Искробезопасная система питания

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 9).БО ( 1 Р 9(00, Н 02 Н 7(00 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИ К ПАТЕНТУ лей, расположенных во взрывоопасных по- мещениях, Сущность изобретения:источ.ник питания содержит в.своей первичной цепиисточник ойорного напряжеЙия са стабилитроном 17, а в качестве ограничителя тока - транзистор 1 с резистивной нагрузкой в цепи эмиттера и со стабилитроном 4, включенным в цепь "база-резистор нагрузки", Цепь управления токоограничивающего транзистора. 1 зашунтирована транзистором 14; соединеннйм по входу с выходом усилителя разности напряжений между источником опорного напряжения иотводом от делителя напряжения 19, вклю ченного на искробезопасный выход источника. Этот выход через диод 22 в противотоковом включении соединен с источником опорного напряжения. 2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ИСКРОБЕЗОПАСНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ(57) Использование: область злектроизмерений, может применяться для питаниястабилизированным напряжениемпостоянного тока измерительных устройств и йхпеРвичных измерительных преобразовате 773277 АЗИзобретение относится к области элек- На фиг, 1 изображена электрическаятротехникии может использоваться для пи- схема искробезопасной системы питания; тания стабилизированным напряжением на фиг. 2 - графики, поясняющие сущность постоянного тока измерительных устройств ее работы.и их первичных измерительных преобразо Искробезопасная система питания сователей, эксплуатируемых во взрывоопас- держит ограничитель силы тока в цепи наных средах на предприятиях химической, груэки, состоящий из транзистора 1 с нефтеперерабатывающей и других отрас- ограничительными резисторами 2 и 3 в цепи лей промышленности,-.- его эмйттера и стабилизатора падения наИэвестны истбчники питания иэмери пряжения по его базовой цепи, выполнентельных цепей, содержащие ограничиваю- ного на стабилитроне 4, а также элемент щие резисторы, предохранители. и короткого замыкания выхода системы - тишунтирующие стабилитроны или диоды, ристора 5. Цейь управления тиристором Эти источники питания могут быть исполь- включает резистор 2, входящий в часть цепи зованы только в цепях питания таких изме токоограничения транзистора 1 и регулирурительных устройств, потребление тока ющий транзистор б, подключенный своим которымидопустимо мощностью, рассеива- коллектором на управляющий электрод тиемой на резисторах и на стабилитроне.Ристора 5. соединенный кроме того черезИзвестна искробезопасная система пи- стабилитрон 7 со входом первичного источтания, содержащая иСточник постоянного 20 ника питания 8, Катодтиристора 5 соединен тока, ограничительные резисторы, токоог- с управляющим электродом через резистор раничивающий транзистор, источник опор, к которому также подключены токоограного напряжениясо стабилитроном, диод ничивающиерезисторы 10 и и, Резистор 10 соединяющий стабилитрон с выходом иск- согласно с напряжением стабилизации старобеэопасногоисточника йигания; регули билитрона 7, Резисторы 12 и 13 включены в рующий и шунтирующий транзисторы, Его цепи беэ транзистора 6 и 1 соответственно.недостатком является низкая надежность ПараллеЛьно стабилитрону 4 подклюзащиты по взрывобезопасности в условиях чен шунтирующий транзистор 14 база кото- перенапряжений в питающей сети, при то- рого соединена через резйстор 15 с ковых перегрузках и при коротких замыка выходом /стоком/ усилителя, выполненного на полевом транзисторе 16, и подключенЦелью изобретения является повыше- ного свойм истоком на источник опорногоние надежности в условиях йеренапряже- напряжения - стабилитрон 17 с резистором ния, токовой перегрузки и короткого 18, а затвором - на регулируемый вывод замыкания, а также стабилизации выходно резистивного делителя 19 выходного напря-.го напряжения, . :, жения. соединенного с выходом системыПоставленная цель достигается тем, что питания.в искробезопасную систему питания введе- В базовую цепь транзистора 14 включе- .ны дополнительно тиристор, включенный ны также резистор 20 и конденсатор 21.между первым и вторым вывЬдами искробе Средняя точка источника опорного напрязопасной системы питания, усйлитель, вы- жения 17 и 18 соединена также с выходом полненный на полевом транзисторе, затвор системы питания через диод 22.которого соединен с регулируемым выво- . Устройство работает следующим обрадом резистивного делителя выходного на- зом.пряжения, Исток транзистора соединен со 45 Ток, протекающий от источника посто- средней точкбй источнйка опорного напря- янного тока 8 на выход системы, создает женил, а сток - через резистор с базой лун- падение напряжения на резистора 2 и 3, тирующего транзистора, которая через которое в сумме с напряжением эмиттер-баконденсатор соединена с его коллектором и зового перехода транзистора 1 сравниваетчерездругой резистор-с его жеэмиттером. 50 ся с напряжением на стабилитроне 4 и /в При этом эмиттер и коллектор шунтирующе- случае превышения установленной резистого трайзистора соединены с дополнитель- рами 2 и 3 нормы тока нагрузки/ ограничиным стабилитроном низкого напряжения; вают коллекторный ток транзистор 1 до этой Коллектор регулирующеготранзистора под- нормы. Эта цель выполняет функцию ограключен через ограничивающий резистор на 55 йичения тока, но не выключает его из искроуправляющий электрод вновь введенного безопасной цепи/фиг,2, кривая А - если не тиристора и на этот же электрод через со- учтено действиетранзисторов 6 и 14/.гласующий резистор и стабилитрон контро- Вторая цець, включающал резисторы 2, ля перенапряжения подключей источник 12, 11, 9, регулирующий транзистор б и ти- .