SU1310789A1

SU1310789A1 - D.c.power source with self-protection

Info

Publication number: SU1310789A1
Application number: SU843771258A
Authority: SU
Inventors: Юрий Семенович Федосимов; Константин Анатольевич Иванов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5181
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1987-05-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитани . Цель изобретени - повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий . При перегрузке больше максимально допустимой действует система ограничени выходного тока через ре гулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы с пороговыми усилител ми 7 и В. При коротком замыкании нагрузки через цепь 15 протекает максимальный ток. Включаетс генератор 6, формирующий короткие запускаюп1ие импульсы большой скважности, а светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. +Цёы)( сл со 00 соThe invention relates to electrical engineering, in particular to sources of secondary power supply. The purpose of the invention is to increase the reliability of self-protection against overloads and short circuits. When overloading is more than the maximum allowed, the system of limiting the output current through regulating 3 and matching 4 transistors with threshold amplifiers 7 and B operates. In the event of a short circuit of the load, maximum current flows through circuit 15. The generator 6 is turned on, which forms short starting pulses of high duty cycle, and the LED 16 indicates an overload. 1 hp f-ly, 1 ill. + Tsyy) (sl co 00 co

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к источникам питани , и может быть использовано в системах питани устройств автоматики и вычислительной техники.The invention relates to electrical engineering, in particular to power sources, and can be used in power supply systems of automation devices and computer technology.

Цель изобретени - повышение надежности самозащиты от перегрузок и коротких замыканий.The purpose of the invention is to increase the reliability of self-protection against overloads and short circuits.

На чертеже изображена электрическа схема источника питани посто нного тока с самозащитой.The drawing shows an electrical circuit of a DC power source with self-protection.

Источник питани содержит первую силовую шину 1, вл ющуюс выходной вторую силовую шину 2, подключенную к эмиттеру последовательного транзисторного регулирующего элемента 3, коллектор которого подключен к общей шине источника, база - к коллекторуThe power source contains the first power bus 1, which is the output second power bus 2, connected to the emitter of the series transistor regulating element 3, the collector of which is connected to the common source bus, the base to the collector

да все напр жение будет приложено к регулирующему элементу 3 (в нагрузке есть емкость, представл юща к,з. дл фронта напр жени ). На шине Г на,- 5 пр жение близко к нулю. Усилитель 5 обратной св зи за счет рассогласовани с опорным источником напр жени (-Ug) выдает с выхода отрицательное напр жение, что приводит к открыванию согласующего транзистора 4. Выходной ток регулирующего элемента 3 в этот момент ограничиваетс пороговым усилителем 7, а согласующего транзистора 4 - пороговым усилителем 8. За счет зар да врем задающей емкости генератора 6 запуска последний выдает низкий уровень напр гжени дл удержани ключа 13 управлени в закрытом состо нии. При этом приyes, all the voltage will be applied to the regulating element 3 (in the load there is a capacitance, which represents, z. for the voltage front). On the bus G, - 5, time is close to zero. The feedback amplifier 5, due to the mismatch with the reference voltage source (-Ug), produces a negative voltage from the output, which leads to the opening of the matching transistor 4. The output current of the regulating element 3 is limited at this moment by the threshold amplifier 7, and a threshold amplifier 8. By charging, the time of the driving capacitance of the start-up generator 6 produces a low voltage level for keeping the control key 13 in the closed state. At the same time

согласующего транзистора 4 противоположного типа проводимости, база по- помощи делител из резисторов 14,10,matching transistor 4 of the opposite conductivity type, the base of the help of the divider of resistors 14,10,

9 и 11 образуетс дополнительна подпитка большим уровнем напр жени с регулирующего элемента 3 базы порогового усилител 8, что эквивалентно9 and 11, an additional feed is formed by a high voltage level from the regulating element 3 of the base of the threshold amplifier 8, which is equivalent to

следнего подключена к выходу усилител 5 обратной св зи с входными цеп ми , генератор 6 запуска, а. также пороговый усилитель 7, пороговый усили25the latter is connected to the output of the feedback amplifier 5 with the input circuits, the start-up generator 6, a. also threshold amplifier 7, threshold force25

тель 8 с резисторами 9 и 10 в цепи ба:зы и резистивным датчиком. 11 тока в эмиттерной цепи, резистивный датчик 12 тока в эмиттерной цепи регулирующего элемента 3, ключ 13 управлени с резистором 14 в коллекторной цепи, элемент 15 измен емой проводимости . в основной цепи питани генератора запуска 6, выполненный на резисторе и цепочке из последовательно соединенных стабилитронов, параллельно од-35 цепи резисторов 14, 10, 9 и 11 наTel 8 with resistors 9 and 10 in the ba circuit and a resistive sensor. 11 current in the emitter circuit, a resistive sensor 12 current in the emitter circuit of the regulating element 3, a control key 13 with a resistor 14 in the collector circuit, a variable conductivity element 15. in the main supply circuit of the start-up generator 6, performed on a resistor and a chain of series-connected zener diodes, parallel to one-35 resistor circuit 14, 10, 9 and 11 on

