Устройство защиты от перенапряжений

(22) Заявлен с присоедин (23) Приорн 75 (21) 2132045/07 1) М, Кл.е Н 02 Н 3 нем заявки сударственный номит авета Министров ССС оа делам нзааретенийн открытий ет(72) Авторы изобретения А. ф. Корепин, В. И; Николайчук н Г. А. Дроздов 71) Заявите 54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ изобретение касается магнитной лектронной части ее аппаратуры, рименено в качестве устройства той аппаратуры от перенапряПредлагаемоезаписи, а именно э и может быт защиты упом жений. Известна аппаратура магнитнои записи, выполненная на полупроводниковых приборах, Недоста. ток этой аппаратуры состоит в необходимости ее защиты от перенапряжений, возникающих на выходе первичного источника питания. 10По своему характеру перенапряжения на выходе первичного источника питания (на выходе аппаратуры) могут быть как длительными (аварияв системе регулирования напряжения источника пита- П ния), так и кратковременными, длительностью от нескольких мсек до нескольких секунд (отключение мощного потребителя от источника питания, отключение короткозамкнутого фидера и т.д.),Известны устройства защиты от леренапряже ний релейного и электронного типов, которые отключают аппаратуру на время перенапряжения от источника питания 11. Некоторые виды аппаратуры магнитной записи не допускают перерыва в электропитании, поэтому упомянутые устройства д не могут быть применены для защиты ее от перенапряжений.Наиболее близким по технической сущнс 1 сти и достигаемому результату к изобретению является устройство заняты от перенапряжений, содержащее регулирующий элемент, один вход которого подключен к входу защиты, а между выходом и другим входом включены последовательно соединенные схемы сравнения и усилитель постоянного тока,2. Недостаток такого устройства защиты состоит в низком КПД, так как при наличии перенапряжения регулирующий транзистор работает в линейном режиме, и вся избыточная мощность рассеивается на нем, Это приводит к увеличению количества параллельно включенных мощных транзисторов в регулирующем транзисторе устройства защиты, увеличению радиаторов под транзисторы и, соответственно, к увеличению стоимости, веса, габаритов и снижению надежности устройства.При отсутствии перенапряжения регулирующий транзистор также работает в линейном режиме, что не позволяет получить малое падение напряжения на нем.Цель изобретения - повышение КПД и надежности. Г 1 оставле 1 шая цель достигается тем, что вустройство введены интегрирующая резистивноемкостная цепочка, модулятор длительности импульсов, схема запирания регулирующего элемента, схема слежения за входным напряжением и индук.Фтивно-емкостной фильтр, включенный между выходом регулирующего элемента и входом схемы сравнения, а выхоц интегрирующей цепочки через усилитель постоянного тока и модулятор длительности импульсов соединен с выходом схемы слеже. ния и входом схемы запирания, выход последней подключен к базе составного транзистора регулирующего элемента, к коллектору которого присоединен плюсовой вывод дополнительного источника смещения, а минусовый вывод этого источника соединен с плюсовым выводом источника входазащиты.На фиг, 1 представлена блок-схема устройствазащиты от перенапряжении; на фиг. 2 изображенывременные графики напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства в установившемсярежиме.Устройство защиты от перенапряжений содержит регулирующий элемент 1, индуктивно-емкостной фильтр 2 с.блокирующим диодом, схему сравнения 3 с источником эталонного напряжения, усилитель постоянного тока 4, интегрирующую резистивно-емкостную цепочку 5, модулятор б длительности импульсов, схему запирания 7 регули.рующего элемента и схему слежения 8 за входнымнапряжением.На фиг. 2 приняты следующие обозначения:Овх 1 - напряжение на входе устройства защитыпри отсутствии перенапряжения,Овх - приращение напряжения на входе уст.ройства защиты при наличии перенапряжения,Овх - напряжение на входе устройства защиты,Овых - напряжение на выходе устройства загиты,Окн - напряжение между коллектором и эмит.тером регулирующего транзистора в режиме насыщения,Одр - падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя сглаживающего фильтра 2,то - длительность открытого состояния регулирующего элемента,Т - период коммутации регулирующего элемента.При подаче в момент времени то на входустройства защиты (фиг. 2) постоянного напряжения, равного, например, Овх 1 и постоянного напряжения смещения (Осм) открывается регулирующий элемент 1, заряжается конденсатор сглаживающего .С С-фильтра, и напряжение на выходеустройства (Овых) возрастает до величиныОвых = Овх 1- (Окн+ Одр)Эта напряжение поступает на вход схемы 3, гдепроисходит ега сравнение с эталонным напряжением, и далее разница этих напряжений поступает навход усилителя 4 постоянного тока. На входе уси 55 1 аким образом, в интервале т, - т, т.