Устройство защиты источника питания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(22) (46) (2) (53) (56) Стаб 9 41 Бюад2 ии 08Л.итанияя Вересов Г.П., Смуряков Юилизированные источники и радиоаппаратуры. - М.: Энерги 1978, с. 183,рис.7-6.Авторское свидетельство СССР Р 1091144, хл, С 05 Р 1/573, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к электро технике, в частности к устройствам защиты, Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение области применения. При номинальном входном напряжении и отсутствии пере грузки по току транзистор 1 полностью открыт. Транзистор 7 узласравнения заперт. При превышении выходным напряжением значения, задаваемого якорным элементом 9, открываются транзистор 7 и защитный транзистор 5, запирая регулирующий транзистор 1, что приводит к ограничению тока нагрузки, При перегрузке или коротком замыкании напряжение на датчике 2 тока открывает защитный транзистор 5, что приводит также к ограничению тока. При значительной нагрузке, приводящей эа счет ограничения тока к падению выходного напряжения, пороговый элемент 17 переключается, что приводит к индикации перегрузки светодиодом 19. Цель изобретения до" аФ стигается обеспечением возможности, ограничения бросков напряжения на на- грузке и использованием устройства и в режиме защиты, и в режиме стабилизации. 2 э.п. ф-лы, 1 ил.сИзобретение относится к электро"технике и может быть использовано вразличных системах электропитаниярадиоаппаратуры, вычислительной техники и средств связи.Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение областиприменения.На чертеже представлена схема устройства защиты источника питания,Устройство содержит регулирующийтранзисгор 1 включенньй последова"тельно в силовую шину ре-исторныйдатчик 2 тока, включенньй между входом устройства и эмиттером регулирующего транзистора, коллектор регулирующего транзистора 1 подключен к выходу устройства, первый опорньй элемент 3, включенньй между входом ус- ройства и базой регулирующего тран:зистора 1, резистор 4 смещения, поц-1ключенньй одним выводом к базе регулирующего транзистора 1, защитньй25.транзистор 5, переходом коллектор -эмиттер шунтирующий база-эмиттерный переход регулирующего транзисто"ра 1, управляющий резистор 6, включениьй параллельно база-эмиттерного .переходу защитного транзистора 5,30транзистор 7 схемы сравнения, коллектор которого, через первый балластный резистор 8 подключен к базезащитного транзистора 5, второй опорньй элемент 9, включенньй между эмит- Э 5тером транзистора 7 схемь: сравненияи общей шиной, второй балластный резистор 10, включенньй между входомустройства и вторым опорным элементом 9, делитель 11 выходного напря- щжения, входами подключенньй к выходуустройства и общей пине, а выходом -к базе транзистора 7 схемы сравнениясхему 12 задержки, содержащую токоограничительньй резисто: ,3, включен- дный последовательно между входом явыходом схемы, и конденсатор 14.,включенньй между входом схемы и общейшиной, шунтирующий транзистор 15.включений переходом коллектор-эмиттер параллельно второму опорному элему 9, а базой через резистор 16подключенный к выходу схемы 12 задержки, пороговвй элемент 17, вхсдомподключенный к выходу делителя 11 вы-.,ээходного напряжения, а выходом - квходу схемы 12 задержки, источник 18постоянного напряжения, включенньймежду вторым выводом резистора ч смещения и общей шиной, причем выход источника 18 постоянного напряжения подключен к выводу питания порогового элемента 17, элемент 19 индикации перегрузки, включенный последовательно в коллекторную цепь шунтирующего транзистора 15.Устройство работает следующим образом.При номинальном входном напряжении и отсутствии перегрузки по току регулирующий транзистор 1 полностью открыт и находится в насыщении, глубина которого определяется резистором 4 смещения, падение напряжения на резисторном датчике 2 тока и база-эмиттерном переходе регулирующего элемента 1 меньше заданного первым опорным элементом 3. Уровень ограничения напряжения задается вторым опорным элементом 9, питаемым с входа через второй балластный резистор 10, и в нормальном режиме напряжения, снимаемого с выходного делителя 11 напряжения, недостаточен для отпирания транзистора 7 схемы сравнения, в результате чего последний заперт, ток в его коллекторной цени отсутствует. Таким образом, отсутствует ток в базовой цепи защит- ного транзистора 5, он закрыт и не оказывает влияния на работу регулирующего транзистора 1. На входе порогового элемента 17 - высокий потенциал, воспринимаемый им как логическая "1", поэтому на его выходе формируется низкий потенциал - логический "0", конденсатор 14 схемы 12 задержки разряжен, транзистор, 15 за" крыт, ток в световоде 19 отсутствует и последний не индицирует сигнал "Перегрузка". В данном режиме падение напряжения между входом и выходом минимально, и мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором, мини" мальна При превьппении входным напряжением значения, задаваемого вторым опорным элементом 9 и коэффициентом передачи выходного делителя 11 напряжения, транзистор 7 схемы сравнения приоткрывается, в его коллекторной цепи возникает ток, который за счет падения напряжения на балластном резисторе 8 и управляющем резисторе 6 отпирает защитный транзистор 5, который, шунтируя база-эмиттерный переход регулирующего транзистора 1, 14361приводит к его запиранию и ограничению выходного напряжения.