ному из которых включен элемент 16 индикации о перегрузке выхода источника , выполненный на светодиоде и токоограничгительном резисторе. При этом пороговый усилитель 7 коллектором подключен к базе регулирующего элемента 3, эмиттером - к шине 2, базой - к резистивному датчику 12 тока . Пороговый усилитель 8 подключен коллектором к базе согласующего транзистора 4, эмиттером - к общей шине, базой через резистор 11 - к коллектору ключа 13 управлени , эмиттер которого подключен.к общей шине, коллектор через резистор 14 - к шине 2, а база - к выходу генератора 6 запуска , включенного по цеп м питани параллельно регулирующему элементу 3.Nomi of which is included the element 16 of the indication of the overload of the source output, performed on the LED and the current-limiting resistor. When this threshold amplifier 7 collector is connected to the base of the regulating element 3, the emitter to the bus 2, the base to the resistive current sensor 12. The threshold amplifier 8 is connected by a collector to the base of a matching transistor 4, an emitter to a common bus, a base through a resistor 11 to a collector of a control key 13 whose emitter is connected to a common bus, a collector through a resistor 14 to a bus 2, and the base to an output a start-up generator 6 connected along a power supply circuit parallel to the regulating element 3.

Источник питани посто нного тока с самозащитой работает следуюш ш образом .The self-protecting DC power supply operates in the following manner.

При включении источника питани дл фронта входного напр жени с. входа все напр жение будет приложено к регулирующему элементу 3 (в нагрузке есть емкость, представл юща к,з. дл фронта напр жени ). На шине Г на,- пр жение близко к нулю. Усилитель 5 обратной св зи за счет рассогласовани с опорным источником напр жени (-Ug) выдает с выхода отрицательное напр жение, что приводит к открыванию согласующего транзистора 4. Выходной ток регулирующего элемента 3 в этот момент ограничиваетс пороговым усилителем 7, а согласующего транзистора 4 - пороговым усилителем 8. За счет зар да врем задающей емкости генератора 6 запуска последний выдает низкий уровень напр гжени дл удержани ключа 13 управлени в закрытом состо нии. При этом приWhen turning on the power supply for the front of the input voltage with. the input voltage will be applied to the regulating element 3 (in the load there is a capacitance representing, z. for the voltage front). On tire G, the speed is close to zero. The feedback amplifier 5, due to the mismatch with the reference voltage source (-Ug), produces a negative voltage from the output, which leads to the opening of the matching transistor 4. The output current of the regulating element 3 is limited at this moment by the threshold amplifier 7, and a threshold amplifier 8. By charging, the time of the driving capacitance of the start-up generator 6 produces a low voltage level for keeping the control key 13 in the closed state. At the same time

помощи делител из резисторов 14,10,help divider from resistors 14,10,

большему напр жению на его базе, чем требуетс дл ограничени токов транзисторов 4 и 3. Пороговый усилитель 8 открьшаетс полностью как ключ, вызвав полное запирание согласующего 4 и регулирующего 3 транзисторов, т.е. при перегрузке или к.з. выхода источника на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах будет все напр жение питающего выпр мител . Поmore voltage at its base than is required to limit the currents of the transistors 4 and 3. The threshold amplifier 8 opens completely as a key, causing complete locking of the matching 4 and regulating 3 transistors, i.e. at overload or short circuit the output of the source on the regulating 3 and matching 4 transistors will be all the voltage of the rectifier supply. By

00

5five

00

5five

базе транзистора 8 образуетс положительна обратна св зь проходных элементов 3 и 4 с триггерным эффектом .The base of the transistor 8 is formed by the positive feedback of the passage elements 3 and 4 with the trigger effect.

