Стабилизатор постоянного напряжения с защитой

(54) СТАВИЛИ ЖЕНИЯ С ЗАЩИ (57) Изобрет лизаторам по защитой, Цель расширение ф тей. При ном женин на вых узел защиты ЗАТОР ПОСТОЯННОГО Н ТОЙенистою иункина е относится к стабиянного напряжения с зобретения является циональных воэможносльном выходном напрястабилизатора 22 акрыт и на работу схе ОсудАРстВенный номитет сссРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ МУ Сви ЕТЕЛЬСТВУ(53) 621. 316. 722. 1(08 (56) Авторское свидет У 742905, кл, С 05 РАвторское свидетел В 1061468, кл. С 05 Р мы не влияет, При наличии перегрузки по току или короткого замыкания начинается процесс, в результате которого транзистор 18 ключа 19 открывается и шунтирует выход узла 21 стабилизатора 22. При этом регулирующий элемент 20 начинает запираться. При продолжении действия перегрузки откроется тиристор 15, который будет держать транзистор 18 открытым и, следовательно, регулирующий элемент 20 закрытым. В исходное состояние тиристор 15 вернется после отключения источника питания 2. В случае понижения напряжения на выходе стабилизатора 22 запрется стабилитрон 12, погаснет светодиод оптрона 10. Это приведет к резкому уменьшению тока через транзистор 7 и включению тирис- ( " тора 15, который будет держать ключ 19 открытым, а регулирующий элемент 20 закрытым, 1 ил.15 20 25 ЗО 35 40 Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты источников питания постоянного тока, и может быть использовано в уст -ройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники исредств связи.Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора напряжения,Устройство содержит узел 1 управления, состоящий иэ дополнительногоисточника 2 питания, резистора 3 смещения, стабилитрона 4, подключенногокатодом к коллекторному резистору 5и анодом - к резистору 3 смещения,коллекторного резистора 6 первоготранзистора 7, второго транзистора 8с коллекторным резистором 5, датчик9 тока, включенный в общую шину,диодно-резисторный оптрон оптопара10, фоторезистор которого включенмежду эмиттерами транзисторов 7 и 8узла 1 управления, а светодиод подключен анодом к ограничительному резистору 11 и катодом к катоду стабилитрона 12, конденсатор 13, включенный между эмиттером транзистора 7и общей шиной стабилизатора, диод 14,анодом подключенный к управляющемуэлектроду тиристора 15, анод которого подключен к выходу источника 2питания, а катод - к резистору 16ключа который состоит иэ резисторов 16,17 и транзистора 18, выход ключа 19подключен к управляющему входу регулирующего элемента 20,к которому подключен измерительо-усилительныйузел 21 стабилизатора 22 напряжения.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии напряжениена выходе стабилизатора 22 соответствует номинальному, вследствие чегонапряжение, приложенное к стабилитрону 2, больше его напряжеия стабилизации, стабилитрон 12 находится всостоянии пробоя и за счет тока протекающего через ограничительный резистор 11 и светодиод оптопары 10,данный светодиодгорит и сопротивление фоторезистора оптопары 10 мало(составляет порядка 100 Ом). За счетприложенного через резистор 3 напряжения и выбора соответствующей величины сопротивления резистора 6 транзистор 7 находится в режиме насыщения и его коллекторцый ток держит открытым транзистор 8. Напряжение, приложенное к стабилитрону 4, равное сумме падений напряжений ца эмиттерном переходе транзистора 7, фоторезисторе оптопары 10 и участке эмиттер-коллектор транзистора 8, меньше напряжения пробоя стабилитрона 4, и ток через стабилитрон 4 в обратном направлении не течет (что обеспечивается, кроме того, и соответствующим выбором стабилитрона). При этом на выходе узла 1 управления (коллекторе транзистора 7) напряжение близко к нулю, тиристор 15 закрыт, ток, текущий через цепочку из резистора 6, диода 14, резистора 17, недостаточен для транзистора 18, так как данная цепь шунтируется открытым транзистором 7, следовательно, транзистор 18 закрыт и устройство защиты не влияет ца работу стабилизатора 22 напряжения. При возрастании тока в нагрузке на датчике 9 увеличивается падение Ы, что приводит к увеличению тока через переход коллектор - база транзистора 8.Данный ток уменьшает входной ток транзистора 8, тем самым запирая его.При этом возрастает суммарное напряжение, приложенное к стабилитроцу 4, он пробивается и начинает проводить ток. Та часть тока, которая течет через стабилитрон 4, уменьшает, соответственно, входной ток транзистора 7 а следовательно, уменьшается и ток коллектора транзистора 7, при этом уменьшается входной ток транзистора 8, увеличивается напряжение, цриложеццое к стабилитрону 4, уменьшается входной ток транзистора 7 и т.д.Таким образом, при наличии перегрузки по току или ЕЗ начинается лавинообразный процесс, в результате которого транзистор 7 запирается и уровень напряжения на его коллекторе скачком повышается до величины, близкой к напряжению источника 2 питания.В процессе перехода от низкого к высокому уровню ток через последовательную цепочку из резистора 6, диода 1 и резистора 17 возрастает,транзистор 18 ключа 19 начинает открываться, шуцтируя выход узла 21 стабилизатора 22 напряжения. Уменьшается уровс нь управляющего напряжения на базе транзистора регулирующего элемента 20 стеб;1 затора 22 напряжения, 1234822регулирующий элемент начинает запираться.