому при отсутствии перегрузки схема работает как обычный компенсационный стабилизатор напряжения. При перегрузке и коротком замыкании ток нагрузки 11 становится больше 1> ус >. Падение напряжения с резистора-датчика 7 тока, поступающее через сумматор и усилитель 5 защиты по току на второй вход несуммируюшего усилителя 2, увеличивается и создает падение напряжения большей величины, чем напряжение на первом входе. В результате сигнал с дифференциального усилителя 3 на вход регулирующего элемента 1 не поступает, и схема работает как стабилизатор тока нагрузки с отрицательной обратной связью по току через резистор-датчик 7 тока, сумматор 6, усилитель 5 защиты по току и несуммирую4 щий усилитель 2. Напряжение с выхода регулирующего элемента 1 через другой вход сумматора 6 складывается с напряжением с резистора-датчика 7 тока, образуя дополнительную положительную обратную связь по

\ напряжению. Влияние этой связи приводит к тому, что величина стабилизируемого тока нагрузки зависит от напряжения на нагрузке

8. Эту зависимость можно выразить форму10 лой

Ео+К х0н н к к где, — напряжение отпирания кусочно-линейной характеристики передачи усилителя 5 защиты по току;

0Н вЂ” напряжение на.нагрузке 8;

g . — коэффициент передачи резисторадатчика 7 тока; — коэффициент передачи по первому

20 входу сумматора 6, соединенному с резистором-датчиком 7 тока;

К вЂ” коэффициент передачи по второму входу сумматора 6, соединенному с выходом регулирующего элемента 1.

Как показывает формула (2), ток нагрузки уменьшается при появлении перегрузки.

Мощность, рассеиваемая регулирующим элементом, уменьшается по сравнению с известным устройством и может быть определена по формуле

Хнтюси T-Нк Ъ

Ст H 11

HN

ВХ Н напряжение на входе стабилизатора; выходное напряжение стабилизатора в рабочем режиме; ток нагрузки при коротком замыкании.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения с зашитой от перегрузки и короткого замыкания, содержащий включенный последовательно в одну из силовых шин регулирующий элемент, резисторный датчик тока, вклюненный последовательно в другую силовую шину, дифференци50 альный усилитель, один вход которого соединен с одним выходным выводом, другой вход через элемент опорного напряжения— с другим выходным выводом, а выход — с одним из входов несуммируюшего усилителя, 55 выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а другой вход несуммирующего усилителя соединен с выходом усилителя защиты по току. о т

885984

Составитель В. Панов

Техред З.Фанта

Редактор И. Михеева

Корректор С Шекмар

Заказ 10542/69 Тираж 943

ВНИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения КПД стабилизатора, в него введен сумматор, первый вход. которого соединен с резисторным датчиком тока, второй вход— с выходом регулирующего элемента, а выход — со входом усилителя защиты по току.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии N SZ7145, кл. G 05 F 1/5&, 1977.

2. Патент Японии Л 5217224, кл. G 05 F 1/58, 1977.