SU1658134A1 - Устройство дл защиты источника электропитани от перегрузок по току - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение устойчивости и надежности устройства в работе. Устройство содержит ключ 1, датчик 2 тока, ключ 3, ограничительный резистор 4, формирователь 5 зар дного импульса, элемент 6 задержки, элементы И 7, формирователь 9 импульса отключени , пороговый узел 9, элемент И 10, блок 11 плавного включени  и ключ 12. Режим работы устройства определ етс  сигналами на выходах формирователей 5 и 8, После подачи входного напр жени  на защищаемый источник 13 блок 11 плавного включени  осуществл ет медленное открывание ключа 1. Пороговый узел 9 контролирует мгновенное значение мощности , рассеиваемой на ключе 1, а также его ток. Если эти параметры не превышают пороговых значений, то напр жение управлени  ключа 1 соответствует его насыщенному состо нию. В аномальных режимах источника 13 происходит процесс регулировани  мощности и тока ключа 1. При этом напр жение на ключе 1 не увеличиваетс  больше некоторого относительно малого значени , а его ток фиксируетс  на безопасном уровне. 1 ч.п. ф-лы, 2 ил. о (Л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в радиоэлектронной аппаратуре дл  ограничени  пусковых токов источников электропитани .

Цель изобретени  - повышение устойчивости и надежности устройства в работе.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства дл  защиты источника электропитани  от перегрузок по току; на фиг.2 - принципиальна  электрическа  схема используемого порогового угла.

Устройство содержит первый электронный ключ 1 (см. фиг. 1), датчик 2 тока, второй электронный ключ 3, ограничительный резистор 4, формирователь 5 зар дного импульса (ждущий мультивибратор ), элемент 6 задержки, первый элемент И 7, формирователь 8 импульса отключени  (ждущий мультивибратор ), пороговый узел (узел управлени  режимом работы) 9, второй элемент И 10, блок 11 плавного включени  с использующим конденсатором и третий электронный ключ 12. На схеме показаны также защищаемый источник 13 электо ел

00

со ропитани  и выводы 14 и 15 (шина нулевого потенциала) дл  подключени  его выходной цепи. Первый силовой вывод ключа 1 соединен с выводом 14 и одним из выводов ограничительного резистора 4. Первый силовой вывод ключа 3 подключен к другому выводу ограничительного резистора 4, а управл ющий вход - к пр мому выходу формировател  5 зар дного импульса. Датчик 2 тока включен между вторым силовым выводом ключа 1 и выводом 5. Входы элемента И 7 подключены к выходу элемента 6 задержки и инверсному выходу формировател  5 зар дного импульса, а выход - к входу формировател  8 импульса отключени . Вход измерени  тока порогового узла 9 соединен с выходом датчика 2 тока, а вход измерени  напр жени  - с выводами 14 и 15. Входы элемента И 10 подключены к выходу формировател  8 импульса отключени  и первому выходу порогового узла 9. Один, вход блока 11 плавного включени  подсоединен к выходу формировател  8 импульса отключени , другой вход через ключ 12 - к второму выходу порогового узла 9, а выход - к управл ющему входу ключа 1. Управл ющий вход ключа 12 соединен с пр мым выходом формировател  5 зар дного импульса. Второй силовой вывод ключа 3 соединен с выводом 15.

Пороговый узел 9 (см. фиг.2) включает транзисторы 16-18, стабилитрон 19 и резисторы 20-23. Базы транзисторов 16-18 взаимно подключены, коллекторы транзисторов 16 и 17 соединены соответственно через резисторы 20 и 21 с выводом дл  подключени  потенциального полюса источника вспомогательного напр жени  Е, коллектор транзистора 16 - с его базой, а эмиттер - с шиной нулевого потенциала, эмиттер транзистора 17 - непосредственно с эмиттером транзистора 18, через резистор 22 - с потенциальным выводом входа измерени  тока и через последовательно включенные стабилитрон 19 и резистор 23 - с потенциальным выводом входа измерени  напр жени , а коллекторы транзисторов 17 .и 18- с потенциальными выводами соот- ветственно первого и второго выходов данного узла.

Режим работы устройства дл  защиты источника 13 электропитани  от перегрузок по току определ етс  сигналами

5

0

5

0

5

0

5

0

5

на выходах формировател  5 зар дного импульса и формировател  8 импульса отключени , которые после подачи входного напр жени  Пвх устанавливаютс  в исходное состо ние, когда на выходе формировател  8 и на инверсном выходе формировател  5 действуют сигналы логической 1. Конденсатор блока 11 плавного включени  разр жен, ключи 1 и 3 закрыты. Подача напр жени  логической 1 на блок 11 плавного включени  приводит к медленному (дес тки микросекунд) увеличению напр жени  на его выходе. Это вызывает такое же медленное открывание ключа 1 без бросков его тока независимо от сопротивлени  нагрузки, так как на этапе запуска ключ 1 работает в режиме генератора тока. Пороговый узел 9, измер   напр жение на выводах 14 и 15, т.е. на ключе 1, и ток через него, формирует на первом выходе сигнал логической 1, если мгновенное значение мощности, рассеиваемой на ключе 1, или его ток превышает пороговое значение.

