Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (») 535562

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.02.72 (21) 1751164/07 с присоединением заявки №

ГосУааРственный комитет (23) Приоритет

Совета Мнннстров СССР по аелам извбретеннй Опубликовано 15.11.76. Бюллетень ¹ 42 (51) М. Кл. G 05F 1/58 (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) н открытий

Дата опубликования описания 10.11.76 (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий, содержащий транзистор защиты и эталонное сопротивление, включенное последовательно с нагрузкой, и основанный на принципе ограничения тока нагрузки (1). Однако такой стабилизатор рассеивает при перегрузках, особенно при коротком замыкании на выходе, значительную мощность, что является его основным недостатком.

Известен также стабилизатор с защитой от короткого замыкания, содержащий источник опорного напряжения, диод, эталонное сопротивление, транзистор защиты и резисторы (2).

При токе нагрузки, равном току срабатывания защиты, открывается транзистор защиты, Стабилизатор становится источником постоянного тока, а выходное напряжение падает с уменьшением сопротивления нагрузки. Как только выходное напряжение станет меньше опорного напряжения стабилизатора, диод открывается и вызывает релейное уменьшение тока нагрузки до минимума. Этот стабилизатор также имеет значительные потери мощности.

Возврат в рабочее состояние происходит только при уменьшении нагрузки до 0,2 — 0,3 номинального значения, что создает существенные неудобства при эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току, содержащий последовательный регулирующий транзистор, блок управления, подключенный к базе регулирующего транзистора, резистор — датчик тока и транзисторы защиты, эмиттеры которых соединены и подключены к выходу стабилизатора, а коллектор одного из

10 них соединен с базой регулирующего транзистора (3). Основным недостатком такого стабилизатора является отсутствие защиты от перегрузок по току в момент включения, что приводит к протеканию экстратоков через ре15 гулирующий транзистор при наличии перегрузки на выходе. Недопустимо большие броски тока через регулирующий транзистор возникают также при наличии конденсатора, подключенного к выходу стабилизатора и необходимого в большинстве практических случаев.

Протекание недопустимо больших токов через регулирующий транзистор вызывает катастрофический выход последнего из строя и, как следствие, разрушение аппаратуры, питаю25 щейся от стабилизатора.

Для повышения надежности стабилизатора путем уменьшения тока включения предлагаемый стабилизатор снабжен автоколебательным генератором запускающих импульсов и

30 дополнительным транзистором другого по сравнепию с регулирующим транзистором ти

535562

1О

15 па проводимости, коллектор которого через резисторы соединен с базами транзисторов защиты и генератором запускающих импульсов, а база дополнительного транзистора через резистор соединена с коллектором другого транзистора защиты.

На чертеже дана принципиальная схема описываемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит блок 1 управления, сопротивление 2 нагрузки, регулирующий транзистор 3, резистор 4, транзистор 5 защиты, диод 6, резисторы 7 — 10, транзистор 11 защиты, резистор 12, сравнивающий транзистор

13, резисторы 14 — 17, опорный стабилитрон

18 и автоколебательный генератор 19 запускающих импульсов.

Стабилизатор работает следующим образом.

1(оллекторный ток регулирующего транзистора 3, равный в первом приближении току нагрузки, протекая через эталонное сопротивление 8, создает на нем падение напряжения

Ua, которое суммируется с напряжением на компенсирующем диоде 6 и поступает на базу транзистора 13. На эмиттер транзистора 13 подается эталонное напряжение U» с сопротивления 14. Разность напряжений U6+ Us — U» прикладывается к эмиттерному переходу транзистора 13. В нормальном режиме работы эта разность меньше напряжения отпирания транзистора 13. При перегрузке падение напряжения на сопротивлении 8 увеличивается и сравнивающий транзистор 13 отпирается. Базовый ток транзистора 11 начинает протекать по цепи: коллектор транзистора 13 — резистор 15— база транзистора 11, что, в свою очередь, приводит к появлению его коллекторного тока, а следовательно, к еще большему отпиранию транзистора 13. Происходит лавинообразный процесс, заканчивающийся насыщением транзисторов 11 и 13. Это состояние является устойчивым. Одновременно через сопротивление

10 начинает протекать базовый ток защитного транзистора 5, насыщающий его. При этом база регулирующего транзистора 3 подключается к минусовой шине входного источника, что приводит к запиранию транзистора 3, т. е. к отключению стабилизатора от напряжения питания.

