SU1081635A1

SU1081635A1 - Power source with current overload protection

Info

Publication number: SU1081635A1
Application number: SU833538862A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ефимович Голубинский; Вячеслав Федотович Кыркунов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4833
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-03-23

Abstract

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ, содержащий трансформатор, первична обмотка которого подключена к сети переменного тока, а вторична , обмотка трансформатора подключена через выпр митель к емкостному фильтру , св занному с двум силовыми шинами, одна из которых вл етс общей , регулирующий транзистор, вклю- . ченный в силовую шину последователь- : но с датчиком тока, параллельно которому через первьй диод подключен база-эмиттерный переход транзистора защиты, коллектор которого соединен с управл кшщм входом регулирующего транзистора, а эмиттер - с выходным выводом, блок управлени , вход которого соединенс выходными выводами, а выход - с базой регулирующего транзистора , и цепь запуска, входом подключенна к вторичной обмотке трансформатора относительно общей шины, а выходом через второй диод - к базе транзистора зшциты, причем оба диода включены встречно отличающийс , тем, что, с целью упрощени конструкции и уменьшени энергопотреблени в режиме короткое го замыкани , цепь запуска выполнени в виде последовательно соединенных диода, резистора и стабнпитрона, один вывод которого подключен к общей шине, а другой вл етс выходом, причем точка соединени диода и PQзистора через конденсатор подключена к общей щине.A POWER SUPPLY SOURCE WITH OVERCURRENT PROTECTION, containing a transformer, the primary winding of which is connected to AC power, and the secondary winding of the transformer is connected via a rectifier to a capacitive filter connected to two power buses, one of which is common, a regulating transistor , including - Connected to the power bus is a sequence: but with a current sensor, in parallel to which a base-emitter junction of a protection transistor is connected via the first diode, the collector of which is connected to the control input of the regulating transistor, and the emitter is connected to the output terminal, the control unit which input is connected to the output terminals and the output is with the base of the regulating transistor, and the start circuit, the input connected to the secondary winding of the transformer relative to the common bus, and the output through the second diode - to the base of the transistor sshtsit, and both diodes VC These are different in that, in order to simplify the design and reduce power consumption in the short circuit mode, the triggering circuit is made in the form of a series-connected diode, resistor and stabnitron, one output of which is connected to the common bus and the other is output. The diode and PQistor connections are connected via a capacitor to a common busbar.

Description

Изобретение предназначено дл использовани в радиоэлектронике, автоматике и вычислительной технике. The invention is intended for use in electronics, automation and computer technology.

Известен источник электропитани с защитой от токовой перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин последовательно с резисторкым датчиком тока нагрузки, схему управлени и транзистор запщты, база-эмиттерный переход которого через один элемент св зи подключен параллельно датчику тока нагрузки, а через другой элемент св зи - к источнику дополнительного напр жени , причем оба элемента св зи выполнены на резисторах, способ соединени и величина которых обеспечивают запирание транзистора защиты в нормальном режиме работы схемы и задают порог срабатьшани цепи защиты и в аварийной ситуации. Транзистор защиты может быть открыт через один элемент св зи (резисторную цепь) в случае перегрузки источника по току или через другой элемент св зи (также резисторную цепь) в случае короткого замыкани в цепи нагрузки источника D1 A power source with current overload protection is known, which contains a regulating transistor connected in one of the power buses in series with a resistor load current sensor, a control circuit and a switch transistor, the base-emitter junction of which is connected in parallel through a single communication element another element of the connection is to the source of additional voltage, and both elements of the connection are made on resistors, the connection method and the value of which ensure the protection transistor is locked in but In the normal mode of operation of the circuit, and set the threshold for the protection chain and in an emergency. The protection transistor can be opened through one communication element (resistor circuit) in the event of a source overload or through another communication element (also a resistor circuit) in case of a short circuit in the D1 source load circuit.

Недостатком такого источника электропитани вл етс невысока точность срабатьшани цепи защиты. Кроме того, дл первоначального включени и восстановлени источника после устранени короткого замыкани требуетс производить кратковременное отключение устройства запщты.The disadvantage of such a power source is the low accuracy of the protection chain operation. In addition, for initial switching on and restoring the source after the elimination of a short circuit, it is required to make a short shutdown of the device.

