Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик744521(53) УДК 621.36, ,722.1 (088.8) ао делам изобретений и открытий1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вто ричного источника питания аппаратуры различного назначения, выполненной на трап. зисторах и интегральных схемах.Известен стабилизатор, который содержит последовательно регулирующий элемент, включенный между первой входной к первой выходной клеммами, схему управле. ния, входы которой подключены к первой выходной и общей клеммам, а выход к уп. равляющему электроду последовательно(ц. регулирующего элемента и устройствО импульсного запуска, входы которого соединены с первой входной и общей клеммами, а выходы - со схемой управления 1 Ц.Его существенным недостатком являет" ся низкая чувствительность защиты от пере. грузок и значительная нестабильность ее порога срабатывания при воздеиствиях внептних факторов (температуре, напряжение питания). Известный стабилизатор имеет за. щиту лишь от сильных (многократных) то ковцх перегрузок и короткого замцкания на выходе. При небольших перегрузках па току (в 1,05 - 3 раза), превышающих величину максимального рабочего тока стаби 2лизатора, регулирующий элемент подвергается значительным перегрузкам по току и мощ.ности, стабилизатор потребляет значитель.ный аварийный ток,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабилизатор,содержащий регулирующий элемент; под.ключеннцй одним выводом к входной клемме; вторым через резистивный датчик тока -к выходной клемме,.а управляющим электро.дом - к выходу узла управления, состоята щего из усилителя постоянного тока, пара.метрического стабилизатора на опорном стабилитроне и делителе выходного напряжения,соЮиненного входами с выходной и общейклеммами, узел импульсного запуска, под.15соединенный входами к входной и общейклеммам, а выходом - к дополнительномувходу узла управления, последовательнуюцепь из дросселя защиты н туннельного лиода, подклЮченную параллельно резистивно.му датчику тока, и транзистор защиты 121,21 При возникновении перегрузки по току регулирующий элемент переходит в импульс-ный режим работы, периодически отключаяи подключая нагрузку к источнику питания.При этом длительности открытого и закрц.того состояния регулирующего элемента близки друг к другу, что приводит к значительным его перегрузкам по мощности, обуславливает большие величины потребля. емого тока и выходного напряжения в аварикном режиме, поскольку на выходе всегда имеется емкость.Указанные недостатки значительно ухудшают надежность КПД и тем самым существенно ограничивают применение дан. ного стабилизатора напряжения,Цель изобретения - устранение пере. грузки и последовательного регулирующего элемента по мощности и уменьшение тока,. потребляемого в аварийном режиме.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки дополнительно введен релаксационный генератор, выполненный на одно. переходном транзисторе . и конденсаторе, причем базы однопереходного транзистора подключены параллельно опорному стабилитрону параметрического стабилизатора, . а управляющий электрод через конденсатор соединен с выходной клеммой, а дроссель защиты снабжен дополнительной обмоткой, подключенной к .базо-эмиттерному перехо ду транзистора за щиты, коллектор-эмиттерный переход которого включен между уп правляющим электродом однопереходного транзистора и общей клеммой.На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого стабилизатора. Стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки содержит регулирующий эле- мент 1, подключенный одним выходом к входной клемме 2, вторым черезрезистивный датчик 3 тока к выходной клемме 4, а управляющим электродом к выходу узла 5 управления, образованного усилителем 6 постоянного тока, параметрическим стабилизатором на опорном стабилитроне 7 и резисторе 8 н делителем выходного напряже. ння йа резисторах 9 иО, соединенных вхолами с выходной 4 и общей 1 клеммами, узел 12 импульсного запуска подсоединен входами к входной 2 и общей 11 клеммам, а выходом к дополнительному входу узла 5 управления, последовательную цепь из дросселя 13 защиты и туннельного диода 14, подключенную параллельно резистивному датчику 3 тока, релаксационный генератор 1 на однопереходном транзисторе 16 и кон денсаторе 7 и транзистор 18 защиты, при. чем база однопереходного транзистора 16 подключена параллельно опорному стаби. литрону 7 параметрического стабилизатора, управляющий электрод соединен через кон. денсатор 17 с выходной 4, а через коллек. тор.эмиттерный переход транзистора 18 защиты с общей шиной 11, дополнительная обмотка дросселя 13 защиты соединена с базо. эмнттерным переходом транзистора 18 защиты, к выходной 4 и общей 11 клеммам46 6 напряжения включения однопереходноготранзистора 16, Эго значит, что амплитуда генерируемого импульса всегда будет заве домо больше номйиального напряжения на резисторе 8, что приводит к запиранию опорного стабилитрона 7 н усилителя 6 постоян.ного тока, а следовательно и регулирующего элемента 1. При этом выходное напряжение 1.1 м уменьшается до уровня срабатывания токовой самозащиты стабилизатора, после.чего усилитель 6 пос;оянного тока и регулирующий элемент 1 необратимо запираются, а 13 вц снижается до нуля. В выключенном состоянии стабилизатор находится да момента поступления на усилитель 6 постоянного тока запускающего импульса от устройства 12 импульсного запуска, ко.