RU1791803C

RU1791803C - Device for overvoltage protection in a c two-phase network

Info

Publication number: RU1791803C
Application number: SU914929812A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Снегирев; Вильям Алексеевич Бурцев
Original assignee: Центральное научно-производственное объединение "Ленинец"
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1993-01-30

Abstract

Использование: в оЬласти электротехники , в частности к системах регулировани электрических величин, может бить применено в устройствах питани рациотехнической аппаратуры. Сущность изобретени : устройство содержит регулирующий элемент , состо щий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный конденсатор , датчик, вспомогательный выпр митель , пороговый элемент, диодный мост, управл ющий транзистор, оптоэлектрон- ный прибор и резисторы. Вследствие включени параллельно регулирующему элементу защитного конденсатора питание нагрузки происходит непрерывно и в аварийном режиме. Поскольку протекание тока нагрузки увеличиваетс , увеличиваетс падение напр жени на защитном конденсаторе . При этом ток нагрузки уменьшаетс и становитс близким к номинальному значению . 1 ил.Usage: in the field of electrical engineering, in particular to systems for regulating electrical quantities, it can be used in power supply devices of electronic equipment. SUMMARY OF THE INVENTION: The device comprises a regulating element consisting of four diodes and a bushing transistor, a protective capacitor, a sensor, an auxiliary rectifier, a threshold element, a diode bridge, a control transistor, an optoelectronic device and resistors. Due to the inclusion of a protective capacitor in parallel with the regulating element, the load is supplied continuously and in emergency mode. As the flow of the load current increases, the voltage drop across the protective capacitor increases. In this case, the load current decreases and becomes close to the nominal value. 1 ill.

Description

слcl

сwith

Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в устройствах питани радиоэлектронной аппаратуры .The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power supply devices for electronic equipment.

Из известных устройств по максимальному количеству сходных существенных признаков и по достигаемому эффекту за прототип прин то устройство, которое содержит регулирующий элемент, включенный последовательно в одну из силовых шин, состо щий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный конденсатор , датчик напр жени , вспомогательный выпр митель, пороговый элемент и токоог- раничивающий резистор. При этом датчик напр жени выходом соединен с вспомогательным выпр мителем, который выходом подключен к пороговому элементу.Of the known devices in terms of the maximum number of similar essential features and in the effect achieved, the prototype adopted a device that contains a control element connected in series in one of the power buses, consisting of four diodes and a transistor in transit, a protective capacitor, a voltage sensor, an auxiliary rectifier dampener, threshold element and current limiting resistor. In this case, the output voltage sensor is connected to the auxiliary rectifier, which is connected to the threshold element by the output.

Недостатком этого устройства вл етс низкий КПД, гак как на регулирующем элементе рассеиваетс значительна мощность , поскольку регулирующий элемент содержит ьыпр митель, представл ющий собой диодный мост с двум диодными переходами и проходной транзистор, имеющий один переход. Выделение рассеиваемой мощности на этих трех переходах ведет к увеличению габаритов и массы устройства .The disadvantage of this device is its low efficiency, since considerable power is dissipated on the control element, since the control element contains a rectifier, which is a diode bridge with two diode junctions and a pass-through transistor having one junction. The allocation of power dissipation at these three junctions leads to an increase in the dimensions and mass of the device.

Цель изобретени - повышение надежности путем обеспечени защиты оттоковой перегрузки при одновременном повышении КПД и улучшении массогабаритных показателей .The purpose of the invention is to increase reliability by providing protection of outflow overload while increasing efficiency and improving overall dimensions.

Сущность изобретени заключаетс в том, что в устройство, содержащее регулирующий элемент, включенный последовательно в одну из силовых шин и состо щий из четырех диодов и проходного транзистора , защитный конденсатор, датчик, вспомо- гательный выпр митель, пороговый элемент и токоограничивающий резистор,The essence of the invention lies in the fact that in a device comprising a regulating element connected in series to one of the power buses and consisting of four diodes and a bushing transistor, a protective capacitor, a sensor, an auxiliary rectifier, a threshold element and a current limiting resistor,

