Устройство электронной защиты
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Допол нительное к а вт. с вид-ву— (22) 3 о 2З. 04. 80 (21} 2Э14 04Д4-07 с присоединением заявки РЙ— (23)приоритет (51)М. Кд.
0 05 F 1/58
1веудврстееииый кеиитет
СССР аа лелем изабретеинй и открытий
Опубликовано 15 1.82. Бюллетень кге 42
Дата опубликования описания 15.11.82 (53j УДК 621. 316. . 722. 1 (088. 8) !
" " "t0; о
1 .) flA тЕнтио.
" > (72) Автор изобретения В. К. Стыврин Научно-исследовательский институт компле электропривода (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЦИТЫ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты стабилизированных источников питания. Известно устройство комплексной электронной защиты стабилизатора напряжения, содержащее включенные последовательно в выходную шину стабилизатора регулирующий транзистор и датчик тока, транзистор защиты, эмиттер которого подключен к выходу стабилизатора, база через первый резистор - к эмиттеру регулирующего транзистора и через последовательно соединенные второй резистор и стабилитрон - к общей шине, а между коллекто- 5 ром и базой транзистора защиты включен конденсатор, дифференциальный усилитель (ДУ) на двух транзисторах в цепи эмиттеров которых включен токо ° го питающий каскад с: токостабилизирующим транзистором; и подключенный к источнику опорного напряжения, подсоединенного через кнопку к входным зажимам стабилизатора напряжения, делитель опорного напряжения, подключенный средней точкой к первому входу ДУ, делитель выходного напряжения стабилизатора, подключенный средней точкой ко второму входу ДУ, и блокирующий транзистор, соединенный базой через делитель с первым выходом ДУ, эмиттером — с общей шиной, а коллектором подключенный к базе регулирующего транзистора и через последовательно соединенные диод и третий резистор к коллектору .транзистора защиты, причем их общая точка (анод диода) соединен с базой токостабилизирующего транзистора 51). Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности является устройство комплексной электронной защиты ВИП, содержащее стабилизатор напряжения, подключенный своим входом к выходу источНика питания, имеющим общую шину с стаби974358 лиэатором напряжения, источник опорного напряжения, подсоединенный своим входом к выходу источника питания, а выходом - к первому входу ДУ,датчик то- . ка, включенный последовательно в силовую шину стабилизатора напряжения и делитель выходного напряжения, включенный параллельно выходным выводам, а средней 1очкой соединенный с вторым входом дифференциального уси- 30 лителя (2). Недостатками устройства являются, прежде всего, низкое быстродействие срабатывания устройства защиты при, как правило, медленном изменении уров-IS ня контролируемого параметра стабилизатора напряжения и особенно в случае короткого замыкания на выходе стабилизатора. Целью изобретения является повыше- ур ние быстродействия и надежности работы устройства электронной защиты. Поставленная цель достигается тем, что в устройство электронной защиты введены эмиттерный повторитель, цепь 35 импульсного смещения и триггер, подсоединенный своим выходом через резистор к третьему входу дифференциального усилителя, первым входом - параллельно к датчику тока, а вторым вхо- 3О дом — к выходу эмиттерного повторителя, подсоединенного к защитному входу стабилизатора напряжения, а вход эмиттерного повторителя через развязывающие диоды подключен к выходам дифференциального усилителя, цепь импульсного смещения, выполненная в виде последовательно включенным конденсатора, зашунтированного резистором, и ди-. ода, подсоединенв входом к выходу ис- «ц точника питания, а выходом - к третьему входу дифференциального усилителя. На чертеже представлена принципиальная схема устройства электронной 45 защиты. Устройство содержит имеющие общую шину стабилизатор напряжения 1 (СН) с импульсным или непрерывным регулированием, источник питания 2, к одному выходу которого подключен