торое начинает работать при пропадании или значительном уменьшении 138 ,. Эанускающий импульс отпирает усилитель 6 постоянного тока и регулирующий элемент 1,подключены нагрузка 19 и конденсатор 20фильтра.Стабилизатор напряжения работает сле.дующим образомВ нормальном режиме работы падениенапряжения на резистивном датчике 3 токаменьше напряжения туннельного диода 14 и его рабочая точка находится на первой восходящей ветви вольт-амперной характеристики. При возникновении перегрузки потоку падение напряжения на резистивномдатчике 3 тока увеличивается пропорционально току нагрузки и при превышении им величины напряжения пика туннельного диода 4 рабочая точка последнего попадаетна участок отрицательного сопротивления вольт-амперной характеристики. Благодаря индуктивности дросселя защиты в контуре, образованном туннельным диодом 14, дросселем 13 защиты и резистивным датчиком 3токавозникают релаксационные колебания с частотой порядка десятков.и сотен кило герц й длительностью, исчисляемой единя.цами и десятками микросекунд. Частота ге нерируемых импульсов задается величиной индуктивности основной обмотки дросселя 13 защиты, а длительность и скважность определяются величиной тока перегрузки (величиной падения напряжения на резистив ном датчике 3 тока). С дополнительной об мотки дросселя 13 разнополярные импульсы напряжения указанной частоты и длитель- .ности поступают на вход транзистора 18 з 6 защиты, периодически отпирая и запираяего, Релаксационнцй генератор 15 после некоторой задержки, определяемой временем заряда конденсатора 17 импульсами коллек.торного тока транзистора 18 до заданного порогового напряжения, вырабатывает имйульс напряжения, выделяющийся на ре .знсторе 8. Амплитуда этого импульса, практически равная пороговому напряжению ге.нератора 3,; определяется суммои но- .минального напряжения на резисторе 8 и1.) начинает расти. Во время действия запускающего импульса регулируюший эле.мент 1 пропускает ток,. который воспринимается резнстивным датчиком 3 тока как токовая перегрузка, начинает работать релаксационный генератор на туннельном диоде 14 и дросселе 13, однако генератор 15 задерживает выдачу импульса на запирание стабилизатора на время, большее длительности запускающих импульсов. После окон.чания импульса запуска и наличия пере грузки на выходе генератор 15 вырабатывает запирающий импульс и стабилизатор снова закрывается. Важно отметить, что при больших перегрузках (4-х кратных и более), когда 1.1 щ значительно уменьшается (в 3-4 раза и более), генератор 16 может не работать, однако в этих случаях срабатывает токовая самозащита и выключает стабилизатор до прихода очередного запускающего импульса. При перегрузке регулирующий элемент 1 пропускает ограниченные возможности по величине импульсы тока с длительностью и скважностью запускающих импульсов, а поэтому средняя могцность,рассеиваемая регулируюгцим элементом в режиме перегрузки по току, оказывается весьма малой (как минимум на порядок меньше его номинальной мощности), а ток, потребляемый стабилизатором - ничтожно малым,При отсутствии перегрузки переходныйпроцесс включения стабилизатора запуска ющим импульсом на этапе действия этогоимпульса аналогичен вышеописанному, однако после достижения )вь,номинального значения переходной процесс заряда емкости 20. заканчивается, релаксационный генера.тор на туннельном диоде 14 и дросселе 13 защиты прекращает работать и генератор .15 не успевает выработать запирающий импульс. Задержкой выдачи запирающего импульса генератором 5 на время переходного процесса выключения стабилизатора обеспечиваются нормальный запуск стабилизатора при отсутствии перегрузки и помехозащищенность устройства защиты (при действии кратковременных импульсных помех,наводок, скачков тока нагрузки). формула изобретения5Стабилизатор напряжения с запитой отперегрузки, содержащий регулирующий элемент, подключенный одним выводом к входной клемме, вторым через резистнвный датчик тока - к выходной клемме. а управляюфв щим электродом - к выходу узла управления, состоящего из усилителя постоянноготока, параметрического стабилизатора наопорйом стабилитроне и делителе выходногонапряжения, соединенного входами с вы.ходной и общей клеммами, узел импульсного запуска, подсоединенный входами квходной и обшей клеммам, и выходом - кдополнительному входу узла управления,последовательную цепь из дросселя эагцитыи туннельного диода, подключенную парал.1 лельно реэистивному датчику тока, и транзистор защиты, отличающийся тем, что, сцелью устранения перегрузки регулирующе.го элемента по моиности и уменьшения тока, потребляемого в аварийном режиме, внего введен релаксационный генератор, выполненный на однопереходном транзисторе и конденсаторе, причем база однопереходного транзистора подключена параллельноопорному стабилитрону параметрическогостабилизатора, а управляющий электродф через конденсатор соединен с выходной клеммой, дроссель зашиты снабжен дополнительной обмоткой, подключенной к базо-эмиттерному переходу транзистора защиты. коллектор-эмиттерный переход которого включен между управляющим электродом одно 35переходного транзистора и общей клеммой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе