SU1008722A1 - Устройство электропитани с защитой по току и по минимальному значению напр жени - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАШИТОЙ ПО ТОКУ И ПО МИНИМАЛЬНОМУ ЗНАЧЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее блок дл  защиты с выводом дл  подключени  сигнала о величине контролируемого параметра и выводом дл  подключени  к исполнительному элементу, узел включени , выходом соединенный с разрешающим входом блока дл  зашиты, управл ющий элемент, регулирующий элемент, состо щий из силового транзистора, включенного последова- . тельно с выходными выводами узла подачи базового тока, включенного между его коллектором и базой, и транзистора, включенного между базой силового транзистора и общей шиной устройства, а также дополнительный источник питани , отличающе. ес  тем, что, с целью обеспечени  своевременного включени  защиты, узел включени  выполнен на двух оптронах - тиристорном и аналс говом, при этом светодиоды обоих оптронов соединены последовательно между собой и подключены к вькоду управл ющего элемента, а фототиристор и фото- диод соответственно первого и второго .оптронов вместе с введенным в регулирующий элемент резистором также соединены последовательно и подключены к выходам различной пол рности дополнительного источника питани , который выполнен двухпол рным, а обшие точки фототиристора и фотодиода оптронов и указанного резистора с фотодиодом второго оптрона подключены соответственно . к разрешающему входу блока дл  защиты и к базе транзистора регули руюшего элемента . 2.Устройство по п. 1, отличающе е с   тем, что, с целью полу1ени  § гальванической разв зки между входными (О и выходными выводами, в него введены последовательно включенные между реС гулирующим элементом и выходными вы- водами преобразователь напр жени  и выпр митель. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и чающеес  тем, что, с целью обеспечени  автоматического подключени  к потребителю после его выхода на режим нормального выходного напр жени  и оо функционировани  защиты при любой степе-j ни перегрузки с начала работы на потреtc tc битель, в него введен выходной каскад, включающий в себ  реле, через замыкающие контакты которого выход регулирующего элемента св зан с выходными выводами ,, причем управл ющий вход выходного каскада подключен к обшей точке фототиристора и фотодиода соответственно первого и второго оптронов узла включени  защиты.

Description

Изобрегение относитс  к электротехнике , в частности к вторичным источникам питани  рапиоэлектронной аппаратуры, имеющим защиту от перегрузки и по выхо ному напр жению, и прецназначено цл  использовани  в блоках электропитани  различных элекгрорациотехнических устрой ств. Извесген источник питани  с защитой, в котором момент включени  зашиты мини мального предела определ етс  автоматически путем анализа формы нарастани  его выходного напр жени  Г . . Однако известное устройство сложно, его анализатор напр жени  имеет, как минимум, операционный усилитель, два транзистора, диод, тиристорный оптрон, четыре конденсатора, п ть резисторюв и двухполюсный источник собственного питани . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройств электропитани  с защитой по току и по минимальному значению напр жени , содержащее блок дл  защиты с выводом дл  подключени  сигнала о величине контролируемого параметра и выводом дл  подключени  к исполнительному элементу, узел его включени , выходом соединенный с разрешающим входом блока дл  защиты управл ющий элемент,, регулирующий элемент , состоЕпщий из силового транзистора включенного последовательно с выходным выводами, узла подачи базового тока, включенного между его коллектором и баЗОЙ , и транзистора, включенного между базой силового транзистора и общей щино устройства, а также дополнительный исто ник питани  2 . Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в нем невелика временна  точность включени  зашиты, гак как его узел включени  защиты представл ет собой , реле времени. Низка  временна  точность включени  зашиты в таких устройствах  вл етс  цл  них принципиальной, потому что процессы нарастани  выходного напр жени  на конденсаторе ВС-«епи реле времени имеют различную природу, проход т независимо друг от аруга в раз личных част х его схемы и поэтому не могут совпадать во времени при всех услови х эксплуатации: изменении тока нагрузки, входного напр жени , температуры окружающей среды и т.п. Отрицательно сказываетс  и старение электро радиоэлементов схемы, параметры которы с тетением времени измен ютс  по-разному . Цель изобрйтени  - обеспечение своевременного включени  защиты, получение галь1занической разв зки межау входными и вь1хоаным:г выводами и обеспечение автоматического подключени  к потребителю после выхода устройства на рюжим номинального выходного напр жени  и функционировани  защиты при любой степени перегрузки с начала работы на потребитель . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство электропитани  с защитой по току и по минимальному значению напр жени , содержащее блок дл  зашиты с выводом дл  подключени  сигнала о величине контролируемого параметра и выводом дл  подключени  к исполнительному элементу, узел включени , выходом соединенный с разрещающим входом блока дл  защиты, управл ющий элемент, регулирующий элемент, состо щий из силового транзистора , включенного последовательно с выходными выводами, узла подачи базового тока, включенного между его коллектором и базой, и транзистора, включенного между базой силового транзисгора и общей щиной устройства, а также дополнительный источник питани , узел включени  выполнен на двух оптронах - тиристорном и аналоговом, при этом светодиоды обоих оптронов соединены последовательно межцу собой и подключены к выходу управл ющего элёмен-та, а фототиристор и тодиод соответственно первого и второго опгронов вместе с введенным в регулирующий элемент резистором также соединены последовательно и подключены к выходам различной пол рности дополнительного источника питани , который выполнен двухпол рным , а общие точки фототиристора и фотодиода оптронов и указанного резистора с фотодиодом второго оптрона подключены соответственно к разрешающему входу блока дл  защиты и к базе транзистора регулирующего элемента. Кроме того, в устройство электропитани  введены последовательно включенные между регулирующим элементом и выходными выводами преобразователь напр жени  и выпр митель. В устройство введен также выходной каскад, включающий в себ  реле, через замыкающие контакты которого выход регулирующего элемента св зан с выходными выводами устройства, причем управл ющий вход выходного каскада подключен к общей точке .фототиристора и фотодиода соответственно первого и второго оптронов узла включени  защиты.

