Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току

Союз Советсиик

Социапистичесник

Республик

<и> 991

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ау— (22)Заявлено 31.12.80 (21) 3227735/24 07 с присоединением заявкнМ— (23) Прнорнтет— (51)N. Кл.

GO5 F 1/58 (53) УД 621.316. .722. 1 (088.8) Г уюрствмммй»вивт»т

СССР вв лангом взебретеянй и верытнй

Опубликовано 23.01. 83. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 23.01.83

Н. И. Землянский, Л. Г. Смелянский и,К, ф. Силяев..., //

Я (72) Авторы изобретения (71) Заявитель, (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ЗАШИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ

Изобретение относится к электротех» нике, а именно к источникам питания, . и может быть использовано в системах . питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с зашитой от перегрузок по току, соцержаший послецовательно включенный в выхоцную шину регулирующий транзистор, усилитель постоянного тока с узлом сравнения, токостабилизируюший цвухполюсник, цатчик тока и защитный транзистор (1 ).

Нецсстатком известного стабилизатора является большой расхоц мощности на резисторе-датчике тока, нахоаяшегося в силовой пепи, не обеспечивается автоматический возврат стабилизатора в нор мальный режим стабилизации при самоустранении кратковременной перегрузки по току или короткого замыкания на вьмоце стабилизатора»

Наиболее близким к прецложенному техническому решению. является стабили2 затор постоянного напряжения с защитой от перегрузок но току, соцеркаший вклю» ченный в положительную выхоцную шинусоставной регулирующий элемент, состои. ший из регулирующего транзистора, поц» ключенного коллектором к вхоцной шине, и согласующего транзистора, коллектор которого через последовательно включенные резисторы датчика тока подключен к вспомогательному источнику питания, о а его база - к выхоцу усилителя тока с узлом сравнения и к коллектору эаппсп» ного транзистора 2 3 ..

Нецостатками данного устройства яв ляются ограниченная возможность его

15 применения ввнцу невозможности испопь зования узла зашиты от перегрузки по току и короткого замыкания цля других типов стабилизаторов напряжения, у ко2в торых отсутствуе связь базы согласую щего транзистора через коллектор-емиттер усилительного транзистора с обшей шиной„ и отсутствие воэможности полного отключения стабилизатора напряжения от питаю3 9913 шей сети в случае длительной перегрузки по току или короткого замыкания на выходе стабилизатора, Последний недостаток является общим для всех стабилизаторов напряжения, имеющих защиту от перегрузок по току и коротких замыканий с самовоэвратом.

При длительной перегрузке по току или коротком замыкании на выхоце стабилизатора послецний работает в аварийном >й режиме, при котором рассеиваемая мощность на регулирующем элементе превышает номинальную мощность рассеивания на регулирующем элементе. Длительная бесполезная работа исправного стабилиза« 1g тора напряжения при неисправной нагруз ке может привести к выходу иэ строя и самого стабилизатора. Следовательно,. зашита от перегрузок по току и коротких замыканий цолжна удовлетворять следую- 2g шим противоречивым треба. аниям:

- с одной стороны, обеспечивать asтоматическ ий возврат, стабилизатора напряжения в нормальный режим стабилизации при самоустранении кратковременной перегрузки по току или кратковременного замыкания на выхоце стабилизатора, - с цругой стороны, обеспечивать полное отключение стабилизатора напряжения от питающей сети при цлительной щ перегрузке по току или коротком замыкании на выхоце стабилизатора.

Причем максимальная цлительность перегрузки должна быть установлена исхоця из конкретных условий работы усгройства.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току введены реле времени, разцелительный циоц и сдвоенный резисторный оптрон, аиоц светодиода когорого непосрецствен но, а одни из выводов его резисторов

1 через ограничительные резисторы поцключены к положительной шине вспомогательного источника питания, другие выводы резисторов оптрона поцключены соответственно к базе защитного транзистора и к вхоцу реле времени, выхоц которого через разделительный диод поцключен к коллектору согласующего транзистора, причем катоц светодиоца оптрона подклю- >> чен к точке соединения резисторов цатчи ка тока, а база защитного транзистора через резистор и его эмиттер непосрец94 4 ственно подключены к выхоцу регулирующего транзистора.

