Устройство защиты от перенапряжения

Предлагаемая полезная модель относится к системам защиты потребителей вторичного напряжения постоянного тока от перенапряжения и может быть использована для защиты электронных устройств, в частности персональных ЭВМ типа Notebook. Устройство защиты от перенапряжения содержит стабилитрон, резистор и транзистор, при этом стабилитрон подключен катодом к шине стабилизированного напряжения, а анодом к резистору. Второй вывод резистора и эмиттер транзистора подключены к земле. Для повышения надежности устройства защиты от перенапряжения введены второй и третий резисторы и ключ, причем анод стабилитрона подключен через второй резистор к базе транзистора. Коллектор транзистора подключен к управляющему входу ключа и через третий резистор к шине стабилизированного напряжения и ко входу ключа, выход которого является выходом устройства защиты от перенапряжения.

Предлагаемая полезная модель относится к системам защиты потребителей вторичного напряжения постоянного тока от перенапряжения и может быть использована для защиты электронных устройств, в частности персональных ЭВМ типа Notebook.

Известны устройства защиты (Специальные вопросы проектирования сильноточных стабилизаторов. MHTML Document, рис.15) содержащие стабилитрон, подключенный катодом к шине стабилизированного напряжения, а анодом к резистору, конденсатору и управляющему входу тиристора. Вторые выходы резистора и конденсатора подключены к земле, анод тиристора подключен к шине стабилизированного напряжения, а катод подключен к земле, вход устройства является и его выходом.

Недостатком устройства является его малая надежность, (т.к. при срабатывании устройства на выводах источника питания устанавливается режим короткого замыкания, способный привести к выходу из строя как источника питающего устройства, так и самого устройства защиты от перенапряжения и далее - потребителя), а также необходимость выключения и включения питания для восстановления работоспособности схемы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство защиты от перенапряжения (Специальные вопросы проектирования сильноточных стабилизаторов.

MHTML Document, рис.16), содержащее стабилитрон, подключенный катодом к шине стабилизированного напряжения, а анодом к резистору, и базе транзистора, коллектор которого подключен к катоду стабилитрона. Второй выход резистора и эмиттер транзистора подключены к земле, вход устройства является и его выходом.

Недостатком устройства является его малая надежность, т.к. при срабатывании устройства на выводах источника питания устанавливается режим короткого замыкания, способный привести к выходу из строя как источника питающего устройства, так и самого устройства защиты от перенапряжения и далее - потребителя.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности устройства защиты от перенапряжения из-за отсутствия при защите режима короткого замыкания при возможности отключения опасно высокого напряжения от потребителя с включением его при вхождении в норму.

Сущность полезной модели состоит в том, что схема защиты от перенапряжения содержит стабилитрон, резистор и транзистор, при этом стабилитрон подключен катодом к шине стабилизированного напряжения, а анодом к резистору. Второй вывод резистора и эмиттер транзистора подключены к земле.

Новым в предлагаемой полезной модели является введение второго и третьего резисторов и ключа, причем анод стабилитрона подключен через второй резистор к базе транзистора, коллектор которого подключен к управляющему входу ключа и через третий резистор к шине стабилизированного напряжения и ко входу ключа, выход которого является выходом устройства защиты от перенапряжения. Если напряжение на шине стабилизированного напряжения превзойдет пробивное напряжение стабилитрона плюс прямое падение перехода база-эмиттер транзистора, последний включится, ключ выключится и обесточит потребителя, а при вхождении входного напряжения в допустимый диапазон транзистор выключится, а ключ включится, восстановив подачу напряжения потребителю.

Этим обеспечивается повышение надежности устройства защиты от перенапряжения из-за устранения на выводах источника питания режима короткого замыкания, способного привести к выходу из строя как источника питающего устройства, так и самого устройства защиты от перенапряжения с отключением опасно высокого напряжения от потребителя и включением его при вхождении в норму.

На Фиг.1 представлена схема устройства защиты от перенапряжения. Устройство защиты от перенапряжения содержит стабилитрон 1, катод которого подключен ко входу устройства, а анод подключен к первому резистору 2 и через второй

резистор 3 к базе транзистора 4, коллектор которого подключен ко входу управления ключа 5 и через третий резистор 6 ко входу устройства и входу ключа 5. Второй выход резистора 2, эмиттер транзистора 4 подключены к земле, а выход ключа 5 является выходом устройства.

Устройство защиты от перенапряжения функционирует следующим образом. Если напряжение на входе устройства не превышает допустимого, стабилитрон 1 находится в отсечке и потенциал земли, поступая через резисторы 2 и 3 на базу транзистора 4, удерживает его в закрытом состоянии. На управляющий вход ключа 5 выдается через резистор 6 входное напряжение устройства высокого уровня, удерживая ключ 5 во включенном состоянии. Ключ 5 может быть выполнен, например, в виде интеллектуального мощного ключа высокого уровня BTS426L1 (см. BTS426L1.pdf,Adobe Acrobat 7,0 Document. SIEMENS. Smart Highside Power Switch.), работоспособный в широком диапазоне напряжения питания и входного напряжения.

Если входное напряжение устройства превзойдет пробивное напряжение стабилитрона 1 плюс падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 4, через резистор 3 потечет базовый ток, транзистор 4 включится, напряжение низкого уровня на его коллекторе выключит ключ, ликвидируя перенапряжение на выходе устройства и соответственно у потребителя. При этом для ввода транзистора 4 в насыщение требуется выполнение условия:

((Uвx-Uvd-Uбэ)/R2)*B>=Uвх/R3,

где: Uвx - входное напряжение устройства,

Uvd - напряжение отсечки стабилитрона 1,

Uбэ - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 4,

R2 - номинал резистора 3,

В - коэффициент усиления транзистора 4 по току,

R3 - номинал резистора 6.

При возврате входного напряжения в пределы заданного допуска ключ включится и входное напряжение устройства подключится на выход устройства к потребителю.

Таким образом, обеспечивается защита потребителя от перенапряжения отключением опасно высокого напряжения от него с устранением на выводах источника питания режима короткого замыкания, способного привести к выходу из строя как источника питающего напряжения, так и устройства защиты, чем и повышается надежность устройства защиты.

Устройство защиты от перенапряжения, содержащее стабилитрон, катод которого является входом устройства, а анод подключен к резистору, второй вывод которого подключен к земле, транзистор, эмиттер которого соединен с землей, отличающееся тем, что введены второй и третий резисторы и ключ, причем анод стабилитрона через второй резистор подключен к базе транзистора, коллектор которого подключен к управляющему входу ключа и через третий резистор ко входу устройства защиты от перенапряжения и входу ключа, выход которого является выходом устройства.