Наиболее близким к изобретению вл етс блок питани , содержащий трансформатор, первична обмотка которого подключена к сети переменного тока, а вторична обмотка через вьшр митель - к емкостному фильтру, св занному с двум силовыми шинами, одна из которых вл етс общей, ре . гулирующий транзистор, включенный в силовую шину последовательно с датчиком тока, параллельно которому через первый диод подключен база-эмиттерный переход транзистора зашиты, коллектор которого соединен с управл юбщм входом регулирздощего транзистора , а эмиттер - с выходным выводом, блок управлени , вход которого соединен с выходными вьюодами, а выход - с базой регулирующего транзистора , и цепь запуска, входом подключенна к вторичной обмотке трансформатора относительно общей шины, а выходом через второй диод -, к базе транзистора защиты, причем оба диода включены встречно 2j .Closest to the invention is a power supply unit comprising a transformer, the primary winding of which is connected to an AC network, and the secondary winding through an expander to a capacitive filter connected to two power buses, one of which is common, re. a transistor connected to the power bus in series with a current sensor, in parallel with which a base-emitter junction of the transistor protection is connected via the first diode, the collector of which is connected to the control input of the control transistor, and the emitter is connected to the output terminal, the control unit whose input is connected to the output transistors viewpoints, and the output is with the base of the regulating transistor, and the start circuit, the input connected to the secondary winding of the transformer relative to the common bus, and the output through the second diode, to the base of the transistor Protecting, both diode included counter 2j.

Недостатками известного устройства вл ютс его сложность, обусловленна наличием в цепи запуска вспомогательного источника посто нного напр жени с резисторным делителем напр жени , а также значительное потребление энергии блоком питани в аварийных режимах перегрузки по току или коротком замыкании в цепи нагрузки за счет получаемого при этом большого среднего времени отключенного состо ни устройства защиты .The disadvantages of the known device are its complexity, due to the presence in the start-up circuit of an auxiliary constant-voltage source with a resistor voltage divider, as well as the significant power consumption of the power supply unit in emergency overcurrent or short-circuit conditions in the load circuit due to the large average time off of the protection device.

Цель изобретени - упрощение конструкции источника электропитани с защитой от перегрузки по току и уменьшение его энергопотреблени в режиме короткого замыкани в цепи нагрузки.The purpose of the invention is to simplify the design of the power supply with overcurrent protection and reduce its power consumption in the short circuit mode in the load circuit.

Поставленна цель достигаетс тем что цепь, запуска выполнена в виде последовательно соединенных диода, резистора и стабилитрона, один вывод которого подключен к общей шине, а другой вл етс выходом, причем точка соединени диода и резистора через конденсатор подключена к общей шине.The goal is achieved by the fact that the circuit is made in the form of a series-connected diode, a resistor and a Zener diode, one output of which is connected to the common bus and the other is an output, and the junction point of the diode and the resistor is connected via a capacitor to the common bus.

При такой схеме подключени форма напр жени на накопительном конденсаторе при выпр млении диодом переменного напр жени с вторичной обмотки сетевого трансформатора зависит от параметров разр дной цепи накопительного конденсатора и емкости этого конденсатора, а использование стабилитрона в цепи запуска позвол ет- стабилизировать уровень срабатывани устройства защиты.With this connection scheme, the voltage form on the storage capacitor when the alternating voltage is rectified from the secondary winding of the mains transformer depends on the parameters of the storage capacitor of the storage capacitor and the capacitance of this capacitor, and the use of a zener diode in the start circuit allows the protection device to stabilize.

На чертеже приведена принципиальна электрическа схема предлагаемого устройства.The drawing shows the principal electrical circuit of the proposed device.

