SU1136133A1 - Устройство электронной защиты - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ , содержащее стабилизатор напр жени , подключенный своим входом к выходу источника питани , имеющего общую шину со стабилизатором напр жени , дифференциальный усилитель с токопитающим каскадом на транзисторе , эмиттерный повторитель с резисiPHBHbiM делителем в. цепи эмиттера и источник опорного напр жени , соединенные через кнопку с источником питани , выход источника опорного напр жени  подключен к первому входу дифференциального усилител , второй вход которого подключен к средней точке первого делител  выходного напр жени  стабилизатора, два выхода дифференциального усилител  подключены через разв зьшакщие диоды к входу эмиттерного повторител , выход которого соединен с защитным входом стабилизатора напр жени , а средн   точка делител  эмиттерного повторител  - с первым входом триггера , вьшолненного на транзисторах разного типа проводимости, второй вход триггера подключен к средней точке второго делител  выходного напр же- ; ни  стабилизатора, а к выходу триггера подключен резистор, питающие входы триггера соединены с общей шиной и датчиком тока, включенным последовательно в силовую шину стаби.лизатора напр жени , цепь задержки срабатывани  защиты при включении источника питани , состо щую из диода, конденсатора и резистора, о тличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  внешнего регулировани  уровней порогов срабатывани  защиты по напр жению и путем обеспечени  стабильности в времени задержки срабатывани  защиты при включении стабилизатора под переменной нагрузкой, в него введены вывод дл  подключени узла регулировани  чувствительности задщты по напр жению, соединенный с эмиттером транзистора токопитающего каскада дифференциального усилител , СО дополнительный резистор и стабилитрон, один вывод которого подключен Ос общей шине, другой - к точке соеСА9 00 динени  последовательно включенных резистора на выходе триггера и дополнительного резисторе, другой вывод которого соединен с входом токопитающего каскада дифференциального усилител , причем в цепи задержки конденсатор и резистор включены последовательно , к средней точке которых подключен катод диода, анод которого соединен с входом эмиттерного повторител , а другие выводы конденсатора и резистора подключены соответственно к общей шине и выходу стабилизатора.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  защиты стабилизированных источников питани . Известно устройство комплексной электронной защиты стабилизатора напр жени  (СН), содержащее включен ные последовательно в выходную шину стабилизатора регулирующий транзистор и датчик тока, транзистор защит эмиттер которого подключен к выходу стабилизатора,, база - через первьй резистор к эмиттеру регулирующего транзистора и через последовательно соединенные второй резистор и стабилитрон к общей шине, а ме щу коллектором и базой транзистора защиты включен конденсатор, дифференциальный усилитель (ДУ) на двух транзисто рах, в цепи эмиттеров которых включен токопитак ций каскад с токостабилизирующим транзистором, подключен ный к источнику опорного напр жени  подсоединенного через кнопку к входным зажимам стабилизатора напр жени , делитель опорного напр жени , подключенный средней точкой к первому входу ДУ, делитель выходного напр жени  стабилизатора, подключенный средней точкой к второму входу ДУ и блокирующий транзистор, соединенный базой через делитель с первым выходом ДУ, эмиттером с общей шиной, а коллектором подключенньй к базе регулирующего транзистора и через последовательно соединенные диод и третий резистор к коллектору транзистора защиты, причем их обща  точ}са (анод диода) соединена с базой токостабилизирующего транзистора D 3Недостатками данного устройства  вл ютс  различна  чувствительность и низка  стабильность порогов сраба тывани  защиты дл  случаев повьппени  и понижени  контролируемого напр жейи , из чего вытекает невозможность внешнего регулировани  уровн  порога срабатывани  защиты. Все это существенно снижает функциональные возможности , Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство электронной за-. щиты, содержащее стабилизатор напр жени , подключенньй своим входом к в ходу источника питани , именлцего общую шину со стабилизатором напр жени , дифференциальный усилитель с токопитанлцим каскадом на транзисторе , эмиттерный повторитель (ЭП) с резистивным делителем в цепи эмиттера и источник опорного напр жени , соединенные через кнопку с источником питани , выход источника опорного напр жени  подключен к-первому входу дифференциального усилител , второй вход которого подключен к средней точке первого делител  выходного напр жени  стабилизатора, два выхода дифференциального усилител  подключены через разв зывающие диоды к входу эмиттерного повторител , выход которого соединен с защитным входом стабилизатора напр жени , а средн   точка делител  эмиттерного повторител  соединена с первым входом триггера , выполненного на транзисторах разного типа проводимости, второй вход триггера подключен к средней точке второго делител  выходного напр жени  стабилизатора, а к выходу триггера подключен резистор, питающие входы триггера соединены с общей шиной и датчиком тока, включенным последовательно в силовую шину стабилизатора напр жени , цепь задержки срабатывани  защиты при включении источника питани , состо щую из диода , конденсатора и резистораС2. Недостатками известного устройст- ва  вл ютс  отсутствие внешнего регулировани  порогов срабатывани  защиты по напр жению по причине их недос таточной стабильности при изменении и настройке порога срабатывани  защиты по току, а также нестабильность времени задержки срабатьтани  защиты при включении стабилизатора напр жени  при переменной нагрузке, поскольку задержка обеспечиваетс  цепью задержки срабатывани  защиты, подключаемой к выходу источника питани , а не к выходному вьюоду стабилизатора напр жени . Этим обусловливаетс  неудовлетворительный диапазон функциональных возможностей устройства. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечени  внешнего регулировани  уровней порогов срабатывани  защиты по напр жению и путем обесцечени  стабильности времени задержки срабатывани  защиты при включении стабилизатора под переменной нагрузкой. 31 Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство .э.лектронной защиты, содержащее стабилизатор напр жени , подключенный своим входом к выходу источника питани , имеющего общую шину со стабилизатором напр жени , дифференциальный усилитель с токопитающим каскадом на транзисторе, змиттерньш повторитель с -резистивным делителем в цепи змиттера и источник опорного напр жени , соединенные через кнопку с источником питани , выход источника опорного напр жени  подключен к первому входу дифференциального усилител , второй вход которого подключен к средней точке первого делител  выходного напр жени  стабилизатора, два выхода дифференциального усилител  подключены через разв зывающие диоды к входу эмиттерного повторител , выход которого соединен с защитным входом стабилизатора напр жени , а средн   точка делител  эмиттерного повторител  - с первым входом триггера, выполненного на транзисторах разного типа проводимости, второй вход триггера подключен к средней точке второ го- делител  выходного напр жени  ста билизатора, а к выходу триггера подключен резистор, питающие входы триггера соединены с общей шиной и датчиком тока, включенным последовательно в силовую шину стабилизатора напр жени , цепь задержки срабатывани  защиты при включении источника питани , состо щую из диода, конденсатора и резистора, введены вывод дл  подключени  узла регулировани  чувствительности защиты по напр  жению, соединенный с эмиттером транзистора токопитающего каскада дифференциального усилител , дополнительный резистор и стабилитрон, один вывод которого подключен к общей шине, другой - к точке соединени  последовательно включенных резис тора на выходе триггера и дополнительного резистора, другой вывод которого соединен с входом токопитающего каскада дифференциального усили тел , причем в цепи задержки конденсатор и резистор включены последовательно к средней точке которых под ключей катод диода, анод которого со динен с входом эмиттерного повторите л , а другие выводы конденсатора и резистора подключены соответственно общей шине и выходу стабилизатора. 3 На чертеже представлена принципильна  схема устройства электронной ащиты. Устройство содержит имеющие общую шину СН 1 с импульсным или непрерыв- ным регулированием и источник 2 питани , к одному выходу которого подключен СН 1; ДУ 3, состо щий из транзис- оров 4-7, резисторов 8-11, под ключенный через кнопку 12 к другому выходу источника 2 питани , источник опорного напр жени , состо щий из последовательно включенных резистора 13 и стабилитрона 14, причем резистор 13 подключен через кнопку 12 . к источнику 2 питани , а выход источника опорного напр жени  присоединен к первому входу 15 ДУ 3} первьм делитель 16 выходного напр жени  подключен к ВЫХОДНОМУ вьшоду 17 СН 1 и общей шине, а- средней точкой - к второму входу 18 ДУ 3j ЭП на транзисторе 19 и резисторе 20 в цепи, эмиттера , питанием подключенный через кнопку 1 2 к источнику 2 питани , входом через разв зывающие диоды 21 и 22 к выходам ДУ 3, а резистором 20 - к базе транзистора 23 (первому входу триггера 24), датчик 25 тока, включенный между выходом СН 1 и выходным выводом 17, триггер 24, вьшолненный на транзисторах 26 и 23 разного типа проводимости, последовательно включенных резисторах 27 и 28, подсоединенных между коллектором транзистора 26 и общей шиной, а средней точкой - к