До момента выдачи любого по очередности импульса с генератора 6 запуска транзисторы 3 и 4 всегда закрыты . С приходом импульса с генератора 6 ключ 13 управлени открьшаетс . Резистор 10 ключом 13 подключаетс к общей шине. Цепь положительной обратной св зи через резисторы 14 и 10 разрываетс . Транзисторы 3 и 4 выход т на режим ограничени выходного тока, поступающего на нагрузку. На последнюю подаетс сери токовьпх импульсов . Емкость нагрузки не успевает разр жатьс , и на ней начинает накапливатьс уровень напр жени . Источник за несколько циклов импульсов запуска с генератора 6 входит в режим стабилизации . Напр жение на нагрузке становитс номинальным, а на регулирующем элементе 3 снижаетс до номинальной величины дл режима стабилизации. За счет цепи 15 питание генератора б снижаетс до уровн , когда он практически не потребл ет ток и не возбуж- даетс .Until the issuance of any sequence of impulses from the start-up generator 6, transistors 3 and 4 are always closed. With the arrival of a pulse from the generator 6, the control key 13 opens. The resistor 10 is connected to the common bus by a switch 13. The positive feedback circuit through the resistors 14 and 10 is broken. Transistors 3 and 4 are set to limit the output current to the load. A series of current pulses is applied to the latter. The load capacity does not have time to discharge, and the voltage level begins to accumulate on it. The source for several cycles of start-up pulses from the generator 6 enters the stabilization mode. The voltage on the load becomes nominal, and on the regulating element 3 is reduced to the nominal value for the stabilization mode. Due to the circuit 15, the power supply of the generator b is reduced to a level when it consumes almost no current and is not energized.

При полном к. 3. коротком з-амыкании выхода источника нагрузка закорочена. Все напр жение выпр мител на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах и цеп х питани генератора 6. Через цепь 15 измен емой проводимости протекает максимальный ток питани (выбранный режимом токоограничивающего резистора). Внутреннее сопротивление основного источника питани генератора 6 мало по величине. Светодиод 16 сигнализирует о наличии перегрузки вьрсода источника. Генератор 6 работает и вьщает очень короткие импуль- сы большой скважности. Значит, при к.з. нагрузки все напр жение (в момент короткого импульса с.генерато- ра 6) будет на регулирующем 3 и согласующем 4 транзисторах, мощность на них максимальна (значительно, больше посто нно допустимой), но действует очень короткое врем с большой скважностью.With full k. 3. short s-amykanii source output load is shorted. The entire voltage of the rectifier is on the regulating 3 and the matching 4 transistors and the power supply circuit of the generator 6. The maximum supply current (selected by the current-limiting resistor mode) flows through a variable conductivity circuit 15. The internal resistance of the main power source of the generator 6 is small in magnitude. Led 16 indicates the presence of overload source source. The generator 6 operates and has very short pulses of high duty cycle. So, when k.z. load all voltage (at the moment of short pulse of generator 6) will be on regulating 3 and matching 4 transistors, their power is maximum (significantly, more permanently permissible), but it takes a very short time with a large duty cycle.

При перегрузке на выходе источни- ка больше максимально допустимой нагрузки (например, 15-20%) действует обычна система ограничени выходного тока через регулирующий 3 и согласующий 4 транзисторы пороговыми уси- лител ми 7 и 8. Цепь положительной обратной св зи через резисторы 14 и 10 не действует - не выключает транзисторы . 3 и 4, так как момент триг- герного выключени определ етс выбором резисторов 14 и 11. Мощность на регулирующем 3 и согласующем 4 элементах посто нна и лежит в пределах меньше максимально допустимой посто нной мощности When overloading at the source output is greater than the maximum permissible load (for example, 15-20%), the usual system of limiting the output current through regulating 3 and matching 4 transistors with threshold amplifiers 7 and 8 operates. Positive feedback through resistors 14 and 10 does not work - does not turn off transistors. 3 and 4, since the moment of the trigger off is determined by the choice of resistors 14 and 11. The power on the regulating 3 and matching 4 elements is constant and lies within less than the maximum permissible constant power