На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения с зашитой от перегрузок по току.

Стабилизатор содержит включенный послецовательно в положительную выхоц ную шину составной регулирующий элемент, состоящий из регулирующего транзистора 1, подключенного коллектором к входной шине стабилизатора напряжения, и согласующего транзистора 2, усилитель

3 постоянного тока с узлсм сравнения, датчик 4 тока и защитный транзистор

5, причем коллектор согласующего транзистора 2 через датчик 4 тока, состоящий из последовательно включенных резисторов 6 и 7, поцсоединен к положительной выходной шине вспомогательного источника питания, минусовая выхоцная шина которого поцключена к положительной выхоцной шине стабилизатора, база согласующего транзистора 2 через коллектор-эмиттер защитного транзистора 5 связана с эмиттером регулирующего транзистора 1 и положительной выходной шиной стабилизатора, реле 8 времени, . поцключенного к выхоцным шинам вспомогательного источника, сцвоенный реэисторный оптрон 9, анод светодиоца 10 которого непосредственно подключен к положительной выхоцной шине вспомогательного источника питания, а катодк точке соецинения резисторов 6 и 7 цатчика 4 тока, база защитного транзистора 5 и вхоц упомянутого реле 8 времени через соответствующие фотореэисторы 11 и 12 оптрона 9 и OI ðàíè÷èтельные резисторы 13 и 14 связаны с положительной выхоцной шиной вспомогательного источника питания, коллектор согласующего транзистора 2 и резистор

6 цатчика 4 тока через разцелительный диоц 15 соецинены с выходом реле 8 времени. Реле 8 времени выполнено на одноперехоцном транзисторе .16, тиристоре 17, времязацающем конденсаторе 18, зашунтированном резистором 19, и исполнительном элементе 20.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии на выходе стабилизатора перегрузки по току или короткого замыкания протекающий через резистор

7 и цатчика 4 тока коллекторный ток согласующего транзистора 2 создает па

5 991394 6 дение напряжения на нем, недостаточное умейьшаться за счет разряда последнего для включения светодиода 10 резистив- через резистор 19. На конденсаторе ного оптрона 9. Последний находится в,18 устанавливается низкий уровень навыключенном состоянии. Большое выходное пряжениячкоторый в случае длительной

11 опт на 9 темновое сопротивление фоторезистора: .% перегрузки по току или короткого эамыоптрона 9 не позволяет включиться кания на выходе стабилизатора напряжеэащитному транзистору 5, и он, находясь ния на времяэадаюшем конденсато 18 в вь ьпипоченном состоянии, не оказывает достигает уровни, равного порогу сраба никакого влияния на работу стабилизато- тывания однопереходного транзисто 16 ра. раничительный резистор 14, фото-. > реле 8 времени. Последний вьщает полорезистор 12 оптрона 9 и резистор 19 жительный импульс, включающий тиристор образуют делитель напряжения, рассчитан- 17. Переход тиристора 17 в проводящее ный таким образом, что при выключенном состояние приводит к включению раздели светодиоде 10 оптрона 9 уровень напря- тельного диода 15, к полному закрыважения на эмиттере однопереходного трен- >> нию регулирующего 1 и согласующего зистора 16 реле 8 времени значительно 2 транзисторов и удержанию светодиода ниже уровня порога срабатывания одно- 10 оптрона 9 во включенном состоянии, переходного транзистора. Тиристор 17 и к включению исполнительного элемента исполнительный элемент 20 реле време- 20, отключающего: стабилизатор-напряже ни 8, разделительный диод 15 находятся 20 ния от питающей сети. Длительность рав выключенном состоянии. При превыше- - боты стабилизатора в аварийном режинии тока нагрузки максимально допусти- ме может регулироваться в широких премого значения падение напряжения на делах в зависимости от выбора ограничирезисторе 7 датчика 4 тока становится тельного резистора 14, времязадаюшего достаточным для включения светодиода 2> конденсатора 18 резистора 19 га

