CS204171B1 - Zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí, u něhož třetí svorka, tj. neinvertující vstup, a čtvrtá svorka, tj. referenční napětí, jsou spojeny buď přímo, nebo přes odpor, pátá svorka (zem—) je spojena s nulovou svorkou zdroje a stabilizátoru, mezi druhou svorkou, tj. invertujícím vstupem] a devátou svorkou, tj. kmitočtová kompenzace), je zapojen kondenzátor, druhá svorka je také spojena se středem odporového děliče, sestávajícího ze dvou odporů a připojeného svými konci mezi kladnou výstupní svorku a nulovou svorku stabilizátoru napětí, osmá svorka, tj. vstupní nestabilizované napětí, a sedmá svorka, tj. napájení výstupního tranzistoru, jsou navzájem spojeny a připojeny ke kladné vstupní svorce zdroje, šestá svorka, tj. výstupní stabilizované napětí, a desátá svorka, tj. proudové omezení, jsou spojeny a připojeny ke kladné výstupní svorce stabilizátoru a první svorka, tj. proudová kontrola, je rovněž zapojena ke kladné výstupní svorce stabilizátoru.

U známého zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí, obr. 1, je mezi paralelně spojenou šestou svorkou a desátou svorkou a kladnou výstupní svorkou stabilizátoru zapojen první odpor.

Tato ochrana je však v případě vyšších výstupních napětí značně neekonomická, neboť při zkratu leží na regulačním tranizstoru plné napájecí napětí a prochází jím maximální proud. Aby se regulační prvek, případně integrovaný stabilizátor, nezničil při trvalém zkratu, je tedy nutné při použití tohoto způsobu ochrany dimenzovat stabilizátor na několikrát vyšší výkon, než který může nastat v provozu při plném zatížení.

U dalšího známého zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí, obr. 2, je desátá svorka (proudové omezení) spojena se středem dalšího odporového děliče sestávajícího ze dvou odporů, které jsou svými konci připojeny mezi kladnou výstupní svorku a nulovou výstupní svorku stabilizátoru napětí.

U tohoto zapojení se sice při zkratu částečně zmenšuje zkratový proud, takže regulační tranzistor není výkonově namáhán tak, jako v případě prostého omezení, avšak zapojení je opět neekonomické, neboť je potřeba stanovit hodnotu prvního odporu tak velikou, aby úbytek na něm v případě funkce ochrany přemohl o 0,7 V protinapětí dané děličem dvou odporů připojených mezi nulovou a šestou svorku stabilizátoru

204Í71 napětí. Výkon se tedy v tomto případě spotřebovává zbytečně v prvním odporu i při běžné funkci a je nutné též o úbytek prvního odporu volit vyšší napájecí napětí. Mimoto může protinapětí na odporovém děliči při provozu naprázdno ohrozit přechod báze — emitor vnitrního tranzistoru připojeného k první svorce a desáté svorce integrovaného obvodu.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí, u něhož třetí svorka, tj. neinvertující vstup) a čtvrtá svorka, tj. referenční napětí, jsou spojeny buď přímo, nebo přes odpor, pátá svorka (zem—) je spojena s nulovou svorkou zdroje a stabilizátoru, mezi druhou svorkou, tj. invertující vstup, a devátou svorkou, tj. kmitočtová kompenzace, je zapojen kondenzátor, druhá svorka je také spojena se středem odporového děliče sestávajícího ze dvou odporů a připojeného svými konci mezi kladnou výstupní svorku a nulovou svorku stabilizátoru napětí, osmá svorka, tj. vstupní nestabilizované napětí, sedmá svorka, tj. napájení výstupního tranzistoru, jsou navzájem spojeny a připojeny ke kladné vstupní svorce zdroje přes první odpor, k němuž je paralelně připojena dráha báze a emitoru ochranného tranzistoru, šestá svorka, tj. výstupní stabilizované napětí, a desátá svorka, tj. proudové omezení, jsou spojeny a připojeny ke kladné výstupní svorce stabilizátoru a první svorka, tj. proudová kontrola, je rovněž zapojena ke kladné výstupní svorce stabilizátoru, kolektor ochranného tranzistoru je připojen jednak přes šestý odpor ke společné nulové svorce zdroje nulového až záporného napětí a stabilizátoru napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kolektor ochranného tranzistoru je dále připojen jednak přes druhý odpor k desáté svorce, tj. proudové omezení stabilizátoru napětí a jednak pres první kondenzátor k výstupní svorce zdroje nulového až záporného napětí a mezi první svorku proudové kontroly a kladnou výstupní svorku stabilizátoru napětí je zapojena dioda, jejíž anoda je připojena k první svorce.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že při přetížení stabilizátoru napětí ochrana způsobí okamžité snížení výstupního napětí i proudu k nule a po odstranění přetížení opět sama uvede stabilizátor bez vnějšího zásahu do normální funkce, takže stabilizátor je možno navrhovat pouze pro zátěž danou běžným pracovním režimem a není nutno počítat při návrhu s mnohem větším zatížením stabilizátoru při zkratu na výstupu, jak je to nutné v případě ochrany pouhým proudovým omezením. Navíc je tento způsob ochrany necitlivý vůči různým proudovým impulsům, které mohou vznikat v napájecích zařízeních, neboť působení ochrany je zpožděno o čas (řádu ms) nabití kondenzátoru připojeného ke kolektoru prvního tranzistoru.

