Система питания с искробезопасным выходом

союз советскихСОЦИАЛИСТИЦЕСКИРЕСГ 1".ЛИКТВЕННЫИ КОМИТГТЕТЕНИЯМ И ОТКРЬТИЯМСССР 65262 ГОСУДА по изо ПРИ ГО п( пр ц,1Яг; ЗОБРЕТЕНИЯ ПИ И ИДЕТЕЛЬСТВУ К А М 151144 строисг авариявваэнав блокоров. твам ийноходена 1 пи- Цель Изобретение относится к устройствам электропитания, защищенным от аварийного повышения тока и напряжения в в . ходной цепи, и предназначено преимущес(денно для встройки в блоки электропитания искробезопасных приборов,Цель изобретения - повышение надежности и упрощениеНа чертеже приведена электрическая схема предлагаемой гистемы питания с искробеэопасным выходом,Система включает в себя первичный источник 1 питания, блок 2 регулирования выходного напряжения, блок 3 управления. блок 4 формирования сигнала рассогласования, выход которого через ограничительный резистор 5 соединен с входом управления блока 3, и блок 6 защиты от превышения искробезопасного уровня тока и напряже(Ь СЛ(57) Изобрете ие относится к электропи ания, эащи,ценным го повышения тока и напряже ной цепи. Система пред преимущественн з для встройк тания искробезопасных при( )з Е 21 Г 9/00, Н 02 Н 7/00 изобретения - повышение надежности и упрощение, Это достигается за счет упрощения цепи обратной положительной связи, выполненной в виде резистора, соединяющего базу второго транзистора с первым выходным зажимом системы питания, а также за счет упрощения цепи защиты от повышения выходного напряжения. Цепь защиты выполнена в виде стабилитрона и резистора, соединяющих базу второго транзистора с общей шиной системы питания. Отсутствует вторая связь выходной цепи с первичным источником питания через эмиттерно-ба новый переход первого транзистора устройства защиты, Исключен стабилизатор тока, питающий базовую цепь первого транзистора устройства защиты. 1 ил. ния, подключенныи к выходу первичного источника 1 питания через блок 2 регулирования выходного напряжения.Блок 6 защиты включает в себя первый транзистор 7, подключенный коллектором к первому выходному зажиму системы питания, а базовой - через первый и второй последовательно соединенные резисторы 8 и 9 к общей шине, третий резистор 10, один вывод которого подключен к эмиттеру транзистора 7, а второй вывод подсоединен к выходу блока 2 регулирования выходного напряжения, второй транзистор 11, коллектор которого подключен к базе транзистора 7, эмиттер - к второму выводу третьего резистора 10 и к выходу блока 2, а база подсоединена через четвертый резистор 12 к эмиттеру транзистора 7 и через пятый резистор 13 к выходу блока 6, стабилитрон 14, 1652621подсоединенный одним выводом к базетранзистора 11, а вторым выводом - к общей точке соединения резисторов 8 и 9,Блок 2 регулирования выходного напряжения, функционально объединенный с блоком 3 управления и блоком 4 формированиясигнала рассогласования, образует стабилизатор напряжения.В качестве блока 3 управления в предлагаемой системе питания с искробеэопаснымвыходом может быть применен регулируемыйстабилизатор напряжения 142 Е НЗ 6 КО.347.098ТУ 4.Система работает следующим образом,В номинальном режиме работы, когдаток нагрузки в выходной цепи питания меньше ограничиваемой искробеэопасной величины, падение напряжения на резисторе 10недостаточно для отпирания транзистора 11и транзистор 11 не влияет на работу системыпитания,Транзистор 7 в номинальном режимеработы полностью открыт и напряжение свыхода блока 2 регулирования выходногонапряжения передается на выход системыпитания за исключением потерь на эмиттерно-коллекторном переходе открытого транзистора 7 и на резисторе 10.Так как падение напряжения на открытом транзисторе 7 невелико (0,3-0,8 В), ток,протекающий по цепи резисторов 12 и 13,мал (не превышает 0,2 мА), соответственномало падение напряжения на резисторе 12(40 - 110 мВ). Суммарное падение напряжения на резисторах 10 и 12 в номинальномрежиме работы недостаточно для отпирания транзистора 11 и последний не влияетна работу системы питания.Цепь защиты (стабилитрон 14 и резистор 9) выходной цепи от высокого напряжения, превышающего искробезопасныйуровень, также не влияет на работу системыпитания в номинальном режиме, так как напряжение на входе устройства 6 защиты недостигает величины, при которой стэбилитрон 14 пробивается,Ограничение тока в выходной цепи системы питания обеспечивается следующимобразом.