При действии перегрузки по току или коротком замыкании нагрузки па 5 дение напряжения на резистивном дат" чике 2 тока возрастает,цо уровня, определяемого первым опорным элементом 3 и величиной база-эмиттерного напряжения регулирующего транзисто ра 1, в результате чего последний подзапирается, ограничивая ток в нагрузке на уровне, определяемом величиной сопротивления резисторного датчика 2 тока. Поскольку увеличение 15 тока нагрузки и переход в режим ограничения токорегулирующего элемента 1 сопровождаются падением вьгхоцного напряжения, на входе порогового элемента 17 формируется сигнал логического ВВ 11О , переводящий е го выход в состояние ло гичес к ой " 1 " , т . е . на е го выходе формируется высокий по тенциал , пос тупающий на вход схемы 1 2 з адержки . Происходит заряд конденсатора 1 4 25 через токоо граничит ельный р е эистор 1 3 , в результате чего н а выходе схемы 1 2 задержки через время , опр е- . деля емое постоянной ЕС-цепи , формируе т ся высокий потенциал , отпирающий ЗО шунтирующий транзистор 1 5 , коллекторный ток ко т оо ого поджигает светодиод 1 9, индицирующий сигнал "Перегрузка " ,Порог ограничения выход го го налряже ния ре э к о понижае тся , в результате че го регулирующий транзистор 1 э апир ае тся аналогично указ а нному режиму перенапряжения , и устройство о тключает нагрузку о т питающей с ети . Е сли время действия перегрузки меньше ,40 чем время формирования высокого потенциала на выходе схемы задержки устройство возвращается в исходное состояние.Если порог срабатывания устройства го входному напряжению установить ниже минимального входного с учетом падения напряжения на регулирующем элементе 1 в линейном. режиме, то устройство работает как непрерывный ста О билизатор постоянного напряжения с защитой от .перегрузки по току и с триггерной защитой от короткого замыкания на выходе. Повышение стабильности выходного напряжения можно при необходимости добиться известными методами, заменив, например, транзистор 7 схемы сравнения дифференциальным или операционным усилителем. Г 4Использование изобретения в качестве ограничителя входного напря-жения на заданном уровне, имеющемпри номинальном режиме минимальноепадение напряжения вход - выход, атакже в качестве непрерывного стабилизатора напряжения с одновременнойзащитой от перегрузки по току и коротких замыканий расширяет его область применения, Так использованиеизобретения в качестве устройствазащиты от бросков напряжечия на входе источника питания, питаемого отбортсети, позволяет устранить перенапряжения на его входах и применитьнизковольтные элементы в его схеме,Кроме того, ограничение входного тока. позволяют обеспечить плавный входв режим защищаемого источника питания и. устранить броски тока в первич "ной сети,Формула изобретения1. Устройство защиты источника питания, содержащее последовательно включенный в силовую шину регулирующий транзистор, эмиттер которого через резисторньй,датчик тока, соединен с входным выводом, а коллектор с выходным выводом, первый опорный элемент, включенный между входным выводом и базой регулирующего транзистора, резистор смещения, одним выводом подключеВнный к базе регулирующего транзистора, защитный транзистор эмиттером подключенныи к эмиттеру, а коллектором - к базе регулирующега транзистора, управляющий резистор, включенный между базой и эмиттером защитного транзистора, схему сравнения, выполненную на транзисторе, коллектор которого подключен через первый балластный резистор к базе защитного транзистора, второй опорный элемент, включенный между эмиВтером транзистора схемы сравнения и общей шиной, второй балластный резистор, включенный между входным выводом и эмиттером транзистора схемы сравнения, делитель выходного напряжения, выход которого подключен к базе транзистора схемы сравнения, узел задержки, выполненный на время- задающем конденсаторе и токоограничительном резисторе, причем один из выводов токоограничительного резисто- ра и один из выводов задающего кон5 143 денсатора являются выходом узла задержки другой вывод конденсатора подключен к общей шине, а другой вывод токоограничительного резистора является входом узла задержки, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы иФ,расширения ббласти применения, в неГо введены пороговый элемент, стабиЛитрон, резистор и шунтирующий транзистор, коллекторно-эмиттерный переод которого включен параллельно второму опорному элементу, а база ерез резистор подключена к выходу зла задержки, вход порогового элемента подключен к выходу делителя выходного напряжения, а выход - к 6110,входу узла задержки, причем стабилитрон включен между общей шиной и другим выводом резистора смещения, к которому подключен питающий вывод порогового элемента.2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пороговыйэлемент выполнен на логическом эле менте НЕ.3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюиндикации режима перегрузки по токуи короткого замыкания, в него введенсветоизлучающий диод, подключенныйанодом к эмиттеру транзистора схемыоравнения, а катодом - к коллекторушунтирующего транзистора,Составитель В.Баранов Редактор И.Шулла Техред М,Ходанич Корректор М.МаксимишинецТираж 866 Заказ 5647/48 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4