Vynález bude nyní blíže vysvětlen s přihlédnutím k přiloženým výkresům, na kterých obr. 1 a 2 představují známá zapojení ochran proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí. Obr. 3 znázorňuje uspořádání zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru napětí podle vynálezu.

Podle obr. 3 se jedná o zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí 10, u něhož třetí svorka (neinvertující vstup] 3 a čtvrtá svorka (referenční napětí) 4 jsou spojeny buď přímo, nebo přes odpor RS, pátá svorka (zem) 5 je spojena s nulovou svorkou zdroje a stabilizátoru O, mezi druhou svorkou (invertující vstup) 2 a devátou svorkou (kmitočtová kompenzace) 9 je zapojen kondenzátor C2, přičemž druhá svorka 2 je také spojena se středem odporového děliče, sestávajícího z odporů R3 a R4 a připojeného svými konci mezi kladnou výstupní svorku + a nulovou svorku O stabilizátoru napětí. Mezi kladnou vstupní svorku zdroje A a paralelně propojenou sedmou svorku (napájení výstupního tranzistoru) 7 a osmou svorku (vstupní nestabilizované napětí) 8 je zapojen první odpor Rl, k němuž je paralelně připojena dráha báze — emitor tranzistoru To. Kolektor tohoto tranzistoru To je připojen jednak přes druhý odpor R2 k desáté svorce (proudové omezeníj 10 integrovaného stabilizátoru napětí 10 a jednak přes kondenzátor Cl k výstupní svorce zdroje nulového až záporného napětí ZOZN a také přes šestý odpor RB ke společné nulové svorce O zdroje nulového až záporného napětí ZOZN a stabilizátoru napětí. Mezi první svorkou (proudová kontrola) 1 a kladnou výstupní svorkou stabilizátoru napětí je zapojena dioda Dl, jejíž anoda je připojena k první svorce 1.

Funkce ochrany u sériového stabilizátoru stejnosměrného napětí používající integrovaný stabilizátor napětí je podle obr. 3 následující:

Při zvyšování odběru proudu ze stabilizátoru dojde posléze k takovému úbytku napětí na odporu Rl, že se začne otvírat tranzistor To, Přes jeho dráhu emitor—kolektor se nabíjí kondenzátor Cl. Přestoupí-li napětí na tomto kondenzátoru velikost výstupního napětí o hodnotu, potřebnou k otevření vnitřního tranzistoru integrovaného stabilizátoru, jehož báze je vyvedena na svorku 10 a emitor na svorku 1, počne se tento tranzistor otvírat, čímž způsobí na výstupu stabilizátoru pokles napětí. Pokles výstupního napětí způsobí další otevření vnitřního tranzistoru, neboť jeho emitor (svorka 1) je připojen (přes diodu Dl] na toto výstupní napětí a na bázi (svorka 10) zůstává napětí nabitého kondenzátoru Cl. Popsaným způsobem vznikne klopný děj, který způsobí zavření celého stabilizátoru a tím pokles výstupního napětí i proudu k nule. Toto zavření stabilizátoru trvá tak dlouho, dokud se kondenzátor Cl nevybije přes odpor R2 do báze vnitřního tranzistoru (svorky 10 j. Potom se vnitřní tranzistor integrovaného stabilizátoru zavře a nastane opačný lavinový jev, kterým se uvede stabilizátor do původní funkce. Trvá-li přetížení, opakuje se ihned celý popsaný děj znovu.