При дальнейшем росте перегрузкиWith further increase in overload

на выходе ограничение тока на регулирующем 3 и согласующем 4 элементах вызьюает большее падение напр жени (на нагрузке напр жение снижаетс , так как сопротивление ее стало, меньше ) , что вызьшает триггерный эффект выключени указанных элементов, так как по цепи резисторов 14 и 10 передаетс больший потенциал в базу вто- рого порогового усилител 8. Генератор 6 :срабатывает- и вьщает ик1пульс на ключ 13 управлени . Последний выключает цепь положительной обратной св зи, вызвав работу регулирующего элемента 3 и согласующего транзистора 4 в режим ограничени выходного тока. При этом напр жение на регулирующем элементе 3 составл ет лишь часть напр жени выпр мител (дл примера допустим 40-50%), а остальное напр жение падает на перегруженном выходе 1 источника - на нагрузке Генератор 6 при меньшем напр жении с элемента 3 вьщает длинньй по времени действи импульс малой -скважности примерно при той же частоте следовани . Увеличение длительности импульса генератора 6 происходит за счет увеличени времени разр да врем за- дающей емкости, так как значительно возрастает (по сравнению с полным питанием с выпр мител ) внутреннее сопротивление цепи разр ду из-за увеличенного сопротивлени основной цеп питани с элементов 15 измен емой проводимости. Сопротивление стабилитронов этой цепи значительно больше, когда ток через них значительно меньше номинального дл режима стабилизации , а стабилитроны выбраны повышенной мощности (0,3-1,0 Вт). В этом режиме работы самозащиты источника мощность в импульсе на регулирующем 3 и согласзтощем 4 элементах больше посто нно допустимой, но меньше максимальной импульсной, как это и требуетс по графикам областей максимальной мощности согласно техническим услови м транзисторов.at the output, the current limit on the regulating 3 and matching 4 elements causes a greater voltage drop (the voltage decreases at the load, since its resistance has become smaller), which triggers the triggering effect of turning off these elements, since a larger potential to the base of the second threshold amplifier 8. Generator 6: triggered and carries an impulse to control key 13. The latter turns off the positive feedback circuit, causing the operation of the regulating element 3 and the matching transistor 4 to the output current limiting mode. In this case, the voltage on the regulating element 3 constitutes only a part of the rectifier voltage (for example, 40-50% is admissible), and the rest falls on the overloaded output 1 of the source - on the load. The generator 6 with a lower voltage from the element 3 increases its length over the time of action of a low-impulse impulse at approximately the same frequency. The increase in the pulse duration of the generator 6 occurs due to an increase in the discharge time of the drive capacitance, since the internal resistance of the discharge circuit due to the increased resistance of the main power supply from the 15 variable elements increases significantly (compared to full power supply from the rectifier). conductivity. The resistance of the zener diodes of this circuit is much greater when the current through them is much less than the nominal one for the stabilization mode, and the zener diodes are chosen at an increased power (0.3-1.0 W). In this mode of self-defense of the source, the power in the pulse on the regulating 3 and according to 4 elements is more permanently permissible, but less than the maximum pulse, as required by the graphs of the areas of maximum power according to the technical conditions of the transistors.

При работе самозащиты в режиме, по выходу более близком к к.з., но не к.3.,импульс управлени с генератора 6 будет более коротким большей скважности, обеспечива при этом режим максимальных импульсных мощнос- |тей меньше предельно допустимых.When self-protection operates in a mode that is closer in output to the short-circuit, but not to 3., the impulse control from generator 6 will be shorter than the maximum duty cycle, while ensuring that the maximum impulse power mode is less than the maximum permissible.

Предлагаемый источник позвол ет повысить надежность самозащиты от перегрузок и к.з. коротких замыканий за счет оптимального поддержани (при включении) мгновенной и средней мощности регулирующего и согласующего транзисторов в зависимости от состо ни нагрузки (степени перегрузки ) .The proposed source allows to increase the reliability of self-protection against overloads and short-circuit protection. short circuits due to the optimal maintenance (when switched on) of instantaneous and average power of the regulating and matching transistors depending on the load condition (degree of overload).

Claims

1. Self-shielded DC power supply, containing po51

successive regulating element, matching transistor of opposite conductivity type with resistors in the base and collector circuits, starting generator on transistors of opposite conductivity, feedback amplifier with input circuits connected to the common output bus and the first power bus, the matching transistor being connected to the collector through a resistor to the control input of the regulating element, and the base through a resistor to the output of the feedback amplifier, I distinguish a (it is that, in order to increase the reliability, Introduced the first threshold amplifier with resistors in the base circuit and control switch, made on transistors of the same type

As the matching transistor, the second threshold amplifier on the transistor of the same conductivity type as the regulating element, variable conductivity element in the main supply circuit of the start-up generator, two resistive current sensors, the second power bus through the regulating element connected to the common output bus, the transistor of the second threshold amplifier is connected to the control input of the regulating element by the collector, to the second power bus by the emitter, and to the base through the resistor

Compiled by V. Baranov Editor E. Kopcha Tehred I.Popovich Proofreader A. Obruchar

Order 1890/44 Tirgsh 864Subscription

VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

15

Sh

107896

the emitter of the regulating element, the transistor of the first threshold amplifier, the collector is connected to the base of the matching transistor, emitter 5 to the common output bus, the base through the resistor to the emitter of the matching transistor and through another resistor to the collector of the transistor of the control key whose emitter is connected to the common bus, through the resistor to the second power bus, and the base through the resistor to the start generator output, the last of the power supply circuits is connected in parallel to the regulating element, with the emitter matching tr nzistora connected through a first resistive current sensor to a common output line and an emitter ,, regulating member through a second resistive current sensor - to the second power bus.

2. The source of claim 1, characterized in that the variable conductivity element contains a chain of series-connected resistors and zener diodes connected between the second power bus and the common bus, the common point of the resistor and zener diode connected to the 30 main power input of the start-up generator, and Parallel to one of the Zener diodes, a LED with a current limiting resistor is turned on.

20

25