SU1198495A1

SU1198495A1 - D.c.voltage stabilizer with overload self-protection

Info

Publication number: SU1198495A1
Application number: SU843752481A
Authority: SU
Inventors: Алексей Владимирович Воробьев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5619
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1985-12-15

Abstract

1. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С САМОЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК , содержащий регулирующий элемент , включенный .силовым выводом к входной клемме, узел обратной св зи, подключенньй общим выводом к общей шине и состо щий из источника опорного напр жени , делител выходного напр жени и усилител обратной св зи, подключенного выходом к входу управлени регулирующего элемента, генератор запускающих импульсов, состо щий из однопереходного транзистора , резистора и конденсатора, причем резистор и конденсатор включены последовательно, свободный вывод резистора подключен к входной клемме и к одной из баз однопереходного транзистора, подключенного эмиттером к точке соединени резистора и конденсатора , а свободный вывод конденсатора подключен к выходной клемме, отключающий транзистор, подключенньй. коллектором к эмиттеру однопереходного транзистора, а базой - к второму силовому выводу регулирующего элемента, отлиг4ающийс тем, что, с целью повьппени эффективности защиты от перегрузок, в него введены транзистор защиты, разделительный диод, датчик тока, первый и второй резисторы, причем транзистор защиты подключен эмиттером к другой базе однопереходного транзистора, к входному выводу источника опорного напр жени и через разделительный диод - к выходной « клемме, коллектором - к входному сл выводу делител выходного напр жени , а базой - к точке соединени первого и второго резисторов, свободньй вывод первого резистора подключен к общей шине, а второго - к эмиттеру отключающего транзистора, подключенного базой к первому выводу датчика тока, второй вывод которого подключен к выходной клемме. со 2. Стабилизатор по п. 1, отли00 4 чающийс тем, что, с целью повышени КПД, генератор запускающих Ф импульсов вьшолнен на двухтранзисторсл ном аналоге однопереходного транзистора , конденсаторе и резисторе.1. CONSTANT VOLTAGE STABILIZER WITH SELF-PROTECTION FROM OVERLOADS, containing a control element connected by a power output to the input terminal, a feedback node connected by a common output to a common bus and consisting of a voltage source, an output voltage divider and a feedback amplifier zi, connected by the output to the control input of the regulating element, the generator of trigger pulses, consisting of a single junction transistor, a resistor and a capacitor, the resistor and the capacitor being connected but the free terminal of the resistor connected to the input terminal and one of the bases of unijunction transistor, an emitter connected to the junction of a resistor and a capacitor, and the free terminal of the capacitor is connected to the output terminal, the transistor turns off, use it with your. the collector to the emitter of the unijunction transistor, and the base to the second power output of the regulating element, which is connected with the fact that, in order to increase the effectiveness of protection against overloads, a protection transistor, a separation diode, a current sensor, and the first and second resistors are inserted in it, the protection transistor is connected the emitter to another base of the unijunction transistor, to the input terminal of the source of the reference voltage and through the separation diode to the output terminal, the collector to the input terminal of the output divider voltage and a base - to the point of connection of the first and second resistors, free terminal of the first resistor connected to the common bus, and the second - to the emitter of the isolation transistor, a base connected to the first terminal of the current sensor, the second terminal of which is connected to the output terminal. from 2. Stabilizer according to claim 1, distinguished by the fact that, in order to increase the efficiency, the generator of F triggering pulses is implemented on a two-transistor analog of a single-junction transistor, a capacitor and a resistor.

