Устройство для защиты источника электропитания от перегрузок по току

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЯО 1658134 СПУБЛИ(51)5 С 05 Р 1/573 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ регулирования мощ. При этом напряисходит процес ности и тока клю ение на ключе ольше некоторо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Патент СЧА Мф 3992650,кл. 317-33, 1976.Авторское свидетельство СССРФ 849175, кл . Н 02 Н 7/10, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИСТОЧНИКАЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ(57) Изобретение относится к электротехнике, вчастности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышениеустойчивости и надежности устройствав работе. Устройство содержит ключ 1,датчик 2 тока, ключ 3, ограничительный резистор 4, формирователь 5 зарядного импульса, элемент 6 задержки,элементы И 7, формирователь 9 импульса отключения, пороговый узел 9, элеИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в радиоэлектронной аппаратуре для ограничения пусковых токов источников электропитания.1 ель изобретения - повышение устойчивости и надежности устройства в работе.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства для защиты источника электропитания от перегрузок по току; на фиг,2 - принципиальная электрическая схема используемого порогового угла. 2мент И 10, блок 11 плавного включения и ключ 12. Режим работы устройства определяется сигналами на выходах формирователей 5 и 8. После подачи входного напряжения на защищаемый источник 13 блок 11 плавного включения осуществляет медленное открывание ключа 1. Пороговый узел 9 контролирует мгновенное значение мощности, рассеиваемой на ключе 1, а также его ток. Если эти параметры не превьппают пороговых значений, то напряжение управления ключа 1 соответствует его насыщенному состоянию, В аномальных режимах источника 13 ж 1 не увеличивается б го относительно малого значения, а его ток фиксируется на безопасном уровне. 1 з.п. ф-лы, 2 ил,Устройство содержит первый электронный ключ 1 (см. фиг. 1), датчик 2 тока, второй электронный ключ 3, огра ничительный резистор 4, формирователь 5 зарядного импульса (ждущий мульти- вибратор), элемент 6 задержки, первый элемент И 7, формирователь 8 импульса отключения (ждущий мультивибратор), пороговый узел (узел управления режимом работы) 9, второй элемент И 10, блок 11 плавного включения с использующим конденсатором и третий электронный ключ 12. На схеме показаны также защищаемый источник 13 элект 1658134ропитания и выводы 14 и 15 (шина нулевого потенциала) для подключения его выходной цели. Первый силовой вывод ключа 1 соединен с выводом 14 и одним из выводов ограничительного резисто 5 ра 4. Первый силовой вывод ключа 3 подключен к другому выводу ограничительного резистора 4, а управляющий вход - к прямому выходу формирователя 5 зарядного импульса. Датчик 2 тока включен между вторым силовым выводом ключа 1 и выводом 5Входы элемента И 1 подключены к выходу элемента 6 задержки и инверсному выходу формирователя 5 зарядного импульса, а выход - к входу формирователя 8 импульса отключения, Вход измерения тока порогового узла 9 соединен с выходом датчика 2 тока, а вход измерения напряжения - с выводами 14 и 15. Входы элемента И 10 подключены к выходу формирователя 8 импульса отключения и первому выходу порогового узла 9. Один. вход блока 11 плавного включения 25 подсоединен к выходу формирователя 8 импульса отключения, другой вход через ключ 12 - к второму выходу порогового узла 9, а выход - к управляющему входу ключа 1. Управляющий вход ключа 12 соединен с прямым вьмодом формирователя 5 зарядного импульса. Второй силовой вывод ключа 3 соединен с выводом 15.Пороговый узел 9 (см. фиг.2) вклю" чает транзисторы 16-18, стабилитрон 19 и резисторы 20-23, Базы транзисторов 16-18 взаимно подключены, коллекторы транзисторов 16 и 17 соединены соответственно через резисторы 20 и 21 с выводом для подключения потен 40 циального полюса источника вспомогательного напряжения Е , коллекторпфтранзистора 16 - с его базой, а эмиттер - с шиной нулевого потенциала, эмиттер транзистора 17 - непосредственно с эмиттером транзистора 18, через резистор 22 - с потенциальным вы-, водом входа измерения тока и через последовательно включенные стабилитрон 19 и резистор 23 - с потенциапь 50 ным выводом входа измерения напряжения, а коллекторы транзисторов 17и 18 - с потенциальными выводами соот-ветственно первого и второго выходов данного узла.55Режим работы устройства для защитыисточника 13 электропитания от перегрузок по току определяется сигналами на выходах формирователя 5 зарядного импульса и формирователя 8 импульса отключения, которые после подачи входного напряжения Пь устанавливаются в исходное состояние, когда на выходе формирователя 8 и на инверсном выходе формирователя 5 действуют сигналы логической 1. Конденсатор блока 11 плавного включения разряжен, ключи 1 и 3 закрыты. Подача напряжения логической 1 на блок 11 плавного включения приводит к медленному (десятки микросекунд) увеличению напряжения на его вьмоде. Это вызывает такое же медленное открывание ключа 1 без бросков его тока независимо от сопротивления нагрузки, так как на этапе запуска ключ 1 работает в режиме генератора тока. Пороговый узел 9, измеряя напряжение на выводах 14 и 15, т.е. на ключе 1, и ток через него, формирует на первом выходе сигнал логической 1, если мгновенное значение мощности, рассеиваемой на ключе 1, или его ток превышает пороговое значение.