Искробезопасная система питания

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсннкСоцналнстнчесннкРеспубликво девам изобретений и открытий(5 Й) ИСКРОБЕЗОПАСНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЛ Изобретение относится к источникам питания, защишенным от авариЙ, ь частности от сьерхтока ь выходной цепи питания, и предназначено преимущественно для ьстроики ь блоки питания искробезогасных гриборов.Известны источники питания, имеющие ь своем составе устройство защиты, содержащее датчик сигнала перегрузки по току и исполнительный элеч 10 мент, например, регулирующии транзистор, включенный в выходную цепь питания последовательно с нагрузкой1 1 и Г 21.Однако эти устройства иэ-за своей15 многозьенности, большой элементной насыщенности имеют недостаточную надежность.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее резистор датцик сигнала от перегрузки по току) и регулирующий транзистор, включенные ь цепь питания последова,тельно с нагрузкой, и транзистор,шунтирующий эмиттерно-коллекторнымпереходом резистор и эмиттерно-базовый переход регулирующего транзистора 3 1.Устройство ь нормальном режиме илипри токе нагрузки, близком к максимальному току ограничения, остаетсяоткрытым, при этом напряжение источника тока полностью передается ь выходную цепь питания, за исключениемпотерь на открытом эмиттерно-коллекторном переходе регулирующего транзистора,Известно, что искробезопасный токэлектрических цепей находится в обратной зависимости от напряженияуменьшается с возрастанием напряжения), Поэтому при использованииустройстьа в качестве защиты от искроопасного тока ограничиваемаявеличина тока в выходной цепи можетбыть установлена на уровне, не превышающем искробезопасный ток, соответ3 00766 ствующий максимальному напряжению источника тока, При больших перепадах напряжения источника тока выходной ток устройства, ограниченный величиной допустимого искробеэопасного тока, снижается до малого значения и может быть критичным, не обеспечивающим работоспособности питаемого устройства,Однако этот недостаток ограничи О еает применение устройства и не позволяет голуцить максимальную искробезопасную выходную мощность во всем диапазоне напряжения источника тока независимо от его величины, 35Цель изобретения - обеспечение возможности получения максимально допустимой искробезопаснай мощности и повышения выходного тока и надежности. 20 Поставленная цель достигается тем, что искробезопасная система питания, содержащая источник постоянного тока, .выклюцатель и блок защиты, выполненный на регулирующем транзисторе, включенном в выходную цепь источника постоянного тока последовательно с резистором, соединенным с эмиттером и выходным зажимом источника постоянного тока, и второй транзистор, база которого связана через резистор с эмиттером регулирующего транзистора, а коллекторно-эмиттерный переход годсоединен к базе35 регулирующего транзистора параллельно переходу база-эмиттер и резистору, включенному в цепь питания, дополнительно снабжена управляющим транзистором, резистиьным делителем выходного напряжения, источником опорного напряжения - стабилитроном, резистором, включенным в цепь питания стабилитрона и двумя диодами, разделительным и шунтирующим, при этом управляю 45. щий транзистор подсоединен эмиттерно-коллекторным переходом к резистивному делителю выходного напряжения и к базе регулирующего транзистора церез обратный переход разделительного диода соединена со стабилитроном, резистором, подсоединенным к выходному зажиму источника постоянного тока, и с другим диодом, через прямой переход которого резистор, стабилитрон и первый диод соединены с выходным зажимом системы питания и с коллектором регулирующего транзистора, Достигается искробеэопасный режим включения и выключения питаниятем, что второй выходной зажим источника постоянного тока подключенк стабилитрону, резистивному делителквыходного напряжения и ко второмузажиму системы питания через однии те же контакты выключателя.Для надежной работы устройства истабильности выходного напряжения ввыходную цепь питания между коллектором регулирующего транзистора и выходным зажимом системы питания включен резервный узел, дублирующий посвоей электрической схеме блок защиты с управляющим транзистором и резистивным делителем выходного напряжения, при этом база управляющеготранзистора резервного узла соединенас базой управляющего транзистора ис разделительным диодом источникапитания,На иг.1 приведена электрическаясхема устройства; на фиг. 2 - электрическая схема питания с резервнымузлом,Система питания содержит источникпостоянного тока, например электрохимицеский, резистор 2 и регулирующийтранзистор 3, вклюценные в основнуютоковую цепь, транзистор 1, базакоторого через резистор 5 соединенас эмиттером регулирующего транзистора 3 и с оезистором 2, транзистор 6,эмиттер которого подсоединен к резисторам 7 и ь делителя выходного напряжения, а коллектор к базе регулирующего транзистора 3; стабилитрон 9,резистор 10, включенный в цепь питания стабилитрона, разделительный диод11, шунтирующий диод 12, выключатель13При номинальном режиме работы,когда ток нагрузки е выходной цепиистоцника питания меньше тока срабатывания устройства защиты, падение напряжения на резисторе 2 недостаточно для отпирания транзистораи транзистор не влияет на работуисточника питания,При возрастании тока нагрузки доограничиваемой величины напряжениена резисторе 2 увеличивается и становится достаточным для отпираниятранзистора. При этом транзисторшунтируе эмиттерно-коллекторным переходом входную базовую цепь регулирующего транзистора 3, потенциалбазы регулирующего транзисторауменьшается, транзистор запирается.90766 Сопротивление эмиттерно-коллекторного герехода транзистора увеличивается, а напряжение и ток в выходной цеги уменьшается.При снижении сопротивления нагрузки до малой величины или прикоротком замыкании выходной цеписистемы питания диод 12, шунтируетпрямым переходом стабилитрон 9.