Dioda Dl chrání přechod báze — emitor (svorky 10, 1) vnitřního tranzistoru integrovaného stabilizátoru před průrazem v případě, kdy je výstupní napětí stabilizátoru vyšší než povolené závěrné napětí tohoto přechodu.

Obr. 3 uvádí jako základní zapojení případ, kdy stabilizátor, používající integrovaný stabilizátor, napájí nějaké zařízení ve spojení se zdrojem nulového až záporného napětí ZOZN, dodávající záporné napětí. Pro toto zapojení je důležité, že je kondenzátor Cl, připojený jedním vývodem na kolektor ochranného tranzistoru To, druhým svým koncem připojený na výstupní svorku zdroje nulového až záporného napětí ZOZN. Při přetížení stabilizátoru za působení ochrany se totiž může v tomto případě přes napájené zařízení dostat na výstupní svorku stabilizátoru záporné napětí, které by způsobilo, že by se stabilizátor po vybití kondenzátoru pouze k nule neuvedl do normální funkce. Odpor R8 udržuje na kondenzátora nulový potenciál při normální funkci stabilizátoru.

Pokud se používá samostatně pouze stabilizátor kladného napětí, je to možno považovat za případ, kdy ZOZN je zdrojem nulového napětí, takže ZOZN prakticky odpadá a kondenzátor Cl je místo k výstupní svorce ZOZN připojen k nulové svorce stabilizátoru napětí.

Zapojení ochrany podle vynálezu lze využít všude tam, kde se používá integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí od 2 do 37 V, zvláště pak tam, kde jsou tyto stabilizátory součástí nějakých vyšších zařízení a kde, zvláště pak při vyšších výstupních napětích a odebíraných proudech, se ušetří na rozměrech, váze a případně i na výkonovém tranzistoru stabilizátoru.

Zapojení podle vynálezu může proto být použito zejména v investiční elektrotechnice, jako například v radiolokaci, sdělovací technice a podobně.

Claims (1)

1. PREDMET

   Zapojení ochrany proti přetížení integrovaného stabilizátoru stejnosměrného napětí, u něhož třetí svorka, tj. neinvertující vstup, a čtvrtá svorka, tj. referenční napětí, jsou spojeny buď přímo, nebo přes odpor, pátá svorka (zem—) je spojena s nulovou svorkou zdroje a stabilizátoru, mezi druhou svorkou, tj. invertující vstup, a devátou svorkou, tj. kmitočtová kompenzace, je zapojen kondenzátor, druhá svorka je také spojena se středem odporového děliče, sestávajícího ze dvou odporů a připojeného svými konci mezi kladnou výstupní svorku a nulovou svorku stabilizátoru napětí, osmá svorka, tj. vstupní nestabilizované napětí, a sedmá svorka, tj. napájení výstupního tranzistoru, jsou navzájem spojeny a připojeny ke kladné vstupní svorce zdroje přes první odpor, k němuž je paralelně připojena dráha báze a emitoru ochranného tranzistoru, ynAlezu šestá svorka, tj. výstupní stabilizované napětí, a desátá svorka, tj. proudové omezení, jsou spojeny a připojeny ke kladné výstupní svorce stabilizátoru a první svorka, tj. proudová kontrola, je rovněž zapojena ke kladné výstupní svorce stabilizátoru, kolektor ochranného tranzistoru je připojen jednak přes šestý odpor ke společné nulové svorce zdroje nulového až záporného napětí a stabilizátoru napětí, vyznačené tím, že tento kolektor ochranného tranzistoru (Toj je dále připojen jednak přes druhý odpor (R2) k desáté svorce proudového omezení (10) stabilizátoru napětí a jednak přes první kondenzátor (Cl) k výstupní svorce zdroje nulového až záporného napětí (ZOZN) a mezi první svorku proudové kontroly (1) a kladnou výstupní svorku stabilizátoru napětí je zapojena dioda (Dl), jejíž anoda je připojena k první svorce (1).