стабилизатор напряжения 1, дифференциальный усилитель 3 (ДУ), имеющий три входа и два выхода, подключенный через кнопку 4 к другому выходу источника питания 2, источник опорного напряжения, состоящий иэ последовательно включенных резистора 5 и стабилитрона 6, и подключенный входом через кнопку 4 к ф плюсу источника питания 2, а выходомк первому входу ДУ 3, делитель выходного напряжения 7, подключенный своими концами к нагрузке 8, а средней точкой - ко второму входу ДУ 3, цепь подачи импульсного смещения 9 на вход ДУ 3, состоящую из последовательно включенных конденсатора 10, зашунтированного резистором 11 и диода 12 и подключенную с одной стороны через кнопку 4 к плюсу источника питания, а с другой - к третьему входу ДУ 3, датчик тока 13, подключенный между плюсом стабилизатора напряжения 1 и нагрузкой 8, триггер 14, выполненный на транзисторах 15 и 16 разного типа проводимости и последовательно включенных резисторах 17 и 18, присоединенных между коллектором транзистора 15 и. общей шиной, а средней точкой - к базе транзистора 16, резистора 19, подключенным между коллектором транзистора 16 и базой транзистора 15, потенциометра 20, присоединенным своими концами к нагрузке 8, а средней точкой - к базе транзистора I5, цепи эмиттерного смещения транзистора 15, состоящей из последовательно включенных резистора 21, присоединенного к общей шине, и диода 2?, анодом подключенного к плюсу стабилизатора напряжения 1, а средней точкой - к эмиттеру транзистора 15, один выход триггера 14 (коллектор транзистора 16) присоединен через резистор 23 к третьему входу ДУ 3, а первый вход триггера 14 (анод диода 22 - потенциометр 2()) подключен параллельно к датчику тока 13, эмиттерный повторитель на транзисторе 24, коллектором подключенный к источнику питания 2 через кнопку 4, входом - к выходам ДУ 3 через развяэывающие диоды 25 и 26 с эмиттером присоединенной к входу защиты стабилизатора напряжения 1 и через резистор 27 - ко второму входу триггера 14 база транзистора 16. Устройство защиты работает следующим образом. В исходном состоянии кнопка 4 замкнута, на первый вход ДУ 3 поступает опорное напряжение со стабилитрона 6, а на второй вход ДУ 3 — контролируемое напряжение с нагрузки 8 через делитель выходного напряжения 7. На третий вход ДУ 3 подается некоторый положительный уровень напряжения с 5 9743 нагрузки 8 через потенциометр 20 и резисторы 19, 23, так как в исходном состоянии транзисторы 15 и 16 триггера 14 находятся в закрытом состоянии за счет подачи отрицательного смещения в эмиттер транзистора 15 р-и-р типа проводимости. На выходах ДУ 3 имеется низкий положительный уровень напряжения, который не может перевести транзистор- 16 триггера 14 в открытое состояние (через развязывающие диоды 25 и 26 и эмиттерный повторитель на транзисторе 24). Низкий уровень положительного напряжения, снимаемый с эмиттера транзистора 24, не выключает стабилизатор напряжения 1 по защитному входу. При уменьшении выходного напряжения стабилизатора напряжения 1 до минимально допустимого уровня напря- 20 жение на одном из выходов ДУ 3 повы-, шается и поступает через диод 25 или 26 на базу транзистора 4 и далее через резистор 27 на второй1вход триггера 14 {база транзистора 16). При 2Ю достижении сигналом уровня порога .срабатывания триггера 14 по второму ;входу последний срабатывает, транзисl торы- 15 и 16 переходят во включенное .