При этом потенциал базы транзистора 6 уменьшается, транзисторзапирается, соответственно запирается регулирующий транзистор 3 иотключает выходную цепь нагрузку)от истоцника 1 постоянного тока. 5При устранении токовой перегрузки устройство автоматически переходит е нормальный рабочий режим.Ограничение выходного напряжения источника питания обеспечивается с 20помощью трайзистора б, регулирующегона возрастание выходного напряжения.В номинальном режиме работы,когда выходное напряжение системы питания меньше ограничиваемой величины, 25потенциал базы транзистора 6 достигает ьелицины, при которой транзистор6 открыт и соответственно открыт регулирующий транзистор 3. Напряжениесистемы постоянного тока эа исклю- Зочением потерь на открытом эмиттерноколлекторном переходе транзистора 3передается ь выходную цепь,При возр:.тании выходного напряжения до ограничиваемой величины35падение напряжения на резисторе 8увеличивается до значения, при котором потенциал базы транзистора 6 начинает уменьшаться, а транзисторзакрываться, Соответственно закрывает 0ся регулирующий транзистор 3. Сопротивление эмиттерно-коллекторного перехода увеличивается, а выходное напряжение уменьшается. Сгранициьаемыйуровень напряжения Задается напряжением стабилитрона 9 и соотношениемвеличин сопротиьлений резисторов,7 и 8, Величина его устанавливается впределах рабочего напряжения питаемого устройстеа и в соответствии с допустимой величиной искробезопасноготока,Повышение надежности достигается спомощью диода 12, шунтирующего стабилитрсн 9 при аварийном короткомзамыкании выходной цепи системы питания. йунтирование стабилитронаприводит к .эапиранию транзисторов3 и 6 и снижению мощности, рассеива 7 6емой на них, обеспечивая надежнуюработу устройства в широком температурном диапазоне.Разделительный диод 11, включенный в цепь эмиттерно-базового перехода транзистора 3 и стабилитрона9, исключает возникновение лавинообразно нарастающего тока в указаннойцепи при аварийном коротком замыкании коллекторно-базового переходатранзистора 6 и защищает таким образом транзистор 3 и стабилитрон отповреждения, а выходную цепь системы питания от искроопасного тока.Резервный узел 14 (фиг,2) впредставленной связи с разделительнымдиодом и стабилитроном образуетвторую студень защиты от максимального тока и ограничения выходного напряжения, При достаточно большой ьеличине напряжения источника тока устройство защиты может работать в режиме стабилизации напряжения, а использование доголнительного узла 14 обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения в результате двухступенцатой стабилизации,Введение дополнительного узлапозволяет обеспечивать высокую надежность ограничения тока и напряжения,Аварииное замыкание любого из эле-ментов устройства или обрыв любойцепи не приводит к аварийному возрастанию тока до искроопасной величины.В предлагаемой системе питанияс целью обеспечения искробезопасногорежима вклюцения и выключения питания источник 1 постоянного тока подключается и отключается одновременно как от устройства защиты, так иот выходной цепи через одни и теже контакты выключателя 13. В случае включения питания устройствозащиты мгновенно переводится в рабочее состояние, обеспечивающее защитувыходной цепи, а е случае выключе.ния питания база регулирующего транзистора становится под нулеьой по- .тенциал, транзистор запирается,исключая таким образом, пояьлениЕ наконтактах выключателя напряжения,вызывающего опасное искрение,Применение предлагаемой системыпитания поэьоляет увеличить выходной ток по сравнению с величинойтока, соответствующего максимальному напряжению, и получить на выходе блока питания искробеэопаснуюмощность, независящую от величины напряжения источника тока при перепаде его от 11 до 15 В.5Формула изобретенияКскробеэопасная си.темв питания, содержащая источник постоянного тока, выключатель и блок защиты, выполненный на регулирующем транзисторе, включенном в выходную цепь источника постоянного тока последовательно с резистором, соединенным с змиттером и выходным зажимом источника постоянного тока, и второй транзис-тор, база которого связана через резистор с змиттером регулирующего транзистора, а коллекторно-змиттерный переход подсоединен к базе регу лирующего транзистора параллельно переходу база-эмиттер и резистору, включенному в цепь питания, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью получения максимально допустимой искробезопасной мощности и поеыщения надежности, она дополнительно снабжена резистивным делителем напряжения, шунтирующим диодом, управляющим транзистором, разделительным ЗО диодом и источником опорного напряжения, при этом база регулирующего транзистора подсоединена к реэистивному делителю выходного напряжениячерез коллекторно-змиттерный переходуправляющего транзистора, при этомбаза последнего связана через обратный переход разделительного диода систочником опорного напряжения, например стабилитроном, с резистором,связанным с выходным зажимом источника постоянного тока и с другим диодом, через прямой переход которогостабилитрон источника опорного напряжения, резистор и разделительныйдиод соединены с коллектором регулирующего транзистора и с выходнымзажимом системы питания, кроме того,второй выходной зажим источника постоянного тока подключен к стабилитрону источника опорного напряжения,резистивным делителем выходного напряжения и к второму выходному зажиму системы питания через одни и теже контакты выключателя,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЬ 323826, кл, Н 02 Н 3/08,С 05 0 1/56, 1967.2, Авторское свидетельство СССРГ ЗЙ 2257, кл. Н 02 Н 3/08, 1960.3. Патент Англии Г 1517 ЙЗ,кл. Н 2 К, 1978.907667 оставитель Т. Цегольковаехред И,Гергель Корректс р Л. Бокша Заказ 608/ Тираж 670 ВНИИПК Государствен по делам. изобрете 13035, Москва, -35, ное атент", г. Ужгород, ул. Проектная филиал ПП гедактор Н, Пушненков Подломитета СССоткрытийкая наб., д