В случае продолжающегося действияперегрузки открывается тйристор 15,через него и резисторы 16 и 17 протекает ток, который держит транзистор8 открытым, а следовательно, регулирующий элемент 20 стабилизатора напряжение 22 - закрытым. Падение напряжения на датчике тока 9 уменьшаетсядо нуля, узел 1 управления лавинообразно возвращается в исходное состояние. При этом за счет, открытогосостояния тиристора 15 транзистор 18ключа 19 остается открытым, соответственно, транзистор регулирующегоэлемента 2 и - закрытым, а нагрузка -обесточенной, В исходное состояниетиристор 15 возвращается после отключения источника 2 питания, 20В случае кратковременной перегрузКи (длительностью меньше времениоткрывания тиристора) после еепрекращения падение напряжения надатчике 9 тока уменьшается, узел 1 25управления лавинообразно возвращается в исходное состояние, транзистор18 запирается, работа стабилизатора22 возобновляется.В случае понижения напряжения на 30выходе стабилизатора 22 ниже допустимых пределов (например, при выходеиэ строя измерительно-усилительногоузла) запрещается стабилитрон 12,соответственно, гаснет светодиод оптопары 1 ии скачком возрастет сопротивлениефоторезистора оптодары 1 и (до сотенкилоом). Это ведет к резкому уменьшению тока через транзистор 7, напряжение на его коллекторе повышается 40почти до напряжения источника 2 питания, включается тиристор 15, и ток,протекающий через резисторы 16 и 17,держит транзистор 18 ключа 19 открытым, а следовательно, регулирующий дэлемент 2 и стабилизатора напряжения22 закрытым.Ограничительный резистор 11 в цеписветоводов оптопары 1 и необходим длярегулировки порога срабатывания защиты и ограничения максимального токачерез светодиодоптопары 1 и и стабилитрон 12,Во избежание случаев срабатывания защиты при включении стабилизатора напряжения, обусловленных тем, что пробой стабилитрона 12, загорание светодиода оптопары 1 О и, в конечном итоге, понижение фотосопротивления оптопары 1 и происходит за конечное время, в течение которого к управляющему электроду тиристора 15 может быть приложено большое напряжение с коллектора транэистора 7, в схему введен конденсатор 13.При включении стабилизатора через резистор 6, транзистор 7 и конденсатор 13 течет ток заряда конденсатора, тем самым напряжение на управляющем электроде тиристора 15 поддерживается ниже порогового, предотвращая на требуемое время ложное срабатывание защиты. Разряд конденсатора 13 происходит при отключении стабилизатора через фоторезистор оптопа- рЫ 1 и И ПЕрЕХод база - ЭММИтЕр траизистора 8. Для ускорения разряда (так как сопротивление фоторезистора в отключенном стабилизаторе велико) можно параллельно конденсатору установить кнопку.Таким образом, ток через регулирующий элемент 2 и стабилизатора 22 напряжения не превышает допустимых пределов, напряжение на выходе стабилизатора 22 не бывает ниже допустимых пределов. Форм ула и зо бр ет ен ияСтабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно в одну иэ силовых шнн, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходным выводам, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента, к которому также подключен выход транзисторного ключа, вход которого подключен к катоду диода и точке соединения двух резисторов, причем второй вывод первого резистора соединен с эмиттером. транзисторного ключа и общей шиной, второй вывод второго резистора подключен к катоду тиристора, управляющий вывод которого соединен с анодом диода и выходом узла управления, состоящего иэ первого транзистора с коллекториым резистором и резистором смещения, соединенным с базой первого транзистора, из второго транзистора с типом проводимостй, противоположным перво му транзистору, к коллектору которого подключен резистор, второй вывод которого подключен к одному из выводов датчика тока, включенного в общую123 ч 822 Составитель И, СоловьевРедактор Л. Веселовская Техред Я.Ходанич Корректор И, Иуска Заказ 2985/51 Тира)к 836 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4 шину, другой вывод датчика тока соединен с базой второго транзистора и одним иэ выводов дополнительно. го источника питания, другой вывод которого подключен к свободным выводам коллекторного резистора, резистора смещевия и к аноду тиристора,/о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него введены диодно-ре- О зисторный оптрон, первый и второй стабилитроны, ограничительный резистор и конденсатор, причем катод первого стабилитрона подключен к баэе первого транзистора, а анод - кколлектору второго транзистора, кэмиттеру которого подключен один иэвыводов резистсра оптрона, а другойего вывод соединен с эмиттером первого транзистора и одним из выводовконденсатора, ограничительный резистор одним выводом подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а другим - к аноду светодиода оптрона, катод которого подключен к катоду второго стабилитрона, анод которого соединен с другим выводом конденсатораи общей шиной,