Включение стабилизатора происходит следующим образом.

С выхода генератора 19 на базу транзистора 11 периодически подаются запирающие импульсы.

Если стабилизатор находится в рабочем состоянии (ток нагрузки не превышает значения, на которое настроена защита), то все транзисторы схемы защиты закрыты и поступающий импульс генератора не изменяет состояния устройства в целом, так как в момент действия запускающего импульса происходит запирание уже закрытого транзистора 11. Если нагрузочный ток превышает ток срабатывания защиты, то схема защиты срабатывает. Транзисторы 5, 11 и 13 в этом случае насыщены. Тогда импульс генератора 19 вызывает запирание на20

4 сыщенного транзистора 11. Запирание транзистора 11, осуществляющего ранее функции элемента, замыкающего цель положительной обратной связи, приводит к перестройке схемы защиты. Транзисторы 5 и 13 выходят из насыщения вследствие уменьшения их базовых токов, что пвиводит к возрастанию тока через регулирующий транзистор 3, однако теперь, когда транзистор 11 заперт, транзисторы 5 и

13 осуществляют граничение коллекторного тока транзистора 3 на уровне, примерно равном току срабатывания. При увеличении коллекторного тока транзистора 3 сверх тока срабатывания транзистор 13 открывается, вызывая протекание базового тока транзистора 5.

Транзистор 5, открываясь, уменьшает базовый ток регулирующего транзистора 3, что приводит к уменьшению коллекторного тока транзистора 3 до уровня, приблизительно равного току срабатывания.

Если перегрузка отсутствует, то к моменту окончания запускающего импульса выходное напряжение и ток нагрузки устанавливаются на уровне номинальных. Транзисторы 5 и 13 в этом случае закрыты, так как их открывание происходит при коллекторном токе транзистора 3, превышающем ток срабатывания. Окончание запирающего импульса, свидетельствующее о восстановлении цепи положительной обратной связи, не вызывает изменений в работе стабилизатора.

При перегрузке (в этом режиме транзисторы 5 и 13 открыты) в момент окончания запускающего импульса восстанавливается цепь положительной обратной связи и в базу транзистора 11 течет ток, приводящий к появлению коллекторного тока транзистора 11, а следовательно, к увеличению базового тока транзистора 13, т. е. схема защиты срабатывает и стабилизатор отключается.

Таким образом, включение стабилизатора (при подаче запирающего импульса на транзистор ll) происходит с автоматическим ограничением тока нагрузки, что исключает протекание экстратоков при коротком замыкании и больших перегрузках, Положительный эффект изобретения заключается не только в том, что обеспечивается надежная защита собственно стабилизатора, но и в том, что предохраняется от разрушения аппаратура, подключенная к последнему.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току, содержащий последовательный регулирующий транзистор, блок управления, подключенный к управляющему входу регулирующего транзистора, резистор — датчик тока и транзисторы защиты, эмиттеры которых соединены и подключены к выходу стабилизатора, а коллектор одного из них соединен с базой регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности стабилизатора путем уменьшения тока включения, он снабжен авто535562

Составитель С, Горбачева

Релактор Л. Пейсоченко Текред М. Семенов Корректор Л. Котова

Заказ 2479, 14 Изд. № 1759 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 колебательным генератором запускающих импульсов и дополнительным транзистором другого по сравнению с регулирующим транзистором типа проводимости, коллектор которого через резисторы соединен с базами транзисторов защиты и генератором запускающих импульсов, а база дополнительного транзистора через резистор соединена с коллектором другого транзистора защиты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. М. В. Агапов, А. В. Пихута «Электрическая защита полупроводниковых источников

5 питания», «Советское радио», 1966 (аналог).

2. «Электроника», т. 44/№ 13, 1971, стр. 57 (аналог) .

3. Патент США № 3643151, кл. 323 — 9, 1968 (прототип) .