Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок

Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАВШШЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий регулирукяций транзистор, включенш-й последовательно в силовую шину, узел обратной связи, узел защиты, состояЩ ||й из датчика тока, делителя напряi-fL V/l жения и операщюнного усилителя, причем датчик тока включен между регулирующим транзистором и выходньм выводом , операционный усилитель соединен выходом с управлякшшм входом регулирукмдего транзистора, первю входом - со средним выводом делителя напряжения, один из крайних выводов которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности защиты путем уменьшения мощности рассеяния на регулирующем транзисторе в режиме перегрузки,в него введены логарифмический усилитель,вход которого подключен к датчику тока,а выход соединен с другим крайним выводом делителя напряжения,и вспомогательный источник опорного напряжения , включенный между ВТОРЫМ входом операционного усилителя и выходным выводом стабилизатора. ir

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ жения и операционного усилителя, причем датчик тока включен межцу регулирующим транзистором и выходная выводом, операционный усилитель соединен выходом с управляющим входом регулирующего транзистора, первым входом — со средним выводом делителя напряжения, один из крайних выводов которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем уменьшения мощности рассеяния на регулирующем транзисторе в режиме перегрузки, в него введены логарифмичес-.. кий усилитель, вход которого подключен к датчику тока,а выход соединен с другим, Я крайним выводом делителя напряжения, н вспомогательныйисточник опорного напряжения, включенный между вторым вхоцом операционного усилителя н выходным выводом стабилизатора. а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21) 3582864/24-07 ,(22) 21.01.83 (46) 30.05.84. Бюл. Ф 20 (72) И.И.Кукушкин, Г.В.Отке и. В.А.Тихонов (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) 1. Патент США В 3.259.833, 323-4, 1966.

2. Полупроводниковая электроника в технике связи. Сб. статей под ред. И.Ф.Николаевского, вып. 22, И., "Радио и связь",. 1982, с. 178- 180 рис.3. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С

ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, содержащий регулирующий транзистор, включенный последовательно в силовую шину, узел обратной связи, узел защиты, состоящий из датчика тока, делителя напряЯ0.„515 А

1095159

Изобретение относится к регуляторам напряжения постоянного тока.

Известны стабилизаторы напряжения с защитой от перегрузки вплоть до короткого замыкания, содержащие регулирующий транзистор, узел обратной, связи и узел защиты, состоящий иэ датчика тока, делителя напряжения и усилителя постоянного тока С 13.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, включенный последовательно в силовую шину, узел обратной связи, узел защиты, состоящий из датчика тока, делителя напряжения и операционного усилителя, причем датчик тока включен 20 между регулирующим транзистором и выходным выводом, операционный усилитель соединен выходом с управляющим входом регулирующего транзистора, первым входом — со средним выводом 25 делителя напряжения, один из крайних выводов которого подключен к общей шине 32!.

Недостатком известного стабилизатора напряжения является значитель- 30 ная мощность рассеяния на регулирующем транзисторе в режиме перегрузки, превышающая мощность рассеяния в номинальном режиме, что снижает эффективность защиты. 35

Цель изобретения — повышение эффективности защиты путем уменьшения мощности рассеяния на регулирующем транзисторе в режиме перегрузки.

Поставленная цель достигается тем, 40 что в стабилизатор напряжения с защи; той от перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, включенный последовательно в силовую шину, узел обратной связи, узел защиты, состоящий 45 из датчика тока, делителя напряжения и операционного усилителя, причем датчик тока включен между регулирующим транзистором и выходным выводом, операционный усилитель соединен выхо- 50 дом с управляющим входом регулирующего транзистора, первым входом — со средним выводом делителя напряжения, один из крайних выводов которого подключен к общей шине, введены логарифмический усилитель, вход которого подключен к датчику тока, а выход соединен с другим крайним выводом делителя напряжения, и вспомогательный источник опорного напряжения, включенный между вторым входом операционного усилителя и выходным выводом стабилизатора.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения с защитой от перегрузки, на фиг.2 — нагрузочная характеристика стабилизатора напряжения и мощность рассеяния на регулирующем транзисторе в относительных единицах.

Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки содержит последовательный регулирующий транзистор 1 с узлом обратной связи (не изображен), датчик 2 тока, защитный транзистор

3, операционный усилитель 4, логарифмический усилитель 5, делитель 6 напряжения, состоящий иэ двух резисторов, вспомогательный источник 7 опорного напряжения, причем на первый вход операционного усилителя 4 подается напряжение от вспомогательного источника 7 онорного напряжения, на второй вход операционного усилителя

4 подается напряжение с делителя 6, подключенного к выходу логарифмического усилителя 5 и к общей шине стабилизатора. На вход логарифмического усилителя 5 подается напряжение, пропорциональное протекающему току нагрузки через датчик тока — измерительный резистор 2, включенный между регулирующим транзистором 1 и выходным выводом 8.

Работа устройства происходит следующим образом.

В нормальном режиме работы до момента превышения тока нагрузки заданного значения защитный транзистор

3 закрыт напряжением операционного усилителя 4, и узел защиты не оказывает влияние на работу регулирующего элемента 1 и стабилизатора в целом.

При возрастании тока нагрузки возрастает падение напряжения на измерительном резисторе 2, соответственно возрастает напряжение на выходе логарифмического усилителя 5 и на втором входе операционного усилителя 4. При достижении напряжения на втором входе величины напряжения на первом входе операционного усилителя 4 напряжение на выходе операционного усилителя 4 меняет знак на противоположный и открывает защитный транзистор 3, который начинает шунтировать управляющий переход регулирующего элемента.

59 И =1sp 5btX туаатКп

1 i

i cp.

Риг, 2

ВНИИПИ Заказ 3597/30 Ти аж 842 По писное

2 g филиал Ш)П Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 з 10951

Условие срабатывания защиты определяется формулой ..=.(. 2>- < .! ",! .„,P, где g„ j„ P — напряжение на выходе

П Н логарифмического усилителя 5; — коэффициент деления делителя 6.

При этом выходное напряжение ста" !и билизатора и выходной ток по мере уменьшения сопротивления нагрузки, вплоть до короткого замыкания, уменьшаются. Соответственно закон изменения выходного напряжения и тока будет следующий:

u,„ð Р (" „", ) -a) - u,„) Для момента срабатывания защиты

20 получают i

ЛлЯ короткого замыканиЯ 1Н- кЗ 2

1- а ра. к3 Я (1)

Соответственно ток короткого засыкания будет меньше, чем ток срабатывания защиты.

Решение приведенной системы уравнений позволяет точно определить необходимые значения % и 00„ для требуемых значений тока короткого замыкания и тока срабатывания защиты.

При снятии аварийной нагрузки схема возвращается в исходное состояние за счет наличия тока короткого замыкания.

На фиг.2 приведена нагрузочная характеристика стабилизатора напряжения с защитой в нормированных координатах

ЬЫ11 1Н

О с

Вшк1max

Участок 1 на фиг.2 соответствует работе стабилизатора до момента срабатывания узла защиты. Участок 3 соответствует входному напряжению стабилизатора. Участок 4 соответствует в приведенных координатах зависимости Р, = P „, где РР— мощность рассеивания на регулирующем элементе 1, Р „ — допустимая мощность рассеивания на регулирующем элементе 1, Положительный эффект от предлагаемого устройства достигается за счет применения логарифмирующего усилителя 5 и вспомогательного источника 7 опорного напряжения, позволяющих сформировать такую нагрузочную характеристику, при которой мощность, рассеивающаяся на регулирующем элементе

1, не превосходит значение мощности рассеивания в момент срабатывания защиты.