VIVI

оabout

11

оэoe

оabout

GJGj

при этом выход датчика соединен с вспомогательным выпр мителем, выход которого подключен к пороговому элементу, соединенному последовательно с токоограничи- вающим резистором, аноды первого и четвертого диодов подключены к входу устройства и защитному конденсатору, включенному параллельно регулирующему элементу, дополнительно введены диодный мост, управл ющий транзистор, оптоэлект- ронный прибор и резистор, а в регулирующий элемент введены транзистор, трансформатор с первичной и вторичными обмотками и токоограничивающий резистор . При этом один вывод диодного моста включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора и токоограничива- ющим резистором, который соединен с входом устройства. В выходную диагональ диодного моста включен управл ющий транзистор, база-коллекторный переход которого зашунтирован резистором, база- эмиттерным переходом зашунтирован транзисторный фотоприемник оптоэлект- ронного прибора, анод источника света которого подключен к аноду выпр мител , а катод - к пороговому элементу. Транзисторы регулирующего элемента, первый эмиттером , а второй коллектором, подключены к другому выводу защитного конденсатора и через диод и датчик соединены с выходом устройства, а третий и четвертый диоды шунтируют база-эмиттерные переходы транзисторов регулирующего элемента, базы которого через резистор подключены к вторичной обмотке трансформатора.the output of the sensor is connected to an auxiliary rectifier, the output of which is connected to a threshold element connected in series with a current-limiting resistor, the anodes of the first and fourth diodes are connected to the input of the device and a protective capacitor connected in parallel with the control element, an additional diode bridge is added, which controls a transistor, an optoelectronic device and a resistor, and a transistor, a transformer with primary and secondary windings and a current-limiting resistor are introduced into the control element . In this case, one terminal of the diode bridge is connected in series with the primary winding of the transformer and a current-limiting resistor, which is connected to the input of the device. A control transistor is included in the output diagonal of the diode bridge, the base-collector junction of which is shunted by a resistor, the transistor photodetector of the optoelectronic device is shunted by the base-emitter junction, the anode of the light source of which is connected to the rectifier anode, and the cathode is connected to the threshold element. The transistors of the regulating element, the first emitter and the second collector, are connected to the other terminal of the protective capacitor and are connected to the output of the device through the diode and sensor, and the third and fourth diodes bypass the base-emitter junctions of the transistors of the regulating element, the bases of which are connected through the resistor to the secondary winding of the transformer .

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Предлагаемое устройство содержит регулирующий элемент 1, включенный последовательно в одну из силовых шин и состо щий из четырех диодов 2-5 и проходного транзистора 6, защитный конденсатор 7, датчик 8, вспомогательный выпр митель 9, пороговый элемент 10 и токоограничивающий резистор 11. Датчик 8 выходом соединен с вспомогательным выпр мителем 9, выход которого подключен к пороговому элементу 10, соединенному последовательно с токоограничивающим резистором 11. Аноды первого 2 и четвертого 3 диодов подключены к входу устройства и защитному конденсатору 7, включенному параллельно регулирующему элементу 1.The proposed device contains a control element 1, connected in series in one of the power buses and consisting of four diodes 2-5 and a bushing transistor 6, a protective capacitor 7, a sensor 8, an auxiliary rectifier 9, a threshold element 10 and a current-limiting resistor 11. Sensor 8 the output is connected to an auxiliary rectifier 9, the output of which is connected to a threshold element 10 connected in series with a current-limiting resistor 11. The anodes of the first 2 and fourth 3 diodes are connected to the input of the device and the protective conductor the capacitor 7 connected in parallel to the regulating element 1.

В отличие от прототипа в предлагаемое устройство введены диодный мост 12, управл ющий транзистор 13, оптоэлектрон- ный прибор 14 и резистор 15, а в регулирующий элемент 1 введены транзистор 16, трансформатор 17 с первичной 18In contrast to the prototype, a diode bridge 12, a control transistor 13, an optoelectronic device 14 and a resistor 15 are introduced into the proposed device, and a transistor 16, a transformer 17 with a primary 18 are introduced into the control element 1

и вторичной 19 обмотками и токоограничивающий резистор 20. Один выход диодного моста 12 включен последовательно с первичной обмоткой 18 трансформатора 17 иand secondary 19 windings and a current limiting resistor 20. One output of the diode bridge 12 is connected in series with the primary winding 18 of the transformer 17 and

