SU1067489A1 - Стабилизатор напр жени посто нного тока с защитой от коротких замыканий и перегрузок - Google Patents

Abstract

СТАБИЛИЗАТОР- НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЛКАНИЙ И ПЕРЕГРУЗОК, содержащий последовательно включенный в выходную шину регулирующий элемент, состо щий из силового и согласующего транзисторов, блок защиты. первый вход которого соединен с выходом стабилизирующего элемейта, второй вход.соединен с коллектором согласующего транзистора и выходом, база которого подключена к выходу усилител  обратной св зи, входы которого подключены через рёзистивный делитель к выходу и источнику опорного напр жени , отличающий . с   тем, что, с целью повышени , надежности, в него введен электронный ключ, первый которого подключен к выходу стабилизирующего элемента , второй вход - к выходу блока защиты, а выход - к цепи питани  усилител  обратной св зи. (Л О) --J эо ;о

Description

Изобретение относитс  к стабилиЗированным источникам питани  радио электронной аппаратуры. . Известны стабилизаторы посто нно го напр жени  с защитой от перегрузок и коротких замыканий, содержащие блок защить, состо щий из транзисторов защиты и датчика тока нагрузки , в качестве которого исполь-. зуют резистор, включенный последо.вательнос нагрузкой/и регулирующим элементом. Защита ста.билизаторов в них осуществл етс  следующим образо ТЬк нагрузки создает на датчике тока напр жение, которое прикладываетс  к базово-эмиттерному переходу первого транзистора з.ащиты. Придостижении порогового УРОВНЯ это напр жение открыв ает первый транзистор защиты/ При этом по в-л ющеес . на его коллекторе напр жение открывает второй транзисторблока зашиты, эмиттером подключенныйк об щей- шине, а- коллектором -, -к базе регулируквдего элементастдбилизатора . Второй транзистор защиты, переход  в режим насыщени , шунтирует базу регулируквдего. элемента,, создава  На ней потенциал, величина которого -близка к нулю. Вследствие этого регулируюкеий -элемент закрываетс , ток в нагрузке падает до ну .л  {.в динамике., когда отсутствует отключение стабилизатора., ток в наг рузке поддержи.ваетс - на уровне тока защиты) tи . . . . .. Недостатком такой защиты стабили заторав напр жени   -вл етс  нк.зка  н;здежность, поскольку в момент срабатывани  защиты, когда напр жение На базе регулирующего- элемента паДает практически до нул , эмиттерно базовый переход регулируквдего элемента оказываетс  обра.тно смещенным напр жением на- нагрузке. Это напр жение не может мгновенно изменитьс  до нулевого уровн , а спадае.т по экспоненциальному .закону с посто нной времени, пропорциональной емкости нагрузки и величине ее сопрот лени . При больших емкост х нагрузки к напр жени х на выходе стабилизатора возникает реальна  возможность электрического пробо  эмиттер но базового перехода регулирующего элемента и выхода из стро  всего стабилизатора. Наиболее близким к изобретению  вл етс  стабилизатор напр жени  посто нногЬ тока с защитой от перегрузок и коротких зa ыкaний, содержащий последовательно включенный в силовую шину регулирук ций элемент, состо щий из силового и согласующего транзисторов, блок защиты, первый вход которого соединен с выходом стабилизирующего элемента, второй вход соединен е коллектором uorласующего транзистора и выходом, ( база которого подключена к усилител  .обратной св зи, входы которого подключены чере-з резист-ивный делитель .к выходу и. ирточнику опорного напр жени ; В известном ст-абилизаторе датчик тока нагрузки вынесен в управл ющую цепь регулкруюмего транзистора,, что исключает его вли ние ,на работу сгабилизатора, увеличи.т- КЛД посреднедо, увеличи-. в-ает быстродействие 3ащиты. Примененна  в немзащита позвол ет при токовых перегрузках или корот.ких залфлкс ни х-.полностью выключать -регулирующий транзистор, резко снижа  требовани  к мощностирассе -нн  ст.абил.изатора E2J . Однако этот стабилизатор обладает существенным недо.статком, присущим . и другимста билиз-аторам, имеюцим ангшогичный способ защиты ретулирующего . транзистора. Защита о,т иерегоузок по току и короткого замыкани  основана;на шунтировании базы регулиру ющего элелента насыщенным переходом коллектор эмиттер второго транзистора, вход щего в блок защиты. В момент перегрузки стабилизатора защита срабатывает таким образом, что- база регули- . руквдего: через- открытый транзистор защиты закорачиваетс  на общую шину. Стабилиз-аторпри этом от нагрузки ,Ц не отключаетс . Емкость нагрузки C, составл к  а ;, как правило, большую велинину, . остаетсй зар жейнрй продолжит,ельное чрвм , в qcHOBHOM опреде л емое посто нной . времени Т К„ CM.. Таким образом, в момент сра.батывани  дащиты эмиттерно-базовый переход рег.ул рук цего оказы.ва€тс  обр,атно смещенным величиной выходного напр жени  .стабили затека ,) через малое сопротивление открытого транзистора защиты. В. этом, случае возможен пробой регулирующего элемента по эмиттерно-базовому - переходу,что и ..наблюдаетс  часто на практике. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности стабилизатора посто нного напр жени  путем подного отключени  тока базы оогласующего. транзистора в регулирук цем эле1уЮнте в момент срабатывани  защиту. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ста билизатор напр жени  посто нного тока с. защитой от коротких замыканий и перегрузок,, содержащий последовательно включенный в выходную шину- регулиругаций элемент, состо щий из силового и согласук дего транзисторов, бчок защиты, первый вход которого соединен с выходом стс1билизируквдего элемента, втррой вход соединен с коллектором согласующего транзистора и выходом, база которого подключена к выходу усилител  обратной св зи, входы которого подключены через резистивный делитель к выходу и источнику опорного напр жени , введен электронный ключ, первый вход которого подключен к выходу стабилизирующего элемента, второй вход - к выходу блока защиты, а выход - к цепи питани  усилител  обратной сз зи.