базе транзистора 23, резисторе 29, подключенном между коллектором транзистора 23 и базой транзистора 26, цепи смещени , состо щей из последовательно включенных диода 30, присоединенного к выходу СН 1, и резистора 31, подключенного с одной стороны к эмиттеру транзистора 26, ас другой - к общей шине, второй делитель 32 выходного напр жени  на потенциометре , включенный между выходным выводом 17 и общей шиной, а средней точкой подключены к второму входу триггера 24 (база транзистора 26)j цепь св зи третьего входа ДУ 3 (вход токопитакмцего каскада) с выходом триггера 24, состо щую из последовательно включенных резисторов 33 и 34, подключенных с одной стороны к коллектору транзистора 23 триггера 24, ас другой - к базе токостабилизирующего транзистора 6 токопитающего каскада ДУ 3 и средней точкой присоединенных через стабилитрон 35 к общей шине; цепь задержки срабатывани  защиты, состо щую из посл довательно включенных резистора 36, присоединенного к выходному выводу 17, кондензатора 37, присоединенного к общей шине, а средней точкой через диод 38 к входу ЭП (база тран зистора 19), причем ДУ 3 имеет вывод 39 (от эмиттера токостабилизирующего транзистора 6 токопитающего каскада ДУ 3) дл  подключени  узла регулировани  чувствительности защиты по напр жению. Устройство работает следующим об разом. В исходном состо нии СН 1 включен , на выходном выводе 17 имеетс  напр жение, кнопка 12 замкнута, на первьй вход 15 ДУ 3 поступает опорн напр жение со стабилитрона 14, а на второй вход 18 ДУ 3 - контролиру мое напр жение с выходного вывода 1 через первьй делитель 16 выходного напр жени . На третий вход ДУ 3 (база транзистора 6) подаетс  через резистор 34 некоторый положительньй уровень напр жени , определ емьй стабилитроном 35, ток через.который задаетс  резисторами 29 и 33 со сре ней точки второго делител  32 выход ного напр жени , поскольку транзисторы 26 и 23 триггера 24 наход тс  в обесточенном (закрытом) состо нии за счет подачи смещени  через диод 3 в эмиттер транзистора 26. На выходах ДУ 3 имеетс  низкий пбложительньй уровень напр жени , которьй чер разв зывающие диоды 21 и 22, ЭП на транзисторе 19 и резистивный делитель на резисторах 20 и 28 не может перевести транзистор 23 во вклю ченное состо ние. Низкий уровень напр жени  ЭП не включает СН 1 по защитном входу. При уменьшении выходного напр жени  СН 1 на выводе 17 до минималь но допустимого уровн  напр жение на втором выходе ДУ 3 повышаетс  и поступает через диод 22 на базу транзистора 19 ЭП и через делитель на резисторах 20 и 28 на первьй вход триггера 24 (база транзистора 23). При достижении сигналом уровн  поро га срабатывани  триггера 24 по первому входу последний срабатьгоает, транзисторы 26 и 23 переход т во включенное состо ние. При этом низкое коллекторное напр жение насьпце .ни  транзистора 23 шунтирует третий вход ДУ 3 через резисторы 34 и 33f его токопитающий каскад запираетс , и на обоих выходах ДУ 3 по вл етс  высокий уровень напр жени . Таким образом, осуществл етс  нелинейна  положительна  обратна  св зь с одновременным запоминанием высокого уровн  напр жени  на выходах ДУ 3 за счет транзистора 23 триггера 24. Одновременно сигнал высокого уровн , снимаемьй с ЭП, выключает СН 1 по защитному входу и последний снимает напр жение с выходного вьшода 17. Это состо ние срабатывани  защиты может продолжатьс  неограниченное врем , пока поступает.питание на ДУ 3, поскольку заперт его токопитающий каскад . Дл  возврата электронной защиты в исходное состо ние необходимо с помощью кнопки 12 обесточить на некоторое врем  ДУ 3 и ЭП на транзисторе 19 и затем вновь подать напр жение с источника 2 питани . При увеличении выходного напр - жени  СН 1 до максимально допустимого уровн  напр жение на первом выходе ДУ 3 повьш1аетс  .и поступает через диод 21 на базу транзистора 19 и далее через резистор 20 на первьй вход триггера 24 (базу транзистора 23). В дальнейшем процесс срабатьшани  электронной защиты происходит аналогично предыдущему случаю . В случае растущей перегрузки по току СН 1 или короткого замыкани  на выходе напр жение, снимаемое с датчика 25 тока, увеличиваетс . При достижении напр жением на датчике 25 тока порогового уровн  срабатьюани  триггера 24 по второму вхоу транзисторы 26 и 23 переход т во включенное состо ние и весь альнейший процесс функционировани  электронной защиты происходит анаогично рассмотренньм случа м. Одовременно в случае короткого замыани  на выходе ДУ 3 дополнительно еагирует и на снижение выходного нар жени  СН 1, т.е. устройство электонной защиты в этом случае  вл етс  ак бы резервированным, и такга бразом, обладает повьш1енной надежостью . Потенциометром 32 устанавлиаетс  пороговьй уровень срабатывани  триггера 24 по второму входу и тем самым регулируетс  величина предельно допустимого тока (тока перегрузки ) СН 1.