Устройство состоит из трансформатора 1, первична обмотка которого подключена к сети переменного тока, вторична обмотка Wg подключена через выпр митель 2 к емкостному фильтру 3, св занному с двум силовыми шинами. Одна из силовых шин, например 4, вл етс общей. В другую силовую шину 5 включены последовательно регулирующий транзистор 6 и датчик 7 тока, соединенный к вькодным выводам 8. К датчику 7 тока через диод 9 подключена база транзистора 10 защиты, эмиттер которого под ключен к выходному выводу 8. Коллектор транзистора 10 защиты соединен с базой регулирующего транзистора 6. С выходным выводом 8 св зан вход 11 схемы 12 управлени , выход 13 которой подсоединен и базе регулирующего транзистора 6. База транзистора 10 защиты через диод 14 соединена со средней точкой 15 делител -16 напр жени . Делитель 16 напр жени состоит из резистора 17 и соединенного последовательно с ним стабилитрона- 18, подключенного другим выводо к общей шине 4. Второй вывод делител 16 напр жени точкой 19 соединен с одним выводом накопительного.конденсатора 20 и с входом выпр мител 2 через диод 21. Второй вывод накопительного конденсатора 20 подключей . к общей шине 4. Оба диода 9 и 14 включены встречно к базе транзистора защиты, регулирующий транзистор 6 подключен к датчику 7 тока эмиттером Источник электропитани работает следующим образом. Регулирующий транзистор 6 совмест . но со схемой 12 управлени образует компенсационньш стабилизатор напр жени посто нного тока последователь ного типа, питающийс от выпр мител 2 с емкостным фильтром 3 через трансформатор 1, от источника напр жени переменного тока. При подаче напр жени переменного тока на первичную обмотку W трансформатора 1 емкостной фильтр 3 начинает зар жатьс через выпр митель 2 с некоторой посто нной времени. На накопительном конденсаторе 20 также формируетс выпр мленное через диод 21 напр жение таким образом, что это напр жение поступает на делитель 16 напр жени без задержки во времени. Непосредственно с момента включени на средней точке 15 .делител 16 напр жени формируютс импульсы напр жени , что достигает полным или частичным ( в зависимости от режима работы источника питани ) разр дом накопительного кон денсатора 20 к моменту прихода очередного импульса выпр мленного через диод 21 напр жени . В начальный пери од работы источника питани минималь ное значение напр жени в промежутке между импульсами на средней точке 15 делител 16 напр жени равно нулю. максимальное определ етс суммой напр жений : выходного, перехода база-эмиттер транзистора 10 защиты и диода 14. Поскольку выходное напр жение источника на выводе 8 в момент включени равно нулю, транзистор 10 защиты через диод 14 в такт с изменени ми импульсного напр жени на средней точке 15 делител 16 напр жени периодически мен ет свое состо ние с открытого на закрытое, т.е. цепь защиты, св занна с делителем 16 напр жени и реагирующа на понижение уровн вькодного напр жени источника , периодически отключа сь дает возможность регулирующему транзистору 6 по мере роста напр жени на емкостном фильтре 3 также периодически пропускать ток в нагрузку, осуществл изза наличи емкостного фильтра ступенчатый рост напр жени на выходе источника . При повышении выходного напр жени на вьшоде 8 до уровн , близкого к напр жению стабилизации стабилитрона 18, транзистор 10 запц1ты уже не может открыватьс через диод 14 и стабилизатор напр жени заканчивает выход на режим стабилизации вькодного напр жени в непрерывном режиме. I Дл работы источника максимальное значение напр жени на средней точке 15 делител 16 напр жени должно быть об 2 ательно меньше выходного напр жени источника. Тогда диод 14 закрыт и устройство защиты не вли ет на работу источника электропитани .. В случае аварийной ситуации в цепи нагрузки создаютс услови открывани транзистора 10 защиты как через диод 9 непрерьшно, так и через диод 14 периодически в такт с изменени ми импульсного напр жени на средней точке 15 делител 16. Причем при наличии петли отрицательной обратной св зи между регулирукнцим Т1)анзистором 6 и транзистором 10 защиты последний при перегрузке источника по току в насыщение не входит , а работает в активном режиме и поддерживает некоторую максимально допустимую величину тока нагрузки через регулирующий транзистор 6. В случае же прохождени тока через диод 14 транзистор 10 защиты может войти в состо ние насыщени и полностью запереть регулирующий транзистор 6.The device consists of a transformer 1, the primary winding of which is connected to an alternating current network, the secondary winding Wg is connected through a rectifier 2 to a capacitive filter 3 connected to two power buses. One of the power tires, for example 4, is common. The other power bus 5 is connected in series with a regulating transistor 6 and a current sensor 7 connected to the pin terminals 8. A current transistor 10 is connected through the diode 9 to the base of the protection transistor 10, the emitter of which is connected to the output terminal 8. The collector of the protection transistor 10 is connected to the base regulating transistor 6. With the output output 8 is connected the input 11 of the control circuit 12, the output 13 of which is connected and the base of the regulating transistor 6. The base of the protection transistor 10 is connected via diode 14 to the middle point 15 of the voltage divider-16. The voltage divider 16 consists of a resistor 17 and a zener diode 18 connected in series with it, connected by another output to a common bus 4. The second output of the voltage divider 16 is connected to point one with a single output of the storage capacitor 20 and to the input of the rectifier 2 via a diode 21 The second output of the storage capacitor 20 plug. to the common bus 4. Both diodes 9 and 14 are switched in opposite to the base of the protection transistor, the regulating transistor 6 is connected to the current sensor 7 by the emitter. The power supply operates as follows. Regulating transistor 6 joint. but with the control circuit 12, it forms a compensating direct-current voltage regulator of a sequential type, supplied from rectifier 2 with capacitive filter 3 through transformer 1, from an alternating current source. When AC voltage is applied to the primary winding W of transformer 1, capacitive filter 3 begins to charge through rectifier 2 with a certain time constant. The storage capacitor 20 also forms a voltage rectified through the diode 21 in such a way that this voltage goes to the voltage divider 16 without a time delay. Immediately from the moment of switching on at the middle point 15 of the voltage separator 16, voltage pulses are generated, which reaches full or partial (depending on the operating mode of the power source) discharge of the storage capacitor 20 by the moment of arrival of the next pulse rectified through the voltage diode 21 . In the initial period of operation of the power source, the minimum value of the voltage between the pulses at the midpoint 15 of the voltage divider 16 is zero. the maximum is determined by the sum of the voltages: output, base-emitter junction of the protection transistor 10 and diode 14. Since the output voltage of the source at pin 8 at the moment of switching is zero, the protection transistor 10 through diode 14 at the same time as the pulse voltage changes at the average At point 15, voltage divider 16 periodically changes its state from open to closed, i.e. the protection circuit connected to the voltage divider 16 and reacting to a decrease in the source voltage level, periodically disconnecting allows the control transistor 6 as the voltage on the capacitive filter 3 to increase also to periodically pass a current into the load, having performed a stepped due to the presence of a capacitive filter voltage growth at the source output. When the output voltage on output 8 is increased to a level close to the stabilization voltage of the zener diode 18, the transistor 10 can no longer open through diode 14 and the voltage regulator terminates the output in the continuous voltage stabilization mode. I For the source to work, the maximum value of the voltage at the midpoint 15 of the voltage divider 16 must be about 2 less than the output voltage of the source. Then the diode 14 is closed and the protection device does not affect the operation of the power source. In the event of an emergency, the protection circuit creates conditions for opening the protection transistor 10 both through diode 9 continuously and through diode 14 periodically in tune with changes in the pulse voltage. the middle point 15 of the divider 16. Moreover, in the presence of a negative feedback loop between the regulator T1) anzistor 6 and the protection transistor 10, the latter does not enter into saturation when the current source is overloaded, but works in active mode and maintains some maximum permissible value of the load current through the regulating transistor 6. In the case of current passing through the diode 14, the protection transistor 10 can enter into a saturation state and completely lock the regulating transistor 6.

