RU2121161C1

RU2121161C1 - Stabilized bipolar electric power source

Info

Publication number: RU2121161C1
Application number: RU93026902A
Authority: RU
Inventors: С.В. Левинзон; Борис Исаакович Чемерисов
Original assignee: Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: electric power sources. SUBSTANCE: load is disconnected from stabilized source at fault detection. Power supply busbars may be cut off and fault channel may be displayed. Novelty is parallel connection of emitter-base junction of phototransistor and electric current pickup of each channel. Collector of said phototransistor is connected with control input of regulating member. Light emitter is connected in parallel with regulating member of opposite channel. EFFECT: simplified design and enlarged functional possibilities of power source. 3 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках электропитания. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power sources.

Известны двухполярные источники электропитания с защитой от перегрузок по току. В источнике напряжения постоянного тока с разнополярным выходом, содержащем два стабилизатора напряжения, каждый из которых состоит из последовательно включенных в силовую шину регулирующих элементов, усилителей обратной связи и блоков защиты, выполненных на резистивных датчиках перегрузки, включенных в силовые шины, двух оптопар, в которых светоизлучатель одной из них связан с фотоприемником другой, а также двух диодных развязок [1]. Bipolar power sources with overcurrent protection are known. In a DC voltage source with a bi-polar output containing two voltage stabilizers, each of which consists of regulating elements sequentially connected to the power bus, feedback amplifiers and protection units made on resistive overload sensors included in the power buses, two optocouplers in which the light emitter of one of them is connected to the photodetector of the other, as well as two diode junctions [1].

Недостатком известного устройства является отсутствие защиты от перенапряжения на регулирующем элементе и индикации аварийных режимов. A disadvantage of the known device is the lack of surge protection on the control element and indication of emergency conditions.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство, содержащее два стабилизатора напряжения, каждый из которых состоит из последовательно включенного в силовую шину регулирующего транзистора, усилителя обратной связи и блока защиты от аварийного режима, включенного на резистивном датчике перегрузки и транзисторной оптопаре, в которой эмиттер транзистора оптрона блока защиты каждого из стабилизаторов подключен к одному из выводов резистивного датчика перегрузки через светодиод оптрона противоположной полярности [2]. Closest to the proposed device in technical essence is a device containing two voltage stabilizers, each of which consists of a regulating transistor connected in series to the power bus, a feedback amplifier and an emergency protection unit connected to a resistive overload sensor and a transistor optocoupler, in which the emitter of the optocoupler transistor of the protection block of each of the stabilizers is connected to one of the terminals of the resistive overload sensor via the optocoupler LED false polarity [2].

Недостатком такого устройства являются достаточно большое напряжение на датчике тока за счет двух последовательно включенных p-n-переходов - светодиода и эмиттер - база фототранзистора, нелинейность характеристики аварийного режима за счет светодиода, отсутствие защиты и контроля от перенапряжения на регулирующих элементах и невозможность одновременного отключения при наличии нескольких одноименных стабилизаторов. The disadvantage of this device is the rather high voltage at the current sensor due to two pn junctions connected in series - an LED and an emitter - a phototransistor base, non-linearity of the emergency operation characteristics due to the LED, the lack of protection and control against overvoltage on the control elements and the impossibility of simultaneous shutdown if there are several stabilizers of the same name.

