Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току

ОПИСАНИЕ НЗОБРЕТЕН ИЯ 1 п 526866 Союз Советских Социалистических Республик(088.8) 6. Бтоллетень Ъе 3 елам изобретени открмтнй Лата сп, бл,.:оэ пия описания 24.03.7(72) Автор изобретения Г. Самодур ергетический институт а Ленина Осковскии О аявитель(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯ)КЕНИЯ С ЗАЩПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ Й ОТ предлагаемом гера с автомаего источником Изобретение предназначено для использования при настройке и исследовании предельных ,режимев и параметров электровных схем с высокочастотными и сверхвысокочастотными полупроводниковыми приборами.Известны стабилизаторы напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащие датчик перегрузки по току, выполненный в виде включенного через дополнительное сопротивление параллельно калиброванному сопротивлению туннельного диода, цепь обратной связи между выходом датчика перегрузки по току, включенного последовательно в выходную цепь, и входом регулирующего триода, состоящую из электронного, ключа-усилителя, соединенного через полупроводниковый диод с входом триггера с автоматическим смещением, второй электронный ключ-усилитель и переключ атель.Недостатки известных устройств - система повторного включения, инерционность цепи обратной связи и, как следствие этого, возможность,разрушения нагрузки во время переходного процесса при включении.Цель изобретения - повышение надежности защиты чувствительной к превышению тока нагрузки.Это достигаетс о встабилизаторе вт ригтическим смеще с питания через электрическую цепь включения, содержащую резистор и последовательно соединенные полупроводниковый диод, переключатель и конденсатор, а параллельно выходу 5 второго электронного ключа-усилителя включена электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора, шунтированного полупроводниковым диодом, и конденсатора.10 На чертеже представлена принципиальнаясхема предлагаемого стабилизатора напряжения с защитой от перегрузки по току.Схема содержит входные клеммы 1, 2, выходные клеммы 3, 4, пос.тедовательный стабп лизатор напряжения 5, датчик перегрузки потоку 6, блок стабилизированных напряжений 7 для питания элементов, из которых состоит цепь обратной связи; последовательный стабилизатор напряжения содержит составной 20 регулирующий триод, который состоит из каскадно включенных тра 1 пзистора 8 и транзистора 9, высокочастотного дросселя 10, шунтированного полупроводниковым диодом 11; датчик перегрузки по току содержит туннельный 25 диод 12, включенный через дополнительныйрезистор 13 параллельно калиброванному сопротивлению, состоящему из резистора 14 и переменного резистора 15; цепь обратной связи содержит последовательно соединенные 30 электронный ключ-усилитель 16 на транзисто 526866рах 17 и 18, связанный через полупроводниковый диод 19 с базой транзистора 20 триггера 21 с авгоматп,сскпм смещением, у которого база второго транзистора 22 связана через электричсскуо цепь 23 включения с источником питания триггера с автоматическим смещением, а коллектор второго транзистора связан с входом второго электронного клоча-усилителя 24 на каскадно включенных транзисторах 25 и 26; электрическую цепь 27, которая 10 состоит из последовательно вклоченных резистора 28, шунтированного полупроводниковым диодом 29, и конденсатора 30; электрическая цепь включения содержит последовательпо включенные полупроводниковый диод 31, переключатель 32 и конденсатор 33, резистор 34, конденсаторы 35, 36.Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.Ток от источника постоянного стабилизированного напряжения, подключенного к входным клеммам 1 и 2 стабилиза 1 ора напряжения с защитой от перегрузки по току, протекает через клемму 1, составной регулиоующий триод последовательного стабилизатора 5 на пряжения, клемму 3, нагрузку, которая подключается к выходным клеммам 3 и 4, клемму 4, датчик перегрузки по току 6 и клемму 2, При нарастании вышеуказанного тока до величины предельно допустимого тока в аа грузке срабатывает датчик перегрузки по току, Эффект срабатывания датчика перегрузки по току заключается в увеличении напряжения на туннельном диоде 12 в результате скачкообразного перехода режима работы