В аварийном режиме при возрастаниитока в выходной цепи до ограничиваемойвеличины падение напряжения от резистора 10 увеличивается и суммарное падениенапряжения на резисторах 10 и 12 становится достаточным для открывания транзистора 11. При этом транзистор 11 шунтируетэмиттерно-коллекторным переходом базовую цепь транзистора 7, потенциал базыуменьшается, транзистор 7 запирается, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 По мере эапирэния транзистора 7 падение напряжения на его эмиттерно-коллекторном переходе увеличивается. Одновременно возрастает напряжение на входе блока 6 защиты, так как напряжение на выходе системы питания и соответственно сигнал рассогласования, поступающий с выхода блока 4 на вход блока 3, уменьшается, Блок 3 открывается и соответственно открывается блок 2 регулирования выходного напряжения,С возрастанием падения напряжения на змиттерно-коллекторном переходе транзистора 7 возрастает ток, протекающий по цепи резисторов 12 и 13, при этом увеличивается падение напряжения на резисторе 12, Суммарное падение напряжения на резисторах 10 и 12 возрастает Потенциал базы транзистора 11 увеличивается до величины, при которой транзистор 11 полностью открывается.Транзистор 7, базовая цепь которого шунтируется эмитгерно-коллекторным переходом открытого транзистора 11, переходит скачком в запертое состояние и отключает выходную цепь питания от выходэ блока 2 и соответственно от выхода первичного источника 1 питания.При переходе транзистора 7 в зэпертое состояние блок 2 регулирования выходного напряжения также скачком открывается, тэк как сигнал рассогласования становится близким к нулевому значению. Нэ вход блока б защиты поступает напряжение первичного источника 1 питания за исключением потерь на внутреннем сопротивлении блока 2, При этом стабилитрон 14 пробивается по цепи: резистор 9, стэбилитрон 14, резисторы 2 и 10 и эмиттерно-базовому переходу транзистора 11. Падение напряжения на резисторах 10 и 12 достигает такой величины, при которой транзистор 11 удерживается в открытом устойчивом состоянии (транзистор 7 в зэ"ертом состоянии), несмотря на то, что падение напряжение на резисторе 10 становится близким к нулевому значению после того, кэк транзистор 7 запирается. Таким образом, реализуется триггерная характиристикэ срабатывания блока 6 защиты выходной цепи от превышения искробеэопасного уровня тока,Парение напряжения на эмиттерно-коллектср ом переходе транзистора 7, при котором блок б защиты срабатывает в режиме аварийного повышения тока в выходной цепи, определяется соотношением величины сопротивлений резисторов 12 и 13 (с уменьшением сопротивления резистора 13 падение напряжения уменьшается. с уменьшением сопротивления резистора 12 - увеличивается), 1652621Это позволяет ограничить падение напряжения на транзисторе 7, свести к минимальному значению мощность, рассеиваемую на нем, и таким образом обеспечить надежную работу блока 6 защиты.В исходное рабочее состояние блок 6 защиты переводится устранением аварийного возрастания тока в выходной цепи с последующим кратковременным выключением питания системы.Ограничение выходного напряжения в аварийном режиме достигается с помощью стабилитрона 14 и резистора 9. При возрастании напряжения на входе блока 6 защиты до предельной величины, не превышающей искробезопасный уровень (например при выходе иэ строя блока 2), стабилитрон 14 пробивается по цепи; резистор 9, стабилитрон 14. резисторы 12 и 10 и переходу базаэмиттер транзистора 11.Падение напряжения на резисторах 10 и 12 достигает величины, при которой транзистор 11 открывается и шунтирует эмиттерно-коллекторным переходом базовую цепь транзистора 7. Потенциал базы транзистора 7 уменьшается, транзистор 7 запирается и отключает выходную цепь от первичного источника 1 питания,Уровень напряжения на входе блошка 6 защиты и соответственно максимально допустимый уровень выходного напряжения системы питания, при котором стабилитрон 14 пробивается, определяется напряжением стабилизации стабилитрона 14 и величиной сопротивления резистора 9 (падением напряжения на прямом базово-эмиттерном переходе транзитора 11 можно пренебречь, так как его величина мала, не превышает 0,7 В), С уменьшением сопротивления резистора 9 ограничивается уровень напряжения на выходе системы понижается.