Description

1 Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве второго источника электроп тани аппаратуры св зи и метрологии Цель изобретени - повышение эффективности защиты от перегрузок, а также повышение КПД стабилизатора На чертеже приведена схема стаби лизатора. Стабилизатор содержит регулирующий .элемент 1, включенный в силовую шину, узел 2 обратной св зи, подклю ченный выходом к входу управлени регулирующего элемента 1 и состо щий из усилител .3 обратной св зи, источника опорного напр жени с элементами 4 и 5 и делител выходного напр жени с элементами 6 и 7, генератор 8 запускающих импульсов состо щий из однопереходного транзи тора 9, конденсатора 10 и резистора 11 и подключенный выводом эмиттера однопереходного транзистора к коллектору отключающего транзистора 12, транзистор 13 защиты, подключенный эмиттером через разделительный диод 14 к выходной клемме, общей базой через резистор.15 - к эмиттеру отключающего транзистора 12.и.через резистор 16 - к общей шине, датчик 17 тока, включенный между вторым силовым .выводом регулирующего элемента 1 и выходной клеммой. I. Стабилизатор работает следующим образом. При подаче на входные выводы стабилизатора напр жени питани и оно через нагрузк прикладываетс к резистивно-емкостной цепи , 10 и 11 генератора 8 импульсов и через резистор 16, открытый транзистор 13 и делитель 6 и 7 напр жени - к промежутку одноперехо ного транзистора 9. При этом выходное напр жение U | отсутствует, а разделительный диод 14 и отключающий транзистор 12 закрыты незна чительным по величине обратным напр жением , возникающим на делителе 6 и 7 и резисторе 16 из-за наличи сопротивлени 6-10 кОм промежутка Bj-Bj однопереходного транзистора (это напр жение должно быть недостаточным дл отпирани усилител обратной св зи, что легко обеспечиваетс выбором величины сопротивлений 6, 7 и 16). Конденсатор 10.зар 5« жаетс от U через резистор 1 1 и нагрузку. Через определенный интервал времени генератор 8 вырабатывает запускающий импульс, разр жа конденсатор 10 (через переход Э-В транзистора 9, нагрузку и открытый транзистор 13) на делитель 6 и 7 выходного напр жени и резистор 16. Этот импульс напр жени прикладываетс к диоду 14 и входу (переходу эмиттер-база) транзистора 12 в запирающей пол рности, а к входу усилител обратной св зи 3 (через делитель 6 и 7) - в отпирающей пол рности , чем обеспечиваетс запирание диода 14 и транзистора 1.2 (т.е. предотвращает шунтирование генератора 8 цепью нагрузки на этапе запуска ) , а с другой стороны, отпирание усилител обратной св зи 3, регулирующего элемента 1 и по вление Ugjjijj . Ugy через те же диод 14 и переход база-эмиттер транзистора 12 (воздейству на них уже в отпирающей пол рности) прикладьюаетс к цепи источника 4 и 5 опорного напр жени , к делителю 6 и 7 выходного напр жени (через открытый транзистор 13) и к цепи из последовательно соединенных резисторов 15 и 16. Транзистор 12 отпираетс , шунтиру вход (переход Э-Б) одноперекодного транзистора 9, чем обеспечиваетс срыв колебаний генератора 8 запускаюищх импульсов при по влении Ug| . На этом этап запуска заканчиваетс , и стабилизатор переходит в режим нормальной работы. Транзистор 13 защиты нормально будет открыт и насьш1ен за счет протекани через его входную цепь частц тока резистора 16, оставша с часть тока которого протекает через резистор 15. Насыщенное состо ние транзистора 13 обеспечиваетс выбором величины сопротивлени резистора 15 и датчиI ка 17 тока. При возникновении перегрузки на выходе стабилизатора (при уменьшении сопротивлени нагрузки) увеличиваетс ток нагрузки, падение напр жени на датчике 17 тока и ток, протекающий через резистор 15 (веичина напр жени на этом резисторе практически равна сумме напр жений перехода эмиттер-база транзистора 13 и датчика тока, поскольку напр ение на переходе база-эмиттер транзистора 12 и разделительном диоде1 The invention relates to electrical engineering and can be used as a second source of electrical equipment for communication equipment and metrology. The purpose of the invention is to increase the effectiveness of overload protection and also increase the efficiency of the stabilizer. The drawing shows a diagram of the stabilizer. The stabilizer contains a regulating element 1 included in the power bus, a feedback unit 2 connected to the control input of regulating element 1 and consisting of a feedback amplifier .3, a voltage source with elements 4 and 5 and an output divider voltage with elements 6 and 7, the generator 8 triggering pulses consisting of a single junction transistor 9, a capacitor 10 and a resistor 11 and connected to the emitter output of the single junction transistor to the collector of the tripping transistor 12, the protection transistor 13, emitter through isolation diode 14 to the output terminal, common base through resistor. 15 - to the emitter of the tripping transistor 12. and through the resistor 16 - to the common bus, current sensor 17 connected between the second power output of the regulating element 1 and the output terminal. I. The stabilizer works as follows. When applied to the input terminals of the power supply voltage regulator, it is applied through the load to the capacitive-voltage circuit, 10 and 11 of the pulse generator 8 and through the resistor 16, the open transistor 13 and the voltage divider 6 and 7 to the gap of the single-transistor 9. At this output voltage U | is absent, and the separation diode 14 and the disconnecting transistor 12 are closed by an insignificant reverse voltage arising on the divider 6 and 7 and the resistor 16 due to the presence of a 6–10 kΩ resistance of the Bj – Bj gap of the single junction transistor (this voltage must be insufficient to unlock the feedback amplifier, which is easily achieved by selecting the resistance values 6, 7 and 16). Capacitor 10.cap 5 ″ is fed from U through a resistor 1 1 and a load. After a certain time interval, the generator 8 generates a trigger pulse, discharging the capacitor 10 (through the e-transition of transistor 9, the load and the open transistor 13) to the divider 6 and 7 of the output voltage and the resistor 16. This voltage pulse is applied to the diode 14 and the input (emitter-base junction) of transistor 12 in locking polarity, and to the input of feedback amplifier 3 (through divider 6 and 7) in unlocking polarity, which ensures locking of diode 14 and transistor 1.2 (i.e. prevents shunting generator 8 load circuit n step starts) and on the other hand, unlocking of the feedback amplifier 3, a regulating member 1 and the appearance Ugjjijj. Ugy through the same diode 14 and the base-emitter junction of transistor 12 (acting on them already in unlocking polarity) is applied to the circuit of source 4 and 5 of the reference voltage, to the divider 6 and 7 of the output voltage (through the open transistor 13) and The circuits of series-connected resistors 15 and 16. The transistor 12 is unlocked by shunting the input (transition EB) of the single-loop transistor 9, which ensures the breakdown of oscillations of the generator 8 of start-up pulses when Ug | . At this point, the start up phase ends and the stabilizer goes into normal operation. The protection transistor 13 will normally be open and wide due to the flow of current particles of resistor 16 through its input circuit, the remaining part of whose current flows through resistor 15. Saturation of transistor 13 is provided by selecting resistance value of resistor 15 and current sensor 17. When an overload occurs at the output of the stabilizer (when the load resistance decreases), the load current increases, the voltage across the current sensor 17 decreases, and the current flowing through the resistor 15 (the voltage across this resistor is almost equal to the sum of the emitter-base transition voltages of the transistor 13 and the sensor current, since the voltage across the base-emitter junction of the transistor 12 and the separation diode