Стабилитрон 35 в цепи св зи третьего входа ДУ 3 (входа токопитающего каскада) с выходом триггера 24 обеспечивает в режимах слежени  устройства защиты (т.е. когда выходное напр жение СН 1 находитс  в допустимых пределах) стабилизацию коэффициента усилени  ДУ 3 за счет стабилизации тока его токопитающего каскада. Дополнительный вьгаод 39 от эмиттера транзистора 6 токопитающего каскада позвол ет регулировать коэффициент усилени  ДУ 3 посредством подключени  к нему внешнего резистора нужного номинала за счет изменени величины тока токопитающего каскада ДУ 3 при сохранении его стабильности с помощью стабилитрона 35.

Цепь задержки срабатывани  защиты применена дл  исключени  возможности срабатыван 1  устройства электронной защиты при включении СН 1. В момент йключени  начинает зар жатьс  конденсатор 37 через резистор 36. При этом об зательно по вл ющийс  высокий, уровень напр жени  на втором выходе ДУ 3 не проходит на вход ЭП, поскольку он шунтирован диодом 38 и 1еще незар дившимс  конденсатором 37

и на выходе ЭП имеетс  низкий уровень напр жени . Врем  задержки срабатывани  защиты относительно времени установлени  выходного напр жени  определ етс  посто нной времени цепи, состо щей из резистора36 и конденсатора 37, и не зависит от величины нагрузки на выходе СН 1. В установившемс  режиме работы СН 1 конденсатор 37 зар жен, диод 38 заперт и устройство защиты функционирует обычным образом.

Предлагаемое устройство электронной защиты может быть использовано дл  защиты стабилизаторов напр жени  с различными точност ми поддержани  уровн  выходного напр жени  путем подключени  всего одного внешнего регулирующего резистора к выводу 39 ДУ 3. Кроме того, устр1ойство поддерживает высокую стабильность времени задержки срабатывани  защиты при включении стабилизатора напр жени  с измен емой нагрузкой на выходе, одновременно сохран ютс  высокие быстродействие и надежность работы устройства.

Кроме того, настройка устройства электронной защиты упрощаетс  (по сравнению с аналогичными устройствами ) , а топологи  схемы устройства позвол ет выполн ть его в виде специализированной микросхемы с минимальным количеством навесных элементов.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ, содержащее стабилизатор напряжения, подключенный своим входом к выходу источника питания, имеющего общую шину со стабилизатором напряжения, дифференциальный усилитель с токопитающим каскадом на транзисторе , эмиттерный повторитель с резистивным делителем в. цепи эмиттера и источник опорного напряжения, соединенные через кнопку с источником питания, выход источника опорного напряжения подключен к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к средней точке первого делителя выходного напряжения стабилизатора, два выхода дифференциального усилителя подключены через развязывающие диоды к входу эмиттерного повторителя, выход которого соединен с защитным входом стабилизатора напряжения, а средняя точка делителя эмиттерного повторителя с первым входом триггера, выполненного на транзисторах разного типа проводимости, второй вход триггера подключен к средней точке второго делителя выходного напряже- : ния стабилизатора, а к выходу триггера подключен резистор, питающие входы триггера соединены с общей шиной и датчиком тока, включенным последовательно в силовую шину стабилизатора напряжения, цепь задержки срабатывания защиты при включении источника питания, состоящую из диода, конденсатора и резистора, о тличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения внешнего регулирования уровней порогов срабатывания защиты по напряжению и путем обеспечения стабильности времени задержки срабатывания защиты при включении стабилизатора под переменной нагрузкой, в него введены вывод для подключения узла регулирования чувствительности защиты по напряжению, соединенный с эмиттером транзистора токопитающего каскада дифференциального усилителя, дополнительный резистор и стабилитрон, один вывод которого подключен Ос общей шине, другой - к точке соединения последовательно включенных резистора на выходе триггера и допол- нительного резисторе, другой вывод которого соединен с входом, токопитающего каскада дифференциального усилителя, причем в цепи задержки конден сатор и резистор включены последовательно, к средней точке которых под>

   ключей катод диода, анод которого соединен с входом эмиттерного повторителя, а другие выводы конденсатора и резистора подключены соответственно к общей шине и выходу стабилизатора.