его 35 с первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики на вторую, Скачкообразное из,менение режима работы туннельного диода 12 обусловлено дополнительным резистором 13 и происходит в момент достижения пикового то ка на первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики. Величина пикового тока прямо пропорциональна величине предельно допустимого тока в нагрузке. Отношение величин сопротивления дополнительного резистора 13 и внутреннего сопротивления туннельного диода 12 на первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики должно быть в пределах от 6 до 10.50Необходимая величина пропорциональности между величиной пикового тока тувнельного диода 12 и величиной предельно допустимого тока в нагрузке устанавливается в процессе регулирования датчика перегрузки по току 6 55 с помощью переменного резистора 15. Величина предельно допустимого тока в нагрузке не может быть больше величины предельно допустимого тока через транзистор 9 составного регулирующего триода последовательного 60 стабилизатора напряжения 5, так как на величину этого тока подбирается величина резистора 14 калиброванного сопротивления датчика перегрузки по току.Скачкообразное увеличение напряжения на 65 туннельном диоде 12 огкрывает по базе транз 11 стор 17 электронного ключа-усилителя 16.Транзистор 17 подбирается такого типа, чтобы напряжение открывания его по база-эмиттерному переходу было больше напряжения при пиковом токе на первой восходящей ветвн вольт-амперной характеристики туннельного диода 12, но меньше напряжения, кочорое устанавливается на туннельном диоде 12 после срабатывания датчика перегрузки по току.В момент открывания по базе транзистора 17 напряжение падает на коллекторе его относительно эмиттера и закрывает по базе транзистор 18. Скачком увеличившееся напряжение на коллекторе запертого по базе транзистора 1 Ь передается через полупроводниковый диод 19 на первый вход триггера 21 с автоматическим емещением, т, е. на базу транзистора 20, который открывается. При этом триггер 21 с автоматическим смещением перебрасывается из одного устойчивого состояния в другое с запиранием по базе транзистора 22.Полупроводниковый диод 19 служит для предотвращения повторного включения после выклочения предлагаемого стабилизатора.Скачок напряжен и на выходе триггера 21 с автоматическим смещением, т. е. на коллекторе запертого по базе транзистора 22, передается на базу транзистора 25 второго электронного ключа-усилителя 24. Каскадное включение транзистора 25 с транзистором 26 дает возможность увеличить усиление по току, входное сопротивление и напряжение открывания второго электронного ключа-усилителя 24, т. е. уменьшить шунтирование плеча триггера 21,с автоматическим смещением, что способствует надежной его работе. Транзистор 25 открывается по базе и открывает транзистор 26, на коллекторе которого напряжение падает,до величины меньшей одного вольта, Следовательно, на базе транзистора 8 составного регулирующего триода последовательного стабилизатора напряжения 5 устанавливается то же самое напряжение, что и на коллекторе транзистора 26. Это приводит к запиранию составного регулирующего триода последовательного стабилизатора напряжения, Напряжение на нагрузке и,датчике перегрузки по току 6 уменьшается до нуля. Запирается по базе транзистор 17 и открывается по базе транзистор 18 электронного ключа-усилителя 16. Скачком уменьшается напряжение на коллекторе относительно эмиттера транзистора 18, но оно не проходит на первый вход триггера 21 с автоматическим смещением благодаря полупроводниковому диоду 19. Триггер 21 с автоматическим смещением остается в том же устойчивом состоянии, которое соответствует запертому состоянию последовательного ста билиз а тор а,н апряжения 5. Конденсатор 30 электрической цепи 27 разряжается через резистор 28 и транзистор 26 второго электронного ключа-усилителя 24.Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки по току может нахолиться в выклю 526866ченном состоянии до тех пор, пока оператор с помощью переключателя 32 не замкнет электрическую цепь 23 включения. В момент замыкания контактов переключателя 32 происходит скачок напряжения на базе транзистора 22 в результате того, что заряд конденсатора 33 равен нулю и зарядный ток его по базовой цепи транзистора 22 максимален, Этот скачок напряжения на базе транзистора 22 перебрасывает триггер 21 с автоматическим смещением в другое устойчивое состояние, соответствующее открытому состоянию последовательного стабилизатора 5 напряжения. При этом транзистор 22 открывается, и напряжение на коллекторе его относительно эмиттер а уменьшается, закрывается второй электронный ключ-усилитель 24, и нарастающее по экспоненциальному закону напряжение на коллекторе транзистора 26 благодаря заряжающемуся через открытый полупроводниковый диод 29 и базовую цепь транзистора 8 конденсатору 30 открывает составной регулирующий триод последовательного стабилизатора напряжения 5.Выбор величины емкости конденсатора 33 опраничен тем, что, с одной стороны, время заряда конденсатора ЗЗ должно быть соизмеримо с временем переходного процесса при переходе триггера 21 с автоматическим смещением из одного устойчивого состояния в другое, а с другой стороны, обеспечивалось надежное включение предлагаемого стабилизатора при одноразовом замыкании переключателя 32 электрической цепи 23 включения. Наиболее простым и близким,к оптимальному решению вопроса о выборе величины емкости конденсатора 33 является равенство величин емкости конденсатора 33 и емкости конденса. тора 35 или 36 (величины емкостей конденсаторов 35 и 36 одинаковы). Однако величина конденсатора 33 может быть выбрана в пределах от 0,7 до 2,0 величины емкости конденсатора 35 или 36. При этом будет надежное и одноразовое включение предлагаемого стабилизатора. Чтобы заряженный конденсатор 33 при замкнутой цепи 23 включения не препятствовал,перебросу триггера 21 с автоматическим смещением из одного устойчивого состояния в другое в момент прихода на первый вход его сигнала выключения, в электрическую цепь 23 включения введен полулроводниковый,диод 31.При необходимости включения параллельно защищаемой электронной схеме блокировочного конденсатора для закорачивания высокочастотных колебаний на выходных клеммах предлагаемого стабилизатора вопрос о величине емкости его должен решаться на основании конкрегных условий. Основным требованием при выборе величины емкости блокировочного конденсатора является не превышение максимально допустимой накопленной в конденсаторе энергии, которая прямо пропорционально зависит от всличины емкости конденсатора.Во многих случаях для расчеты величиныемкости блокпровочного конденсатора можно пользоваться ниже приведенной формулой, которая дает несколько заниженную величину емкости блокирозочного конденсатора, но 15 обеспечивает надежную защиту нагрузки предлагаемым стабилизатором:Е2 з где С - величина емкости блокировочногоконденсатора:У - предельно допустимый ток через нагрузку;Т - время переходного процесса при вык люченип стабилизатора;Е - напряжение питания для защищаемойнагрузки. Фор мул а изобретения30Стабилизатор напрженпя с защитой от перегрузки по току, содержащий датчик перегрузки по ток, выполненный в виде включенного через дополнительное сопротивление па раллельно калиброванному сопротпвленшотуннельного диода, цепь обратной связи между выходом датчика перегрузки по току, включенного последовательно в выходную цепь, и входом регулирующего триода, состо ящую из электронного ключа-усилителя, соединенного через полупроводниковый диод с входом триггера с автоматическим смещением, второй электронный ключ-усилитель и переключатель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 45 целью повышения надежности защиты чувствительной к превышению тока нагрузки, второй вход триггера с автоматическим смещением связан с его источником питания через электрическую цспь включения, содержащую 50 резистор и последовательно соединенные полупроводниковый диод, переключатель и конденсатор, а параллельно выходу второго электронного ключа-усилителя включена электрическая цепь, состоящая пз последовательно 55 соединенных резистора, шунтированного полупроводниковым диодом, и конденсатора.Составитель С. ГорбачеваКараулова Текред В. Рыбакова Корректор Л. Котова Редактор 029нистр 53/18 ЦНИИП ПодписноСССР ака Типография, пр. Сапунов Изд.1578 Государственного ком по делам изобрете 13035, Москва, Ж, Тираж 1 тета Совета М ний и открытийаушская наб., д. 4/5