Цель изобретения - упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей. The purpose of the invention is to simplify the device and expand its functionality.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированном двухполярном источнике электропитания, содержащем два однополярных стабилизатора напряжения, каждый из которых состоит из последовательно включенного в силовую шину регулирующего транзистора, усилителя обратной связи и блока защиты от аварийного режима, выполненного на резистивном датчике перегрузки и оптотранзисторе, коллектор фототранзистора которого подключен к управляющему входу регулирующего транзистора, в каждом блоке защиты параллельно регулирующему транзистору подключена цепь, состоящая из последовательно включенных ограничительного резистора, порогового элемента и светоизлучателя оптотранзистора, причем в первом блоке защиты в указанную цепь включен светоизлучатель второго оптотранзистора, а во втором блоке защиты в указанную цепь включен светоизлучатель первого оптотранзистора, параллельно пороговому элементу и светоизлучателю оптотранзистора подключен конденсатор задержки, фототранзистор первого оптотранзистора эмиттером и базой подключен к первому датчику перегрузки, а фототранзистор второго оптотранзистора эмиттером и базой подключен к второму датчику перегрузки, причем датчик перегрузки, регулирующий транзистор и указанная цепь из последовательно включенных ограничительного резистора, порогового элемента и светоизлучателя оптотранзистора включены таким образом, что при перенапряжении включается ограничительный элемент и начинает протекать ток через ограничительный элемент. This goal is achieved by the fact that in a stabilized bipolar power source containing two unipolar voltage stabilizers, each of which consists of a regulating transistor, a feedback amplifier and an emergency protection unit, connected to the overload resistive sensor and an optical transistor, sequentially, a collector a phototransistor which is connected to the control input of the regulating transistor, in each protection unit parallel to the regulating transistor a circuit consisting of a series-connected limiting resistor, a threshold element and a light emitter of an optotransistor is switched on, moreover, in the first protection unit, the light emitter of the second optotransistor is included in the specified circuit, and in the second protection unit, the light emitter of the first optotransistor is connected to the optotransistor parallel to the threshold element and the light emitter delays, the phototransistor of the first optotransistor by the emitter and the base is connected to the first overload sensor, and the phototransistor the second photon-coupled transistor emitter and base connected to the second sensor overload, the overload sensor, regulating transistor and said chain of series-connected limiting resistor, the threshold element and the light emitter included photon-coupled transistor such that the overvoltage limiting element is activated and begins to flow through the current limiting element.

Устройство отличается и тем, что последовательно с каждым светоизлучателем оптотранзистора блока защиты от аварийного режима включен светодиод. The device also differs in that an LED is connected in series with each light emitter of the optotransistor of the emergency protection unit.

Устройство отличается также тем, что в каждую из силовых шин включен ключ, управляемый упомянутыми выше оптотранзисторами. The device also differs in that a key controlled by the aforementioned optotransistors is included in each of the power buses.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства для одного двухполярного стабилизатора; на фиг. 2 - схема включения блока защиты при наличии двухполярных стабилизаторов. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device for one bipolar stabilizer; in FIG. 2 - diagram of the inclusion of the protection unit in the presence of bipolar stabilizers.

Устройство фиг. 1 содержит два однополярных стабилизатора напряжения, каждый из которых состоит из включенного последовательно в силовую шину регулирующего транзистора 1, 1', усилителя обратной связи 2, 2', блока защиты от аварийного режима 3, 3', содержащего резистивный датчик перегрузки по току 4, 4', ограничительный резистор 5, 5', пороговый элемент 6, 6', оптотранзистор 7, 7', включающий в себя светоизлучатель 8, 8' и фототранзистор 9, 9', светодиод 10, 10' и конденсатор задержки 11, 11', причем элементы 6, 8', 10 и 5 (6', 8, 10', 5') включены последовательно между собой и параллельно точкам ab (a', b') силовой шины, а параллельно элементам 6, 8', 10 (6', 8, 10') подключен конденсатор 11 (11'). На фиг. 2 изображена часть цепи между точками ab одного канала (аналогичная цепь относится и к точкам a'b' датчика 4'). При наличии двухполярных стабилизаторов, каждый из которых содержит два канала, между эмиттером и базой включен датчик тока, номер которого совпадает с номером канала, а светоизлучатель в параллельной ветви представляет собой элемент следующего по счету канала, например в третий канал включен светоизлучатель четвертого канала (8') и т.д., а в n-й канал включен светоизлучатель первого оптотранзистора 8'. При этом каждый однополярный стабилизатор представляет собой канал, имеющий соответствующий номер. The device of FIG. 1 contains two unipolar voltage stabilizers, each of which consists of a regulating transistor 1, 1 ′ connected in series in the power bus, a feedback amplifier 2, 2 ′, an emergency protection unit 3, 3 ′, containing a resistive overcurrent sensor 4, 4 ', limiting resistor 5, 5', threshold element 6, 6 ', optotransistor 7, 7', including a light emitter 8, 8 'and a phototransistor 9, 9', LED 10, 10 'and a delay capacitor 11, 11' moreover, the elements 6, 8 ', 10 and 5 (6', 8, 10 ', 5') are connected in series with each other and parallel to the point cam ab (a ', b') of the power bus, and a capacitor 11 (11 ') is connected in parallel with the elements 6, 8', 10 (6 ', 8, 10'). In FIG. Figure 2 shows a part of the circuit between the points ab of one channel (a similar circuit also applies to points a'b 'of the sensor 4'). In the presence of bipolar stabilizers, each of which contains two channels, a current sensor is connected between the emitter and the base, the number of which coincides with the channel number, and the light emitter in the parallel branch is an element of the next channel, for example, the light emitter of the fourth channel is included in the third channel (8 '), etc., and the light emitter of the first optotransistor 8' is included in the n-th channel. Moreover, each unipolar stabilizer is a channel having a corresponding number.