состояние. При этом низкое коллектор- 30 ное напряжение насыщения транзисто ра 16 поступает на третий вход ДУ 3, его токопитающий каскад запирается и на выходах ДУ 3 появляется высокий уровень напряжения. Таким образом, осуществляется нелинейная положительная обратная связь с одновременным запоминанием высокого уровня напряжения на выходах ДУ 3 за счет транзистора 16 триггера 14. Одновременно др сигнал высокого уровня, снимаемый с эмиттерного повторителя, выключает стабилизатор напряжения 1 по защитному входу и последний снимает напряжение с нагрузки 8. Это состояние срабатывания устройства электронной защиты может продолжаться неограниченное время, пока поступает питание на ДУ 3, поскольку заперт его токопитающий каскад. Для возврата устройства электронной защиты в исходное состояние необходимо с помощью кнопки 4 обесточить на некоторое время ДУ 3 и эмиттерный повторитель на транзисторе 24 и затем вновь подать напряжение с источника питания 2. При увеличении выходного напряжения стабилизатора напряжения 1 до 58 6 максимально допустимого уровня напряжения на одном из выходов ДУ 3 повышается и поступает через соответствующий диод 25 или 26 на базу транзистора 24 и далее через резистор 27 на второй вход триггера 14 (базу транзистора 16). В дальнейшем процесс срабатывания устройства электронной защиты происходит аналогично предыдущему случаю. В случае растущей перегрузки по току стабилизатора напряжения 1 или короткому замыканию на нагрузке 8 напряжение, снимаемое с датчика тока Е3, увеличивается. При достижении напряжением на датчике тока 13 порогового уровня срабатывания триггера 14 по первому входу транзисторы 15 и 16 последнего переходят во включен1ное состояние и весь дальнейший про цесс функционирования схемы устройст ва электронной защиты происходит аналогично уже рассмотренным случаям. Одновременно в случае короткого замыкания на нагрузке 8 дифференциальный усилитель 3 дополнительно реагирует и на снижение выходного напряжения стабилизатора напряжения 1, т. е. устройство электронной защиты в этом слу чае является как бы резервированным и таким образом обладает повышенной надежностью. Потенциометром 20 регулируется пороговый уровень срабатывания триггера .14 по первому входу и тем самым регулируется величина предельно допустимого тока (ток перегрузки стабилизатора напряже ния) . Цепь импульсного смещения 9, состоящая из последовательно включенных конденсатора 10, зашунтированного резистором 11, и:диода 12 применена для исключения возможности срабатывания устройства электронной защиты при включении источника питЬния 2 в сеть. В момент включения источника питания 2 в сеть перепад положительного напряжения через нормально замкнутую кнопку 4, конденсатор 10 и диод 12 поступает на третий вход ДУ 3. Конденсатор 1О варяжаясь поддерживает ток токопитающего каскада ДУ 3 на время установления номинального выходного напряжения стабилизатора 1. В установившемся режиме заряженный конденсатор 10 не оказывает влияния на смещение по третьему входу ДУ 3. 7 формула изобретения 9743 Устройство электронней защиты, содержащее стабилизатор напряжения, подключенный своим входом к выходу источника питания, имеющим общую шину с стабилизатором напряжения, источник опорного напряжения, подсоединенный своим входом к выходу источника питания, а выходом " к первому входу >В дифференциального усилителя, датчик тока, включенный последовательно в силовую шину стабилизатора напряжения и делитель выходного напряжения, включенный параллельно выходным выво- >> дам, а средней точкой соединенный с вторым входом дифференциального уси-, лителя, о т л и w a ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности работы, в него вве ив дены эмиттерный повторитель, цепь импульсного смещения и триггер, подсоединенный своим выходом через ре58 8 зистор к третьему входу дифференциального усилителя, первым входом — параллельно-к датчику тока, а вторым входом - к выходу эмиттерного повторителя, подсоединенного к защитному входу стабилизатора напряжения, а вход эмиттерного повторителя через развязывающие диоды подключен к выходам дифференциального-усилителя, цепь импульсного смещения, выполненная в виде последоватепьно включенного конденсатора, зашунтированного резистором, и диода, подсоединена входом к выходу источника питания, а выходом - к третьему входу диффере.,циального усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 546871, кл, G 05 F 1/58, 1975. 2." Вопросы радиоэлектроники". Серия общетехническая. 1977, М 12, с. 134-136.