токоограничивающим резистором 20, который соединен с входом устройства. Другой вывод диодного моста 12 подключен к общей шине, В выходную диагональ диодного моста 12 включен управл ющий транзисторcurrent-limiting resistor 20, which is connected to the input of the device. The other output of the diode bridge 12 is connected to a common bus. A control transistor is included in the output diagonal of the diode bridge 12

0 13, база-коллекторный переход которого зашунтирован резистором 15, а база-эмит- терным переходом зашунтирован транзисторный фотоприемник оптоэлектронного прибора 14, анод источника света которого0 13, the base-collector junction of which is shunted by the resistor 15, and the base-emitter junction of the transistor photodetector of the optoelectronic device 14, the anode of the light source of which is shunted

5 подключен к катоду выпр мител , а катод подключен к пороговому элементу 10, Транзисторы 6 и 16 регулирующего элемента 1: первый 6 - эмиттером, а второй 16 - коллектором , подключены к другому выводу за0 щитного конденсатора 7 и через диод 3 и датчик тока 8 соединены с выходом устройства , третий 4 и четвертый 5 диоды шунтируют база-эмиттерные переходы транзисторов 6 и 16 регулирующего элемен5 та 1, базы которого через резистор 21 подключены к вторичной обмотке 19 трансформатора 17.5 is connected to the rectifier cathode, and the cathode is connected to threshold element 10, Transistors 6 and 16 of control element 1: the first 6 is emitter and the second 16 is a collector, connected to the other terminal of the protective capacitor 7 and through diode 3 and current sensor 8 connected to the output of the device, the third 4 and fourth 5 diodes shunt the base-emitter junctions of the transistors 6 and 16 of the control element 5 and 1, the bases of which are connected through the resistor 21 to the secondary winding 19 of the transformer 17.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

0При включении устройства в случае положительной полуволны входного напр жени на анодах диодов 2 и 5 последние будут включены в пр мом направлении, а диоды 3 и 4 - в обратном. Через диод 2 и транзистор0When the device is turned on in the case of a positive half-wave of the input voltage at the anodes of diodes 2 and 5, the latter will be turned on in the forward direction, and diodes 3 and 4 in the opposite direction. Via diode 2 and transistor

5 6 протекает ток нагрузки, а через диод 5, вторичную обмотку 19 трансформатора 17 и резистор 21 - базовый ток транзистора 6. При этом, через первичную обмотку 18 трансформатора 17 трансформируетс во5 6, the load current flows, and through the diode 5, the secondary winding 19 of the transformer 17 and the resistor 21 - the base current of the transistor 6. At the same time, through the primary winding 18 of the transformer 17 is transformed into

0 вторичную обмотку 19 напр жение той же фазы. Во второй полупериод, т.е. при отрицательной полуволне входного напр жени на анодах диодов 2 и 5, ток нагрузки протекает через диод 3 и транзистор 16, а через0 secondary winding 19 voltage of the same phase. In the second half-cycle, i.e. with a negative half-wave of the input voltage at the anodes of diodes 2 and 5, the load current flows through diode 3 and transistor 16, and through

5 диод 4, резистор 21 и вторичную обмотку 1S трансформатора 17 протекает базовый ток транзистора 16.5, diode 4, resistor 21, and secondary 1S of transformer 17, the base current of transistor 16 flows.

В отличие от прототипа, где ток нагрузки протекает через три перехода, в предла0 гаемом устройстве ток протекает только через два перехода: анод-катод диода и коллектор-эмиттер транзистора. Поэтому рассеиваетс мощность при нормальной работе в предложенном устройстве меньше,Unlike the prototype, where the load current flows through three junctions, in the proposed device, the current flows through only two junctions: the anode-cathode of the diode and the collector-emitter of the transistor. Therefore, the power dissipated during normal operation in the proposed device is less

5 чем в прототипе на 7-15% - в зависимости от тока нагрузки. При токовой перегрузке в цепи нагрузки возрастает падение напр жени на датчике тока 8 и соответственно возрастает напр жение на выходе выпр мител 9. При этом срабатывает пороговый5 than in the prototype by 7-15% - depending on the load current. With current overload in the load circuit, the voltage drop at the current sensor 8 increases and, accordingly, the voltage at the output of rectifier 9 increases. At the same time, the threshold