3. 3

14.взаимно компенсируют ее), а ток базы транзистора 13 уменьшаетс настолько , насколько увеличиваетс ток через резистор 15 (поскольку Ugj, , а следовательно, и ток резистора 16 еще остаютс практически неизменными ) , При достижении током нагрузки (при. его увеличении в процессе перегрузки ) заданной пороговой величины , транзистор 13 переходит из насыщенного состо ни в активный режим, что приводит к уменьшению , его коллекторного тока (тока делител 6 и .7) и далее к прекращению роста входного и выходного токов усилител 3 обратной св зи и тока нагрузки стабилизатора (при этом ток нагрузки ограничиваетс практически на уровне 1 ) . При дальнейшем уменьшении сопротивлени .нагруаки и„, начинает уменьшатьс , вызыва 14. reciprocally compensate for it), and the base current of the transistor 13 decreases as much as the current through the resistor 15 increases (since Ugj, and, consequently, the current of the resistor 16 still remains almost unchanged). When the current reaches the load (when it increases overload) of a predetermined threshold value, the transistor 13 goes from a saturated state to an active mode, which leads to a decrease in its collector current (divider current 6 and .7) and further to stop the growth of input and output currents of feedback amplifier 3 and current narrow stabilizer (the load current is substantially limited at level 1). With a further decrease in the resistance of the nagruaki and ", it begins to decrease, causing

ВЫХ- лгEXIT-lg

уменьшение тока через резистор 16, еще более глубокое запирание тран .зистора 13, усилител 3 и уменьшение тока нагрузки, что вызывает пропор-. циональное уменьшение Ug., тока резистора 16 и дальнейшее запирание транзистора 13. Этот процесс развиваетс регенеративно и приводит к быстрому и полному запиранию стабилизатора , пропаданию запиранию транзистора 12. Генератор 8 начинает вырабатывать импульсы запуска (длительностью пор дка миллисекунд ) ,. периодически (с периодом повторени пор дка дес тых долей секунды и секунд) включающие стабилизатор , - импульсы опроса нагрузки По окончании запускающего импульса сразу же срабатьюает защита и вык98495 .a decrease in the current through the resistor 16, an even deeper locking of the transistor 13, the amplifier 3, and a decrease in the load current, which causes a proportional. national reduction of Ug., current of resistor 16 and further locking of transistor 13. This process develops regeneratively and results in quick and complete locking of the stabilizer, loss of locking of transistor 12. Generator 8 begins to generate start-up pulses (with a duration of milliseconds),. periodically (with a repetition period of the order of tenths of a second and second) including a stabilizer, - load interrogation pulses After the termination of the triggering pulse, protection and release will start immediately.