На чертеже изображена электрическа  принципиальна - схема предрагае- . мого стабили затека.

Стабилизатор содержит регулирую- 15 щий-элемент 1, включенный последоВс1тельно в выходную щину и состо щий из силового и согласующего транзисторов 2 и 3 соответственно, усилитель 4 обратной св зи, состо щий из 20 onepatwoHHoro у.силител  5, неинвер- ; тирующий вход которого подключен к резцстивному делителю- 6 выходного напр жени , а инвертируквдий - к источнику 7 опорного напр жени , блок 25 8 защиты, состо щий из резисторного датчика 9 тока, транзисторов Ю и 11 завдаты, делитель напр; жени  на резисторах 12 и 13, стабилизирующий элемент 14, выполненный на транзис- « торе 15 эмиттер которого подключен к датчику 9 тока, подклк ченнс у к коллектору согласующего транзистора ЗВ регулирующем эл.еме:нте, электронный ключ 16, выполненный на ,с транзисторе 17, колле кторно-базовый переход которого зашунтировантоко- . .. ограничительньвл резистором 18, Кол-г лектор транзистора 17:,  вл к 1№1йс  первьвд входом электронного ключа, подключен к эмиттеру транзистора 15, 0  вл ющемус  выходом стабилизирующего элемента. База транзистора 17, представл юща  собой второй вход электронного ключа, соединена с колектором транзистора 11,  вл юЕф11 «с  45 вторым входом блока защиты. Эмиттер транзистора 17, представл юпий собой , выход электронного ключа, подключен к цепи питани  опергщионно-го усилител  5, выход которого соединен 50 с базой согласующего транзистора 3.

Работа стабилизатора происходит ледующим образом.;

В ненагруженном состо нии стабй- 55 изатора по цепи, образованной резнсTopcUvDi 9, 12 и 13 протекает ГОК поко  Эо :

т -Цбж -Цбых

° ,,R,3 60

где Wgj - напр жение на входе- резисторной цепи;

бьи- напр жение на выходе стабилизатора .65

Ток о создает напр жение на переходе первого транГзистора 10 защиты , недостаточное дл  его открывани :

() ru,-Usbu).