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы напряжения на датчиках 4 и 4' недостаточны для включения фототранзисторов 9 и 9', светоизлучатели 8 и 8' отключены (ток через них не протекает) и двухполярный источник электропитания выполняет свои основные функции. The device operates as follows. In normal operation, the voltage at the sensors 4 and 4 'is insufficient to turn on the phototransistors 9 and 9', the light emitters 8 and 8 'are turned off (no current flows through them), and the bipolar power source performs its main functions.

При перенапряжении, например, на первом канале включается ограничительный элемент 6, начинает протекать ток через светоизлучатель 8', включается (т. е. переходит в линейный режим регулирования) фототранзистор 9', напряжение на регулирующем транзисторе 1' увеличивается, включается ограничительный элемент 6', затем светоизлучатель 8, фототранзистор 9, увеличивается напряжение на элементе 1, т.е. происходит лавинообразное уменьшение выходного напряжения на обоих каналах. Для уменьшения ложных срабатываний в момент включения, при переходных процессах служат конденсаторы 11, 11'. При необходимости отключения силовых шин в оптотранзисторах 7 и 7' используются дополнительные фототранзисторы, включающие элементы 12, 12', находящиеся последовательно в силовых шинах. When overvoltage, for example, on the first channel, the limiting element 6 is turned on, current begins to flow through the light emitter 8 ', the phototransistor 9' is turned on (i.e., goes into the linear control mode), the voltage across the regulating transistor 1 'is increased, the limiting element 6' is turned on , then the light emitter 8, the phototransistor 9, the voltage on the element 1 increases, i.e. there is an avalanche-like decrease in the output voltage on both channels. To reduce false positives at the time of switching on, during transients capacitors 11, 11 'are used. If it is necessary to disconnect the power buses in the optotransistors 7 and 7 ', additional phototransistors are used, including elements 12, 12' located in series in the power buses.

При наличии n двухполярных стабилизаторов (фиг. 2) и аварийных режимах в любом из них при срабатывании любого светоизлучателя, например 7₂' , срабатывают последовательно все оптотранзисторы, включая n-й, т.к. светоизлучатель 1'-го канала 7 включен в узел 3 первого канала n-го стабилизатора.In the presence of n bipolar stabilizers (Fig. 2) and emergency modes in any of them when any light emitter is activated, for example 7 ₂ ', all optotransistors, including the n-th one, are triggered sequentially. the light emitter of the 1st channel 7 is included in the node 3 of the first channel of the nth stabilizer.

Таким образом, осуществляются комбинированная защита и контроль двухполярных стабилизированных источников электропитания. Приведенные сведения подтверждают возможность осуществления предлагаемого изобретения. Thus, combined protection and control of bipolar stabilized power supplies are implemented. The above information confirms the feasibility of the invention.

Claims

1. A stabilized bipolar power source containing two voltage stabilizers, each of which consists of a regulating transistor connected in series to the power bus, a feedback amplifier and an emergency protection unit, made on a resistive overload sensor and an optotransistor, the collector of which phototransistor is connected to the control input control transistor, characterized in that in each protection unit parallel to the control transistor is connected a circuit consisting of of a limiting resistor, a threshold element and a light emitter of an optotransistor switched on, and in the first protection unit, a light emitter of a second optotransistor is included in the indicated circuit, and a second emitter of a first optotransistor is included in said circuit in a second protection unit, a delay capacitor is connected in parallel with a threshold element and a light emitter of an optical transistor of a first optotransistor, emitter and base connected to the first overload sensor, and the phototransistor of the second optotransistor em tterom and base connected to the second sensor overload, the overload sensor, regulating transistor and said chain of series-connected limiting resistor element and the light emitter threshold photon-coupled transistor included so that the overvoltage limiting element is activated and begins to flow through the current limiting element.

2. The source according to claim 1, characterized in that a LED is connected in series with each emitter of the optotransistor of the emergency protection unit.

3. The source according to claim 1, characterized in that a key controlled by the said optotransistors is included in each of the power buses.