Искробезопасная система питания
Патент 907667
Авторы
Искробезопасная система питания
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсинк
Соцналнстнчесинк
Республик »907667 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 07.07.80 (2l) 2953388/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 23.02.82 Бюллетень № 7
Дата опубликования описания 23.02.82 (5l)M. Кл.
Н 02 Н 7/00
Е 21 Г 9/00
Государственный комитет
СССР
an делам изобретений
ll открытий (53) УДК 621 316.925, 088.8) (72) Авторы изобретения
Е. И. Егоров, Е. П. Протасова, В.А. Руппуль-: и В.A. Семененко (7I ) Заявитель (54) ИСКРОБЕЗОПАСНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЛ
Изобретение относится к источникам питания, защищенным от авариЙ, ь частности от сьерхтока ь выходной цепи питания, и предназначено преимущественно для ьстроики ь блоки питания искробезогасных гриборов.
Известны источники питания, имеющие ь своем составе устройство защиты, содержащее датчик сигнала перегрузки по току и исполнительный эле10 мент, например, регулирующии транзистор, включенный в выходную цепь питания последовательно с нагрузкой ) lg и 12).
Однако эти устройства иэ-за своей
15 многозьенности, большой элементной насыщенности имеют недостаточную надежность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее резистор датчик сигнала от перегрузки по току) и регулирующий транзистор, включенные ь цепь питания последова,тельно с нагрузкой, и транзистор, шунтирующий эмиттерно-коллекторным переходом резистор и эмиттерно-базовый переход регулирующего транзистора (3 g.
Устройство ь нормальном режиме или при токе нагрузки, близком к максимальному току ограничения, остается открытым, при этом напряжение источника тока полностью передается ь выходную цепь питания, за исключением. потерь на открытом эмиттерно-коллекторном переходе регулирующего транзистора.
Известно, что искробезопасный ток электрических цепей находится в обратной зависимости от напряжения уменьшается с возрастанием напряжения). Поэтому при использовании устройстьа в качестве защиты от искроопасного тока ограничиваемая величина тока в выходной цепи может быть установлена на уровне, не превышающем искробезопасный ток, соответ3 90766 ствующий максимальному напряжению источника тока. При больших .перепадах напряжения источника тока выходной ток устройства, ограниченный величиной допустимого искробезопасного тока, снижается до малого значения и может быть критичным, не обеспечивающим работоспособности питаемого устройства.
Однако этот недостаток ограничи- 1О вает применение устройства и не позволяет голучить максимальную искробезопасную выходную мощность во всем диапазоне напряжения источника тока независимо от его величины. t5
Цель изобретения — обеспечение возможности получения максимально допустимой искробезопаснай мощности и повышения выходного тока и надежности. zo
Поставленная цель достигается тем, что искробезопасная система питания, содержащая источник постоянного тока, .выключатель и блок защиты, выполненный на регулирующем транзисторе, включенном в выходную цепь источника постоянного тока последовательно с резистором, соединенным с эмиттером и выходным зажимом источника постоянного тока, и второй транзистор, база которого связана через резистор с эмиттером регулирующего транзистора, а коллекторно-эмиттерный переход годсоединен к базе
35 регулирующего транзистора параллельно переходу база-эмиттер и резистору, включенному в цепь питания, дополнительно снабжена управляющим транзистором, резистиьным делителем выходного напряжения, источником опорного напряжения - стабилитроном, резистором, включенным в цепь питания стабилитрона и двумя диодами, разделительным и шунтирующим, при этом управляю45. щий транзистор подсоединен эмиттерно-коллекторным переходом к резистивному делителю выходного напряжения и к базе регулирующего транзистора через обратный переход разделительного диода соединена со стабилитроном, резистором, подсоединенным к выходному зажиму источника постоянного тока, и с другим диодом, через прямой переход которого резистор, стабилитрон и первый диод соединены с выходным зажимом системы питания и с коллектором регулирующего транзистора. Достигается искробезопасный режим включения и выключения питания тем, что второй выходной зажим источника постоянного тока подключен к стабилитрону, резистивному делителк выходного напряжения и ко второму зажиму системы питания через одни и те же контакты выключателя.