На фиг. 1 прецсгавлена схема устройства электропита и  с зашитой по току и по минимальному значению напр жени  на фиг. 2 - то же, вариант исполнени .

Устройство состоит из блока 1 цл  зашит), узла 2 включени  (зашиты) с тиристорным Зи аналоговым (диодным) 4 оптронами, управл ющего элемента 5, к выхоау которого поаключены послецовательно соединенные межау собой светоциоаы оптронов узла включени  зашиты, регулирующего элемента 6, соаержащего два транзистора 7 и 8, переход коллектор - эмиттер первого (силового) из которых поаключен между входными и выходными выводами устройства, а второй (в конкретном варианте выполнени  полевой) переходом сток-исток вкдючен между базой первого транзистора 7 и общей шиной устройства, узел 9 поцачи тока на базу транзистора 7, представл ющий собой в данном случае резистор Ю включенный между коллектором и базой транзистора 7, и резистор 11, который включен в последовательную цепь вместе с фотоприемниками оптронов 3 и 4, причем к общей точке этого резистора с фотодиодом оптрона 4 подключен вход регулирующего элемента - затвор транзистора 8. Кроме того, устройство содержит двухпол рный источник 12 питани , соединенный средней точкой с об щей щиной устройства. Выход источника 12 пол рности, запирающей транзистор 8 подключен к свободному выводу резистора 11, а другой выход - к свободному выводу оптронного тиристора 3. Обща  точка фотоприемников обоих опт- ронов соединена с разрешающим входом блока 1 дл  защиты. На выходе устройства установлен конденсатор 13, к которому подключена обратна  св зь на вход управл ющего элемента 5.

Кроме того, в устройство могут быть введены (фиг. 2) включенные последовательно между регулирующим элементом 6 и выходными выводами преобразователь (инвертор) 14, выпр митель 15 и выходной каскад 16, включающий в себ  реле 17.1, через замыкающие контакты 17.2 которого выходные выводы подключены к выходу регулирующего эле мента или выпр мител , и элемент управлени  этим реле, выполненный на транзисторе 18, база которого подключена к общей точке фотоприемников оптронов и 3.

Устройство электропитани  работает следующим об эазом.

После подачи на вход устройства первичного напр жени  питани  регулирующий элемент не упраЕш етс  со стороны управл ющего элемента и стремитс  обеспечить в максимально короткое врем  выдачу заданного выходного напр жен-и  (ток на базу силового транзистора 7 будет протекать по резистору 10). Как только за-данное напр жение будет достигнуто, начнет работать управл ющий элемент 5, сначала

0 включив тиристор оптрона 3, а затем регулиру  проводимость фотодиода оптрона 4, а значит, и ток транзистора 8. Последний, будучи подключеннь м к базе силбвого транзистора, начнет с момента включени 

5 тиристора оптрона 3 измен ть ток базы силового транзистора 7, отбира  часТь

тока резистора Юна себ . Начнетс  процесс авторегулировани  по цепи обратной св зи с выхода. Ток светодиодов обоих оптро0 нов теперь будет определ тьс  услови ми регулировани  (величиной входного напр жени  и уровнем нагрузки). Дл  оптро на 3 изменение этого тока уже не критично , так как его тиристор после чени  не нуждаетс  в подсвете той же интенсивности, котора  соответствует его включению.

При срабатывании в ходе работы устройства блока 1 дл  зашиты, что происходит при превьш1ении уровн  контролируемого параметра заданного значени  (уходе выходного напр жени  за один из пределов защиты, .в частности, по минимальному значению или превышении тока нагрузки некоторой пороговой величины), устройство выключаетс . Однако работать блок дл  зашиты может начать тоже только после включени  тиристора оптрона 3, когда напр жение на выходе устройства станет номинальным, причем независимо от скорости нарастани  выходного.напр жени , т.е. времени пробега переходного процесса включени .

Так как выход управл ющего элемента 5 подключен к регулируюшему элементу через оптроны, то легко обеспечить гальваническую разв зку входа устройства электропитани  от его выхода, осуществив такую разв зку по силовому каналу посредством преобразовател  14 напр жени  (с трансформаторным выходом ) и выпр мител  15.