элемент 10 и источник света оптоэлектрон- ного прибора 14 получает питание. Срабатывает транзисторный фотоприемник оптоэлектронного прибора 14, шунтиру ба- за-эмиттерный переход транзистора 13 и, следовательно, шунтиру база-змиттерный переход транзистора 13 и, следовательно, разрываетс цепь протекани базовых токов транзисторов 6 и 16. Это приводит к запиранию транзисторов 6 и 16. однако полного обесточивани нагрузки не происходит , вследствие включенного параллельно регулирующему элементу 1 защитного конденсатора 7. Таким образом питание нагрузки в аварийном режиме обеспечиваетс через конденсатор 7. Поскольку ток нагрузки в режиме перегрузки увеличиваетс , то это ведет к увеличению падени напр жени на защитном конденсаторе, к снижению напр жени на нагрузке и к снижению тока в цепи нагрузки. Вследствие снижени рассеиваемой мощности на переходах элементов регулирующего элемента, уменьшаютс габариты его теплоотвода, что обеспечивает снижение массы и габаритов устройства. Кроме того, снижение рассеиваемой мощности ведет к облегчению тепловых режимов работы элементов, что влечет повышение надежности.element 10 and the light source of the optoelectronic device 14 receives power. The transistor photodetector of the optoelectronic device 14 is triggered, bypassing the base-emitter junction of the transistor 13 and, therefore, bypassing the base-jitter junction of the transistor 13 and, therefore, the base circuit of the base currents of the transistors 6 and 16 is broken. This leads to the blocking of the transistors 6 and 16. however, the load is not completely de-energized due to the protective capacitor 7 connected in parallel with the regulating element 1. Thus, the load is supplied with emergency power through the capacitor 7. If the load current in the overload mode increases, this leads to an increase in the voltage drop across the protective capacitor, to a decrease in the voltage across the load and to a decrease in the current in the load circuit. Due to the reduction in power dissipation at the transitions of the elements of the regulating element, the dimensions of its heat sink are reduced, which ensures a reduction in the mass and dimensions of the device. In addition, a decrease in power dissipation leads to easier thermal conditions of the elements, which leads to increased reliability.

Таким образом, предложенное устройство позвол ет повысить надежность работы устройства, увеличить КПД на 7-15%, а также позвол ет уменьшить его габариты и массу приблизительно на 15-20%.Thus, the proposed device can improve the reliability of the device, increase the efficiency by 7-15%, and also allows to reduce its dimensions and weight by about 15-20%.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A surge protection device in a two-phase AC network comprising a control element connected in series to one of the power buses and consisting of four diodes and a lead-through transistor, a protective capacitor, a sensor, an auxiliary rectifier, a threshold element and a current limiting resistor, this sensor output is connected to an auxiliary rectifier, the output of which is connected to a threshold element,

connected in series with a current-limiting resistor, the anodes of the first and fourth diodes connected to the input of the device and a protective capacitor connected in parallel with the regulating element, characterized in that, in order to increase reliability by protecting against current overload while increasing efficiency and improving overall dimensions indicators introduced

a diode bridge, a control transistor, an optoelectronic device and a resistor, and a transistor, a transformer with primary and secondary windings, and current-limiting are introduced into the control element

in this case, one output of the diode bridge is connected in series with the primary winding of the transformer and a current-limiting resistor that is connected to the input of the device, the other output of the diode bridge is connected to a common bus, and a control transistor is included in the output diagonal of the diode bridge, the base-collector junction of which is shunted by a resistor, and a transistor photodetector of an optoelectronic device is shunted by the emitter junction, the anode of the light source of which is connected to the rectifier anode, and the cathode is connected ene to the threshold element, and the transistors

control element, the first by the emitter, and the second by the collector, connected to the other terminal of the protective capacitor and through the diode to the sensor connected to the output of the device, and the third and fourth diodes

the base-emitter junctions of the transistors of the control element are shunted, the bases of which are connected through the resistor to the secondary winding of the transformer.