Для надежной работы устройства и стабильности выходного напряжения в выходную цепь питания между коллектором регулирующего транзистора и выходным зажимом системы питания включен резервный узел, дублирующий по своей электрической схеме блок защиты с управляющим транзистором и резистивным делителем выходного напряжения, при этом база управляющего транзистора резервного узла соединена с базой управляющего транзистора и с разделительным диодом источника питания.
На фиг.1 приведена электрическая схема устройства; на Фиг. 2 — электрическая схема питания с резервным узлом.
Система питания содержит источник постоянного тока, например электрохимический, резистор 2 и регулирующий транзистор 3, включенные в основную токовую цепь, транзистор 4, база которого через резистор соединена с эмиттером регулирующего транзистора 3 и с оезистором "., транзистор 6, эмиттер которого подсоединен к резисторам 7 и ь делителя выходного напряжения, а коллектор к базе регулирующего транзистора 3, стабилитрон 9, резистор 10, включенный в цепь питания стабилитрона, разделительный диод
11, шунтирующий диод 12, выключатель
1.3 °
При номинальном режиме работы, когда ток нагрузки в выходной цепи источника питания меньше тока срабатывания устройства защиты, падение напряжения на резисторе 2 недостаточно для отпирания транзистора
4, и транзистор не влияет на работу источника питания.
При возрастании тока нагрузки до ограничиваемой величины напряжение на резисторе 2 увеличивается и становится достаточным для отпирания транзистора. При этом транзистор шунтирует эмиттерно-коллекторным переходом входную базовую цепь регулирующего транзистора 3, потенциал базы регулирующего транзистора уменьшается, транзистор запирается
90766
Сопротиьление эмиттерно-коллекторного герехода транзистора увеличивается, а напряжение и ток в выходной цеги уменьшается.
При снижении сопротивления нагрузки до малой величины или при коротком замыкании выходной цепи системы питания диод 1? шунтирует прямым переходом стабилитрон 9.
При этом потенциал базы транзис- 0 тора 6 уменьшается, транзистор запирается, соответственно запирается регулирующий транзистор 3 и отключает выходную цепь нагрузку) от источника 1 постоянного тока. !5
При устранении токовой перегрузки устройство автоматически переходит в нормальный рабочий режим.
Ограничение выходного напряжения источника питания обеспечивается с 20 помощью трайзистора 6, регулирующего на возрастание выходного напряжения.
В номинальном режиме работы,когда выходное напряжение системы питания меньше ограничиваемой величины, 25 потенциал базы транзистора 6 достигает ьеличины, при которой транзистор
6 открыт и соответственно открыт регулирующий транзистор 3. Напряжение системы постоянного тока эа исклю- З0 чением потерь на открытом эмиттерноколлекторном переходе транзистора 3 передается ь выходную цепь.
При воз„-: тании выходного напряжения до ограничиваемой величины
35 падение напряжения на резисторе 8 увеличивается до значения, при котором потенциал базы транзистора 6 начинает уменьшаться, а транзистор закрываться. Соответственно эакрывает40 ся регулирующий транзистор 3. Сопротивление эмиттерно-коллекторного перехода увеличивается, а выходное напряжение уменьшается. Сграничиьаемый уровень напряжения Задается напряже- 4> нием стабилитрона 9 и соотношением величин сопротивлений резисторов.
7 и 8. Величина его устанавливается в пределах рабочего напряжения питаемого устройства и в соответствии с допустимой величиной искробезопасного тока.
Повышение надежности достигается с помоь,ью диода 12, шунтирующего ста(:илитрсн 9 при аварийном коротком замыкании выходной цепи системы питания. йунтирование стабилитрона приводит к .эапиранию транзисторов
3 и 6 и снижению мощности, рассеива7 6 емой на них, обеспечивая надежную
1 работу устройства в широком температурном диапазоне.