Чтобы избежать выдачу на потреби- тель напр жени  во врем  переходного процесса его нарастани , контакты 17.2 реле 17.1 включаютс  только после по влени  тока светодиодов оптронов узла включени  защиты. Тирисгорный 1О опгрон 3 включаетс , обусловив ток на базу транзистора 18. Оцновременно с включением зашиты и началом регулировани  выходного напр жени  к устройству электропитани  подключаетс  и потребитель (когаа выхоцное напр жение примет номинальное значение). Реле 17. срабатывает за счет тока его обмотки через переход эмиттер - коллектор транзистора 18. При работе устройства без выходного каскада включение его на потребитель, в котором по цеп м питани  имеетс  короткое замыкание, может не сопровождатьс  включением защиты, так как напр жение на выходе не сможет прийти к номинальному значению и управл ющий элемент не выдаст ток на светоциоды оптронов. Выходной каскад позвол ет включить потребитель в тот момент, когда происходит включение зашиты, и, таким обра- 3OMj блок дл  зашиты будет готов к выполнению своих функций одновременно с началом подачи напр жени  на потребитель (и даже несколько раньше из-оа задержки, определ емой временем срабатывани  реле 19). В предлагаемом устройстве электропитани , в отличие от устройства-прототипа , существенно повышаетс  временна  точность включени  зашиты, котора  происходит строго синхронно с моментрм достижени  выходным напр жением номинала . Вариации чувствительности тиристора оптрона 3 в широких пределах не могут вызвать преждевременного (ложного) включени  зашиты или сбо  включени  вообше, так как управл ющий .элемент принципиально не вступает в действие прежде, чем воаникнег потребнос в ограничении тока базы силового тран- 226 зистора 7 регулирующего элемента 6, а срабатывание тиристора произойдет об зательно, потому что выходной ток управл ющего элемента после прохода заданного номинала выходного напр жени  продолжает нарастать и далее, пока после включени  тиристора оптро- на 3 не станет работать контур авторегулировани . Блок дл  зашиты включаетс  одновременно с оптроном 3. В результате до минимума уменьшаетс  врем  работы устройства электропитани  в аварийной ситуации (при ненормированном значении тока нагрузки или выходного напр жени ), а вли ние изменени  параметров электрорадиоэлементов из которых оно собрано, на своевременность включени  зашиты полностью исключаетс . При организации св зи устройства электропитани  с потребителем через выходной каскад система его зашиты эффективна при любых перегрузках вплоть до короткого замыкани  выхода. Кроме того, напр жение на потребитель подаетс  сразу номинальным без прохождени  стадии нарастани , причем выход на потребитель осуществл етс  немедленно после окончани  процесса нарастани  напр жени  устройства электропитани . Преимуществом предлагаемого устройства электропитани   вл етс  также то, что э нем невозможно скрытое невключение зашиты, так как стабилизации напр жени  в этом случае не будет. В ценной ситуации был бы превышен номинал выходного напр жени  и при наличии в блоке дл  зашиты (как в прототипе) анализатора максимального предела он бы выключил устройство электропитани . f испрлни/тте б маму 3/rtr-tfM9i7y Сигнал о fMuvafV vc f/ pejruj/ ytffaiO na aufmpa

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАШИТОЙ ПО ТОКУ И ПО МИНИМАЛЬНОМУ ЗНАЧЕНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее блок для защиты с выводом для подключения сигнала о величине контролируемого параметра и выводом для подключения к исполнительному элементу, узел включения, выходом соединенный с разрешающим входом блока для зашиты, управляющий элемент, регулирующий элемент, состоящий из силового транзистора, включенного последова— . тельно с выходными выводами узла подачи базового тока, включенного между его коллектором и базой, и транзистора, включенного между базой силового транзистора и обшей шиной устройства, а также дополнительный источник питания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения своевременного включения защиты, узел включения выполнен на двух оптронах - тиристорном и аналоговом, при этом светодиоды обоих оптронов соединены последовательно между собой и подключены к выходу управляю щего элемента, а фототиристор и фотодиод соответственно первого и второго оптронов вместе с введенным в регулирующий элемент резистором также соединены последовательно и подключены к выхоцам различной полярности дополнительного источника питания, который выполнен цвухполярным, а обшие точки фототиристора и фотодиода оптронов и указанного резистора с фотодиодом второго оптрона подключены соответственно к разрешающему входу блока для зашиты и к базе транзистора, регулирующего элемента.

2. Устройство по π. 1, отличающее с я тем, что,' с целью получения гальванической развязки между входными и выходными выводами, в него введены последовательно включенные между регулирующим элементом и выходными выводами преобразователь напряжения и выпрямитель.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического подключения к потребителю после его выхода на режим нормального выходного напряжения и функционирования зашиты при любой степени перегрузки с начала работы на потребитель, в него введен выходной каскад, включающий в себя реле, через замыкающие контакты которого выход регулирующего элемента связан с выходными выводами,. причем управляющий вход выходного каскада подключен к общей точке фоготирисгора и фотодиода соответственно перового и второго оптронов узла включения защиты.

1 1008722 2