В результате этого коллектор первого транзистора 10 защит-ы находитс  под нулевым потенциалом, который через реэнстор прикладываетс  к базе второго транзистора 11 защиты, поэтому последний также находитс  в закрытом состо нии. При этом 1 ранзи.стор 17 электронного ключа открыт, и передаваемое через него напр жение Ugy запиты:вает операционный усили тель 5, который обеспечивает базовый ток согласующего транзистора 3 в регулирующем элементе. В рабочем состо нии стабилизатора коллекторный ток согласующего транзистора 3 i Г) величина которого зависит от тока нагрузки IH -стабилизатора, создает на резисторе 9 дополнительное падение .напр жени  и :

UI--D, -RH

.«с.

Bern .

где Ьсгг, - .статический коэффициент

усилени  силового транзистора 2.

Таким образом, к переходу эмиттебаза первого транзистора 10 защиты будет приложено суммарное напр жение 2

, . .

транзистор 10 защиты будет закры до тех пор, пока выполн етс  неравенство ,,

.

где Ujj- напр жение на переходе база-эмиттер откры,того транзистора 10 защиты.

В случае перегрузки стабилизатора или короткого заьшкани  на его выходе .ток через согласующий транзистор 3 значительно возрастет. На резисторе 9 возрастет напр жение и , в результате чего 1ранаисторы 10 и 11 защиты откроютс . От1фытый транзистор И защиты закорачивает базу транзистора 17 электронного ключа на общую шину. Операционный усилитель 5 обесточитс , прекративтем сакым подачу базового тока в согласуйщий транзистор 3, в результате чего последний закроетс . Закрытым окажетс  также силовой транзистор 2. Ток в нагрузке резко упадет до нул . До нул  упадет также и напр жение на нагрузке-{Ум

Цепь, образованна  резисторгил 9, 12 и 13 окажетс  под входным напр жением . и через нее потечет дополнительный ток, больший, чем ток 7в и ток 4 5 106748 .. J , РЭ Ri2 Зтот ток создаст на резисторах 9 и 12 напр жение .( , приложенное к б азово-эмиттерному переходу транзистора 10 защиты: 1i2 - t-Sx ) +  При расчете стабилизатора величина напр жени  Ug выбираетс  такой, чтобы оно было больше Ua и поДдерживало транзистор 10 защиты в открытом состо нии, При устранении короткого замыка-t5 ни  на выходе стабилизатора последний самосто тельно возвращаетс  в рабочее состо ние, Предлагаемое схемное решение . защиты стабилизатора от коротких замыканий и токовых перегрузок обеспечивает высокую надежность в его работе за счет полного отключени  тока базы согласующего транзистора 3 в момент срабатывани  защиты,При этом за счет разв зки базовой цепи согласующего транзистора 3 от общей шины устран етс  возможность выхода из стро  силового транзистора 2, равно как и согласующего транзистора 3 от электрического пробо  обЕ1атным напр жением. Тем самым создаютс  услови  осуществлени  м гкой защиты стабилизатора, что очень существенно при значительных напр жени х стабилизации t/6x и больших нагрузочных токах.

Claims (1)

1. СТАБИЛИЗАТОР' НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАЖКАНИЙ И ПЕРЕГРУЗОК, содержащий последовательно включенный в выходную шину регулирующий элемент, состоящий из силового и согласующего транзисторов, блок защиты, первый вход которого соединен с вы- ходом стабилизирующего элемента, второй вход.соединен с коллектором согласующего транзистора и выходом, база которого подключена к выходу усилителя обратной связи, входы которого подключены через резистивный делитель к выходу и источнику опорно- го напряжения, отлич ающий.с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введен электронный ключ, первый вход которого подключен к выходу стабилизирующего элемента, второй вход - к выходу блока защиты, а выход - к цепи питания усилителя обратной связи

   - λ