Если во время запуска указанные выше параметры не превышают пороговых значений, то напряжение управления ключа 1 увеличивается и он входит в насыщение с минимальным падением напряжения. Если же во время запуска мгновенное значение рассеиваемой на ключе 1 мощности или его тока превышает пороговые значения (например, при активно-емкостном характере нагрузки), то на первом выходе порогового узла 9 формируется сигнал логической 1, который подается на соответствующий вход элемента И 10. Поскольку на другом его входе в это время также присутствует сигнал логической 1,то этот же сигнал поступает на вход элемента 6 задержки и формирователя 5 зарядного импульса. Формирователь 5 вырабатывает на прямом выходе в течение времени й сигнал логической 1, на инверсном выходе - сигнал логического О. При этом открываются ключи 3 и 12 и через защищаемый источник 13 электропитания проходит дополнительный ток, определяемый падением напряжения на ограничительном резисторе 4. Одновременно с этим с второго вьмода порогового узла 9 через открытый. ключ 12 на первый вхол блока11 плавного включения подается сигнал, пропорциональный загрузке ключа 1по мощности. С этого момента сигнална управляющем входе ключа 1 прекра-.щает монотонно нарастать. Начинается5процесс его регулирования, так чтомгновенное значение мощности или тока не превышает пороговых значений.По мере увеличения напряжения назащищаемом источнике 13 электропитания напряжение на ключе 1 уменьшается,а его ток - увеличивается, При уменьшении напряжения на ключе 1 до значения, равного напряжению стабилизациистабилитрона 19 в пороговом узле 9,ток ключа 1 увеличивается до максимального значения, равного пороговому.Ток же через ключ 3 уменьшаетсявплоть до О. При уменьшении тока ключа 1 ниже порогового значения сигнална первом выходе порогового узла 9принимает значения логического О. После окончания зарядного импульса ключи 3 и 12 закрываются, ключ 1 входит 25в режим насыщения, а прохождение сигнала через элемент И 7 блокируетсясигналом логического О на выходе элемента 6 задержки .Если же к моменту окончания зарядного импульса ток ключа 1 не уменьшазтся ниже порогового значения, чтосвидетельствует о токовой перегрузкев защищаемом источнике 13 электропитания, на первом выходе пороговогоузла 9 и элемента 6 задержки удерюювается сигнал логической 1 и происходит запуск формирователя 8 импульсаотключения. При этом на время с закрываются ключи 1,3 и 12, а защищаемый источник 13 электропитания отключается от источника входного напряжения Б . Бпокировка запуска формирователя 5 зарядного импульса в этовремя производится подачей на один иэвходов элемента И 10 сигнала логического О с выхода формирователя 8 импульса отключения,При перегрузке в цепи защищаемогоисточника 13 электропитания или егокоротком замыкании напряжение на немне увеличивается больше некоторогоотносительно малого значения. Приэтом за время с напряжение на ключе 1не уменьшается, а его ток, плавно нарастая от О, фиксируется на некотором безопасном уровне.Рассмотренный алгоритм работы защитного устройства устраняет импульсы сквозного тока через клич 1 как в режиме запуска при коротком замыкании в нагрузке, так и при включении ключа 1 после окончания запуска, когда напряжение на нем значительно больше напряжения в насыщенном состоянии. Это предопределяет повьшенную надежность предлагаемого устройства в работе.1В известном устройстве сквозной ток основного ключа значительно превышает пороговое значение. В связи с этим при его включении имеют место ложные срабатывания порогового узла, что снижает устойчивость работы устройства защиты в целом. В предлагаемом устройстве указанный недостаток устранен.Формула изобретения1. Устройство для защиты источника электропитания от перегрузок по току, содержащее первый ключ, первый силовой вывод которого соединен с первым выводом для подключения выходной цепи защищаемого источника электропитания и одним из выводов ограничительного резистора, второй ключ, первый силовой вывод которого подключен к другому выводу ограничительного резистора, а управляющий вход - к прямому выходу формирователя зарядного импульса, датчик тока, включенный между вторым силовым выводом первого ключа .и вторым выводом для подключения выходной цепи защищаемого ист чника электропитания, первый элемент И, входы которого подключены к выходу элемента задержки и инверсному выходу формирователя зарядного импульса, а выход - к входу формирователя импульса отключения, выполненный с первым выходом пороговый узел, вход измерения тока которого соединен с выходом датчика тока, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости и надежности в работе, в него введены второй элемент И, блок плавного включения и третий ключ, а пороговый узел снабжен входом измерения напряжения и вторым выходом, причем входы второго элемента 11 подключены к выходу формирователя импульса отключения н второму выходу порогового узла, вход измерения напряжения которого соединен е выводами1658134 фи для подключения выходной цепи защищаемого источника электропитания, один иэ входов блока плавного включения подключен к выходу формирователя импульса отключения, другой вход5 через третий ключ - к первому выходу порогового узла, а выход - к управляющему входу первого ключа, управляющий вход третьего ключа соединен с прямым выходом формирователя зарядного импульса, а второй силовой вывод второго ключа - с вторым выводом для подключения выходной цепи защищаемого источника электропитания. 152. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что пороговый узел включает три транзистора, базы которых подключены друг к другу, коллекторы первого и второго транзисторов соединены соответственно черезпервый и второй резисторы с выводомдля подключения потенциального полюсаисточника вспомогательного напрюкення,коллектор первого транзистора - с егобазой, а эмиттер - с шиной нулевогопотенциала, эмиттер второго транзистора - с эмиттером третьего транзистора, через третий резистор - с потенциальным выводом входа измерения токаи через последовательно включенныестабилитрон и четвертый резистор - спотенциальным выводом входа измерениянапряхения, а коллекторы второго итретьего транзисторов - с потенциальньии выводами соответственно первогои второго выходов данного узла.1658134Составитель Л.МорозовТехред М.Моргентал Корректор Н.РевскаяРедактор И.КузнецоваЗаказ 2433 Тираж 474 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101