лючает стабилизатор до по влени очередного импульса запуска и т.д. Поскольку скважность импульсов запуска весьма велика (100), средние 5 мощность и ток, потребл емые стабилизатором в аварийном режиме, значительно (как минимум на пор док) меньше мощности и тока, потребл емых им в режиме нормальной работы, чем 10 и определ етс эффективность защиты от перегрузок. После устранени или исчезновени перегрузки первый же очередной запускающий импульс вызывает восстановление UBHX )5 ревод стабилизатора в режим нормальной работы.Switches on the stabilizer until the next trigger pulse appears, etc. Since the duty cycle of starting pulses is very large (100), the average power and current consumed by the stabilizer in emergency mode are significantly (at least an order of magnitude) less power and current consumed by it in normal operation than 10 and the efficiency is determined overload protection. After elimination or disappearance of the overload, the first regular trigger pulse causes the restoration of the UBHX-5 stabilizer return to normal operation.

Дл обеспечени высокой эффективности регенеративного В1лключени стабилизатора при перегрузке величина падени напр жени на датчике тока при нормальном токе нагрузки выбираетс значительно меньше напр жени (0,6-0,9 В) перехода открытого транзистора 13 защиты и практически 25 равна 0,15-0,2 В, это позвол ет минимизировать потери напр жени и мощности на датчике тока, а следовательно , его габариты и вес.To ensure high efficiency of the regenerative B1 of the stabilizer during an overload, the magnitude of the voltage drop on the current sensor at a normal load current is chosen to be significantly less than the voltage (0.6-0.9 V) of the open protection transistor 13 and almost 25 is 0.15-0, 2 V, this minimizes the voltage and power losses at the current sensor, and therefore its dimensions and weight.

Дл повьш1ени КПД стабилизатора 2Q целесообразно увеличивать сопротивление делител 6 и 7 и резисторов 15 и 16, а следовательно, и междубазовое сопротивление (сопротивление промежутка ) однопереходного . . транзистора 13, величина которого у промышленных транзисторов не превышает 10 кОм). Дл этого используетс в качестве однопереходного транзистора 9 его двухтранзистор .,. ный аналог.To increase the efficiency of the stabilizer 2Q, it is advisable to increase the resistance of the divider 6 and 7 and the resistors 15 and 16, and, consequently, the interbase resistance (gap resistance) of the single junction. . transistor 13, the value of which in industrial transistors does not exceed 10 kΩ). For this, its two-transistor 9 is used as a single junction transistor. ny analogue.

Claims

1. A constant voltage stabilizer with self-protection against overloads, containing a control element connected by a power output to the input terminal, a feedback node connected by a common output to a common bus and consisting of a reference voltage source, an output voltage divider and a feedback amplifier connected by an output to the input control element, the trigger pulse generator, consisting of a single-junction transistor, resistor and capacitor, and the resistor and capacitor are connected in series, free the output terminal of the resistor is connected to the input terminal and to one of the bases of the single-junction transistor connected by the emitter to the junction point of the resistor and capacitor, and the free output of the capacitor is connected to the output terminal, disconnecting the transistor, connected by the collector to the emitter of the single-junction transistor, and the base to the second power output of the regulatory element, cast in that, in order to increase the efficiency of protection against overloads, a protection transistor, an isolation diode, a current sensor, the first and second resistors are introduced into it ry, and the protection transistor is connected by the emitter to another base of the single-junction transistor, to the input terminal of the reference voltage source and through a diode to the output terminal, the collector to the input · output of the output voltage divider, and the base to the connection point of the first and second resistors, free the output of the first resistor is connected to a common bus, and the second to the emitter of a trip transistor connected by the base to the first output of the current sensor, the second output of which is connected to the output terminal.

2. The stabilizer according to claim 1, characterized in that, in order to increase the efficiency, the trigger pulse generator is made on a two-transistor analog of a single-junction transistor, a capacitor, and a resistor.

>