постоянного тока, ристор 5, при токах в пределах установленной нормы удерживает транзистор 6 и тиристор 5 в закрытых состояниях, В случае возрастания тока до критического состояния,падением напряжения на резисторе 2 транзистор 6 через резистор 12 отпирается и 5своим коллекторным током ограниченнымрезистором 11 открывает тиристор 5, который накоротко замыкает искробезопаснуюцепь системы и исключает в ней возможность искрообразования. Сила тока, протекающего через тиристор 5, ограничиваетсяпри этом транзистором 1 /фиг, 2, кривая Б,которая справедлива. если не учитываетсядействие транзистора 14/. Тогда на транзисторе 1 рассеивается мощность равная произведению тока ограничения нанапряжение источника постоянного тока 8,(агрев транзистора 1 исключается действием транзистора 14.Аналогичное отключение тока в искробезопасной цепи происходит при превышении напряжения на источнике постоянноготока 8 сверх допустимого уровня, задаваемого согласующим резистором 10, В этомслучае открывается стабилитрон 7 и тиристор 5.через резистор 10,Исключая принятое условие бездействия транзистора 14 и связанных с ним цепей, рассматриваем полный вариант работысхемы по фиг, 1. 30Источник опорного напряжения создает напряжение, которое полевым транзистором 16 сравнивается с напряжением,снимаемым с резистивного делителя 19 выходного напряжения системы, Характеристика полевого транзистора 16 имеетотрицательное смещение напрякения назатворе, В случае нарушения баланса напряжений, транзистор 16 управляетпроводимостью эмиттер-коллектор тран зистора 14 и регулирует тем самым напряжение на выходе системы питания посредством транзистора 1, обеспечивая тем самым требуемую жесткостьвольт-амперной внешней характеристики 45 системы /фиг, 2, кривая В/,В случае короткого замыкания налинии искробезопасной цепи или в момент срабатывания тиристора 5, ток источника опорного напряжения протекающий через 50 стабилитрон 17 шунтируется диодом 22 и напрякение на стабилитроне 17 падает почти до нулевого уровня. Тогда, благодаря от-рицательному смещению характеристикитранзистора 16, он переходит в открытое 55состояние и полностью открывает транзистор 14, который в свою очередь запираетограничивающий транзистор 1, Протекание тока через транзистор 1 прекращается, что исключает его нагрев и повышает тем самым надежность работы системы питания/фиг, 2, кривая Г перехода намин/. Крометого, уменьшается ток, протекающий череэтиристор 5 до величины ограниченной резистором 18, что также повышает надежностьработы тиристора.Восстановление работоспособности системы выполняется отключением источникапостоянного тока 8 и его повторным включением, При этом могут иметь место дваслучая:- на искробезопасной цепи короткое замыкание не устранено; "- на искробезопасной цепи короткое замыкание отсутствует,В обоих случаях тиристор 5 переходит взакрытое состояние. В первом случае токкоротког замь 1 кания ограничивается резистором 18 до безопасной для искрообразования величины, а транзистор 1 находится.в закрытом состоянии ввиду шунтированияего базы транзистором 14, в результате токот источника 8 не поступает на,выход системы,Во втором случае между величйнами сопротивлений резистора 18 и внешней нагрузки устанавливается такой баланс, прикотором транзистор 16 начинает переходить из открытого в управляемое состояние,что влечет за собой включение в работутранзисторов 14 и 1 и ввод системы питанияв нормальный режим работы,В результате объединения в транзисторе 1 функ(ий ограничения и отсечки тока вискробезопасной цепи, а также стабилизации в ней напряжения достигается повышение надежности взрывозащиты в условияхперенапрякения в сети питания, токовойперегрузки и короткого замыкания,Формула изобретенияИскробезопасная система питания, содержащая источнйк постоянного тока, первый вывод которого через последовательносоединенные ограничительные резисторыи эмиттер-коллекторный переход первоготранзистора соединен с первым выводомискробезопасной системы питания, источник опорного напряжения, выполненный напоследовательно соединенных резисторе истабилитроне и подключенный к выходу источника постоянного тока, средняя точкауказанного источника опорного напрякения через диод соединенас первым выводом резистивного делителя "выходногонапряжения, второй вывод которого подключен к второму выводу искробеэопаснойсистемы питания и к второмувыводу источника постоянного тока, регулирующий транзистор, эмиттер которого йодключен кпервому вьводу источника постоянного то1773277 Составитель А, КачоровскийРедактор Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий Заказ 3853 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Т оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагари ка, а база через первый резистор соединена со средней точкой ограничительных резисторов; шунтирующий транзистор, коллектор которого соединен с базой первого транзистора, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, о т л и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения надежности в условиях перенапряжения, токовой перегрузки и короткого замыкания, а также стабилиза- ции выходного напряжения. в нее дополнительно введены тиристо 1), включенный между первыми вторым выводами искробезопасной системы питания; усилитель, выполненный на полевом транзисторе, затвор которого соединен с регулируемым выводом резистивного делителя выходного напряжения и через второй резистор подключен к базе первого транзистора и к аноду вновь введенного второго стабилитрона, катод которого соединен с эмиттером шунти рующего транзистора, первым выводомисточника постоянного тока и через третий резистор подключен к базе шунтирующего транзйстора и истоку полевого транзистора, сток которого соединен со средней точкой 10 источника опорного напряжения, управляющий электрод тйрйстора через последовательно соединенные четвертый резистор и вновь введенный третий стабилитрон соединен с первым выводом источника посто янного тока, а через пятый резистор - сколлектором регулирующего транзистора.