Разделительный диод 11, включенный в цепь эмиттерно-базового перехода транзистора 3 и стабилитрона исключает возникновение лавинообразно нарастающего тока в указанной цепи при аварийном коротком замыкании коглекторно-базового перехода транзистора 6 и защищает таким образом транзистор 3 и стабилитрон от повреждения, а выходную цепь системы питания от искроопасного тока.
Резервный узел 14 (фиг.2) в представленной связи с разделительным диодом и стабилитроном образует вторую стугень защиты от максимального тока и ограничения выходного напряжения. При достаточно большой ьеличине напряжения источника тока устройство защиты может работать в режиме стабилизации напряжения, а использование доголнительного узла 14 обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения в результате двухступенчатой стабилизации.
Введение дополнительного узла позволяет обеспечивать высокую надежность ограничения тока и напряжения.
Аварииное замыкание любого из эле- ментов устройства или обрыв любой цепи не приводит к аварийному возрастанию тока до искроопасной ьеличины.
В предлагаемой системе питания с целью обеспечения искробезопасного режима включения и выключения питания источник 1 постоянного тока подключается и отключается одновременно как от устройства защиты, так и от выходной цепи через одни и те же контакты выключателя 13. В случае включения питания устройство защиты мгновенно переводится в рабочее состояние, обеспечивающее защиту выходной цепи, а в случае выключения питания база регулирующего транзистора становится под нулеьой по- . тенциал, транзистор запирается,исKBIovBR таким образом, появлениу на контактах выключателя напряжения, вызывающего опасное искрение.
Применение предлагаемой системы питания позволяет увеличить выходной ток по сравнению с величиной тока, соответствующего максимальному напряжению, и получить на выходе блока питания искробеэопасную
907667 мощность, независящую от величины напряжения источника тока при перепаде его от 11 до 15 В.
5 формула и зоб ре т е ни я
Кскробеэопасная си темв питания, содержащая источник постоянного тока, выключатель и блок защиты, выполненный на регулирующем транзисторе, включенном в выходную цепь источника постоянного тока последовательно с резистором, соединенным с змиттером и выходным зажимом источника постоянного тока, и второй транзис- тор, база которого связана через резистор с змиттером регулирующего транзистора, а коллекторно-змиттерный переход подсоединен к базе регу- 20 лирующего транзистора параллельно переходу база-эмиттер и резистору, включенному в цепь питания, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью получения максимально допустимой искробезопасной мощности и повыщения надежности, она дополнительно снабжена резистивным делителем напряжения, шунтирующим диодом, управляющим транзистором, разделительным эв диодом и источником опорного напряжения, при этом база регулирующего транзистора подсоединена к реэистивному делителю выходного напряжения через коллекторно-эмиттерный гереход управляющего транзистора, при этом база последнего связана через обратный переход разделительного диода с источником опорного напряжения, например стабилитроном, с резистором, связанным с выходным зажимом источника постоянного тока и с другим диодом, через прямой переход которого стабилитрон источника опорного напряжения, резистор и разделительный диод соединены с коллектором регулирующего транзистора и с выходным зажимом системы питания, кроме того, второй выходной зажим источника постоянного тока подключен к стабилитрону источника опорного напряжения, резистивным делителем выходного напряжения и к второму выходному зажиму системы питания через одни и те же контакты выключателя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
V 323826, кл. Н 02 Н 3/08, С 05 D 1/56, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР
Г 342257, кл. Н 02 Н 3/08, 1968.
3.. Патент Англии Г 1517443, кл. Н 2 К, 1978.
907667
Тираж 670 Подписное
ВНИИПК Государственного комитета СССР по делан. изобретений и открытий
113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 608/64 - илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
Составитель Т. Г еголькова
Редактор H. Пушненкова Техред М.Гергель Коррект<р Л. Бокшан