Дл возможности восстановлени рабочего состо ни после устранени короткого замыкани в цепи нагрузки и (или) первоначального включени источника ток базы транзистора 10 защиты через диод 14 должен перио/цгаески прекращатьс . Это накладывает услови на выбор величины накопительного конденсатора 20 и резистсфа 17 делител 16 напр жени . 11акош1Тельк1 1й конденсатор 20 в случае отсутстви напр жени на выходном выводе 8 (например, в начальный период включ1ени источника или в аварийной ситуации) должен к приходу очередного импульса напр жени с вторичной обмотки М 2 трансформатора 1 через диод 21 разр дитьс до такогоIn order to be able to restore the working state after eliminating a short circuit in the load circuit and (or) initial switching on the source, the base current of the protection transistor 10 through the diode 14 should be interrupted. This imposes conditions on the choice of the value of the storage capacitor 20 and the resistor 17 of the voltage divider 16. 11kosh1Telk1 1y capacitor 20 in the absence of voltage at the output terminal 8 (for example, in the initial period of switching on the source or in an emergency) must arrive at the next voltage pulse from the secondary winding M 2 of the transformer 1 through a diode 21 to discharge

минимального значени напр жени , при котором прекратитс ток базы транзистора 10 защиты через диод 14. Таким образом, накопительный конденсатор 20 совместно с диодом 21 в режиме короткого замыкани в цепи нагрузки источника или близком к нему аварийном режиме, а также в момент включени источника обеспечивае импульсный режим работы транзистора 10 защиты со значительным превышением времени его открытого состо ни над временем закрытого.the minimum value of the voltage at which the base current of the protection transistor 10 stops through diode 14. Thus, the storage capacitor 20 together with the diode 21 in the short circuit mode in the source load circuit or in the emergency mode close to it, as well as at the moment of switching on the source provides a pulsed the mode of operation of the protection transistor 10 with a significant excess of its open state over closed time.

Кроме того, обеспечиваетс значительное уменьшение энергопотреблени источника злектропитани в режиме короткого замыкани в цепи нагрузки источника или близком к нему аварийном режиме.In addition, there is a significant reduction in the power consumption of the power supply in the short circuit mode in the source load circuit or in the emergency mode close to it.

Claims

A power supply source that is protected against overcurrent, containing a transformer, the primary winding of which is connected to an alternating current main, and the secondary winding of the transformer is connected through a rectifier to a capacitive filter connected to two power buses, one of which is a common regulating transistor included in busbar _sequence: but a current sensor, which is in parallel via a first diode connected base-emitter junction of the protection transistor, the collector of which is connected to a control input controlling of the transistor, and the emitter with the output terminal, the control unit, the input of which is connected to the output terminals, and the output with the base of the regulating transistor, and the trigger circuit connected to the secondary winding of the transformer relative to the common bus, and the output through the second diode to the base protection transistor, and both diodes are turned on counter j characterized in that, in order to simplify the design and reduce power consumption in the short circuit mode, the start-up circuit is executed in the form of a series-connected diode, resistor and stable itron, one output of which is connected to a common bus, and the other is an output, and the connection point of the diode and a resistor through a capacitor is connected to a common bus.