Таким образом, при аварийном возрастании входного напряжения так же, как и при аварийном возрастании тока, отключается выходная цепь от первичного источника 1 питания. при этом исключается попадание высокого напряжения в выходную цепь, ограничивается мощность, рассеиваемая на транзисторе 7,В рабочем режиме с помощью стабилизатора напряжения (функционально обьединенные блоки 2 - 4) обеспечивается постоянство напряжения на выходе системы питания и на входе блока 6 защиты, Это обеспечивает воэможность получения максимально допустимой искробеэопасной мощности и работу блока 6 защиты в номинальном режиме при изменении входного напряжения первичного источника 1 пита 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния в широком диапазоне, обеспечивается высокий КПД системы.Соединением выхода блока 4 формирования сигнала рассогласования с выходом блока 3 управления через ограничительный резистор 5 исключается аварийное повышение тока в выходной цепи по цепи связи блоков 3 и 4.Таким образом, в предлагаемой системе питания защита выходной цепи от превышения искробезопасного уровня тока и напряжения, возможность получения максимальной искробеэопасной мощности на выходе, уменьшение потерь энергии 1 высокий КПД) достигается более простыми средствами: количество элементов блока 6 защиты по сравнению с прототипом сократилось с 15 до 8. Это позволяет в состав системы вводить резервное устройство защиты, включаемое последовательно в выходную цепь питания и повышающее надежность защиты выходной цепи от превышения искробеэопасного уровня тока и напряжения без значительного увеличения количества электрорвдиоэлементов и снижения надежности питания, В предлагаемой системе питания отсутствует связь выходной цепи с первичным источником 1 питания через эмиттерно-базовый переход транзистора 7, В результате этого надежность защиты выходной цепи от превышения искробеэосного уровня тока и напряжения повышается. Кроме того, сохранена воэможность автоматического включения системы после устранения аварийного повышения така или напряжения в выходной цепи, уменьшение температурного дрейфа ограничиваемого уровня выходного тока, а также обеспечение возможности использования системы в биполярных источниках тока с искробезопасным выходом,Формула изобретения Система питания с искробезопасным выходом, содержащая первичный источник питания, блок регулирования выходного напряжения, блок управления. блок формирования сигнала рассогласования, ограничительный резистор, блок защиты от превышения искробезопасного уровня тока и напряжения в выходной цепи, состоящий из первого и второго транзисторов, стабилитрона и пяти резисторов, при этом вход указанного блока подключен к плюсу первичного источника питания через блок регулирования выходного напряжения, его выход соединен с первым входом блока формирования сигнала рассогласования, второй выход которого через ограничительный резистор соединен с вх дом блока управления, выходы которогоЗаказ 1757 Тираж 289 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушскэя наб 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 подключены к соответствующим входам блока регулирования выходного напряжения, втзрые выходы блока управления, минус первичного источника питания и второй вход блока формирования синала рассог ласования соединены с общей шиной, о т ли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, база первого транзистора блока защиты от превышения искробезопасного уровня тока и напряже ния в выходной цепи соединена с общей шиной через два последовательно соединенных резистора, общая точка соединения которых подключена через стабилигрон к базе второго транзистора, эмиттер которого 15 подключен к первому выводу третьего резистора и является входом блока защиты от превышения искробеэопасного уровня тока и напряжения в выходной цепи, второй вывод упомянутого резистора подключен к эмиттеру первого транзистора и через четвертый резистор соединен с базой второго гранэистора и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с коллектором первого транзистора и является выходом блока защиты от превышения искробезопасного уровня тока и напряжения в выходной цепи, а коллектор второго транзистора подключен к базе первого транзистора,