е. когда напряжение на входе превышает требуемое выходное напряжение, регулирующий элемент 1 работает в ключевом режиме с высоким КПД.В момент временит напряжение на входе скачком уменьшается до значения несколько меньшего порога срабатывания схемы слежения 8, выходной транзистор ее открывается и шунтирует выход модулятора 6 длительности. импульсов обт ратная связь разрывается и рсгулируюший эле 5537064лителя 4 происходит сложение разностного напряжения напряжения ошибки) с переменным напряжением, поступающим с выхода интегрирующейВС-цепочки 5.С выхода (интегрирующей) усилителя постоян.5ного тока 4 усиленное напряжение поступает навход модулятора б длительности импульсов, который преобразует напряжение ошибки в импульсыизменяющейся длительности, частота следования10которых равна частоте переменного напряжения,подаваемого на вход интегрирующей ВС-цепочки 5.С выхода модулятора 6 импуль",ное напряжениес изменяющейся длительностью поступает на входсхемы эапирания 7, который объединен с выходомсхемы слежения 8.15Схема слежения 8 представляет собой пороговое устройство, выходной транзистор которого приотсутствии перенапряжения открыт и шунтируетвход схемы запирания 7, удерживая ее в закрытом20состоянии до момента времени т 1.Предположим, что и момент времени с, напряжение на входе возросло до значения Овх = Овх+ЬОвх Сответственно оно возрастает и на входесхемы слежения 8, вызывая запирание ее выходного транзистора. Импульсы с модулятора б длительности импульсов беспрепятственно проходят навход схемы запирания 7, усиливают:я ею и в противофазе подаются на базу составного транзисторарегулирующего элемента 1. Регулирующий элемент 1 переходит в ключевой режим работы и навход сглаживающего .С-фильтра 2 поступают однополярные импульсы напряжения, амплитуда которых равна входному напряжению (Овх), Далее этиимпульсы сглаживаются С-фильтром. Так какпостоянная времени сглаживающего 1.С-фильтра 2значительно больше периода коммутации ре ули.рующего элемента 1, то среднее значение напряжения на выходе 1.С-фильтра 2 будет практическиравнымцОвых = Овх трУстановка величины выходного напряжения осуществляется потенциометром схемы сравнения 3, аустановка порога срабатывания схемы слежения 8 -потенциометром этой схемы,При этом для стабилизации выходного45 1 и.напряжения, т.е, для изменения отношенияфГтребуется, чтобы величина выходного напряженияна 1 - 2 превышала величину напряжениясрабатывания схемы слежения 8.50553706 Составитель 1. ДамскалТехред Н. Андрсичук оррсктор П Чзкарсви дактор В. Фсльдм Тираж 917осударствснногопо делам изоб3035, Москва, Ж Заказ 1014/5 дписносктров ГСС 1 НИИПИ комитета Сонета Ыи рстсний и открьпия. Ужгород. ул. 111 с. ктиаи 5мент 1 возвращается в исходное состояние, т.е, в режим насыщения.Предлагаемое устройство нри наличии перенапряжения может работать и в режиме автоколебаний с частотой коммутации регулирующего элемента 1, определяемой параметрами интегрирующей ВС-цепочки 5. В этом случае вход интегрирчюшей ВС-цепочки 5 необходимо подключить непосредственно к выходу регулирующего элемента 1 (см. пунктир на фиг. 1).Таким образом предлагаемое устройство, имея высокий К 11 Д и надежность, малые габариты, вес и меньшую стоимость, может широко применяться в качестве устройства зашиты как от кратковременных, ак и ог длительных перенапряжений не только аппаратуры магнитной записи, но и любой другой радиоэлектронной аппаратуры, выполненной на полулроводниковых приборах и на микросхемах.Формула изобретенияУстройство защиты от перенапряжений, содержащее регулирующий элемент, один вход которого подключен к входу зашиты, а между выходом и другим входом включены последовательно соединенные схема сравнения и усилитель постоянного+ тока, о тли ча ю шее ся тем,что,сцельюновышения КПД, и надежности, в него введены интегрирующая резистивно-емкостная цепочка, модулятор длительности импульсов, схема слежения за напряжением, схема запирания регулирующего элемента и индуктивно-емкостной фильтр, включенный между выходом регулирующего элемента и входом схемы сравнения, выход интегрирующей цепочки через усилитель постоянного тока и модулятор 10длительности импульсов соединен с выходом схемы слежения и входом схемы запирания, выход схемы запирания подключен к базе составного транзистора регулирующего элемента, к коллектору которого присоединен плюсовой вывод дополнительного ис.точники смещения, а минусовый вывод этого источника соединен с нлюсовым выводом входа защиты,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР М 315246поки. Н 02 Н 7/1 О от 1971 и. 2. Моин В.С., 31 антев Н.Н, "Стабилизированныетранзисторные преобразователи" изд. Энергия, 1972 гстр. 435 436