10 опт на

Э, порога оптрона 9. Включение последнего срабатывания однопереходного транзистора приводит к значительному уменьшению 16 реле 8 времени и величины выходновеличин сопротивлений фотореэисторов го напряжения вспомогательного источ11 и 12 оптрона 9, а это в свою очередь ника питания. сопровождается открыванием защитного 30 . Таким образом, защита от перегрузок транзистора 5, призакрыванием регулирую- по току и коротких замыканий в данном щего 1 и согласующего 2 транзисторов, устройстве обеспечивает автоматический. стабилизатор напряжения начинает рабо- возврат стабилизатора напряжения в нор ° тать в режиме стабилизатора тока, при мальный режим стабилизации при самокотором светодиод 10 оптрона 9 остаетсяз устранении кратковременной перегрузки во включенном состоянии. Одновременно по току или короткого замыкания на выначинается заряд от вспомогательного ходе стабилизатора, полное отключение источника питания времязадающего кон стабилизатора нап ста илизатора напряжения от питающей денсатора 18 че з ог ничительный щ или коротком замыкании на выходе стареэистор 14 и фоторезистор 12 оптрона <д или коротком замыка

9. При самоустранении кратковременной билиэатора, а также регулирование длиперегрузки по току или короткого замы- тельности работы стабилизатора в авакания на выходе стабилизатора уменьша- рийном режиме в ши ри ом жиме в широких пределах с ется коллекторный ток согласующего помощью реле време ле времени. транзистора 2, что приводит к отключе- <> Данная защита от перегрузок по току нию светодиода 10 опт на 9 и

0 оптрона 9 и резкому и коротких замыканий обеспечивает повыувеличению величин соп тивлений ротивлений фото- шение надежности устройства и расширяоптрона 9. Зашич.. ет его функдиональные возможности. резисторов 11 и 12 опт на . ашич. ный транзистор 5 закрываетая и стабилизатор автоматически возвращается в нормальный режим стабилизапии. Возраста- ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ние величины сопротивления фоторезистора 12 п иводит к п к Стабилизатор постоянного напряжения конденсато 18

Ра реле 8 вР-меня от с защитой or перегрузок по тоху, соцерУ вспомогательного источника питания.

И жаший включенный в положительную вы ровень напряжения на конденсаторе 18 ходную шину составной регулирующий элереле 8 времени, не достигнув уровня мент, состоящий из регулирующего траипорога срабатывания однопереходного ;зистора, подключенного коллектором к транзистора 16 реле 8 времени, начинает 1входной шине, и согласующего транэистозащитного транзистора и к вхоцу реле времени, выход которого через раздели- тельный диод подключен к коллектору согласующего транзистора, причем катод светодиода оптрона подключен к точке соединения резисторов датчика тока, а база защитного транзистора через резистор и его эмиттер непосредственно поцключены к выходу регулирующего транзис1О тора.

7 9 ра, коллектор когорого через послецовательно включенные резисторы датчика тока подключен к вспомогательному ис-.

4. точнику питания, а его база - к выходу усилителя постоянного тока с узлом сравнения н к коллектору защитного транзистора, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения надежности стабилиза тора и расширения его функциональных возможностей, в него ввецены реле времени, разделительный диоц и сдвоенный резисторный оптрон, анод светодиоца которого непосредственно, а одни из выводов его резисторов через ограничител ные резисторы подключены K положительной шине вспомогательного источника питания, другие выводы резисторов оптрона подключены соответственно к базе

Исто- ники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. Киев, 1976, с. 133, рис. 35 ж.

2. Авторское свидетельство СССР

М 635479, кл. Q 05 F 1/58, 1977.