Если во врем  запуска указанные выше параметры не превышают пороговых значений, то напр жение управлени  ключа 1 увеличиваетс  и он входит в насыщение с минимальным падением напр жени .

i

Если же во врем  запуска мгновенное значение рассеиваемой на ключе 1 мощности или его тока превышает пороговые значени  (например, при активно-емкостном характере нагрузки), то на первом выходе порогового узла 9 формируетс  сигнал логической 1, который подаетс  на соответствующий вход элемента И 10. Поскольку на другом его входе в это врем  также присутствует сигнал логической 1,то этот же сигнал поступает на вход элемента 6 задержки и формировател  5 зар дного импульса. Формирователь 5 вырабатывает на пр мом выходе в течение времени t сигнал логической 1, на инверсном выходе - сигнал логического 0. При этом открываютс  ключи 3 и 12 и через защищаемый источник 13 электропитани  проходит дополнительный ток, определ емый падением напр жени  на ограничительном резисторе 4. Одновременно с этим с второго выхода порогового узла 9 через открытый- ключ 12 на первый вход блока

1 1 плавного включени  подаетс  сигнал , пропорциональный загрузке ключа по мощности. С этого момента сигнал на управл ющем входе ключа 1 прекращает монотонно нарастать. Начинаетс  процесс его регулировани , так что мгновенное значение мощности или тока не превышает пороговых значений.

По мере увеличени  напр жени  на защищаемом источнике 13 электропитани  напр жение на ключе 1 уменьшаетс  а его ток - увеличиваетс . При уменьшении напр жени  на ключе 1 до значени , равного напр жению стабилизации стабилитрона 19 в пороговом узле 9, ток ключа 1 увеличиваетс  до максимального значени , равного пороговому Ток же через ключ 3 уменьшаетс  вплоть до 0. При уменьшении тока ключа 1 ниже порогового значени  сигнал на первом выходе порогового узла 9 принимает значени  логического 0. После окончани  зар дного импульса ключи 3 и М закрываютс , ключ 1 входит в режим насыщени , а прохождение сигнала через элемент И 7 блокируетс  сигналом логического 0 на выходе элемента 6 задержки.

Если же к моменту окончани  зар дного импульса ток ключа 1 не уменьшаетс  ниже порогового значени , что свидетельствует о токовой перегрузке в защищаемом источнике 13 электропитани , на первом выходе порогового узла 9 и элемента 6 задержки удерживаетс  сигнал логической 1 и происходит запуск формировател  8 импульса отключени . При этом на врем  с закрываютс  ключи 1,3 и 12, а защищаемый источник 13 электропитани  отключаетс  от источника входного напр жени  U6X. Блокировка запуска формировател  5 зар дного импульса в это врем  производитс  подачей на один из входов элемента И 10 сигнала логического 0 с выхода формировател  8 импульса отключени .

При перегрузке в цепи защищаемого источника 13 электропитани  или его коротком замыкании напр жение на нем не увеличиваетс  больше некоторого относительно малого значени . При этом за врем  t напр жение на ключе 1 не уменьшаетс , а его ток, плавно нараста  от 0, фиксируетс  на некотором безопасном уровне.

Рассмотренный алгоритм работы защитного устройства устран ет импульсы

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сквозного тока черет ключ 1 как в режиме запуска при коротком -замыкании в нагрузке, так и при включении ключа 1 после окончани  запуска, когда напр жение на нем значительно больше напр жени  в насыщенном состо нии. Это предопредел ет повышенную надежность предлагаемого устройства в р боте .

i

В известном устройстве сквозной ток основного ключа значительно превышает пороговое значение. В св зи с этим при его включении имеют место ложные срабатывани  порогового узла, что снижает устойчивость работы устройства защиты в целом. В предлагаемом устройстве указанный недостаток устранен.

Claims (2)

1. Устройство дл  защиты источника электропитани  от перегрузок по току, содержащее первый ключ, первый силовой вывод которого соединен с первым выводом дл  подключени  выходной цепи защищаемого источника электропитани  и одним из выводов ограничительного резистора, второй ключ, первый силовой вывод которого подключен к другому выводу ограничительного резистора , а управл ющий вход - к пр мому выходу формировател  зар дного импульса, датчик тока, включенный между вторым силовым выводом первого ключа л вторым выводом дл  подключени  выходной цепи защищаемого источника электропитани , первый элемент И, входы которого подключены к выходу элемента задержки и инверсному выходу формировател  зар дного импульса, а выход - к входу формировател  импульса отключени , выполненный с первым выходом пороговый узел, вход измерени  тока которого соединен с выходом датчика тока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  устойчивости и надежности в работе , в него введены второй элемент И, блок плавного включени  и третий ключ, а пороговый узел снабжен входом измерени  напр жени  и вторым выходом, причем входы второго элемента II подключены к выходу формировател  импульса отключени  и второму выходу порогового узла, вход измерени  напр жени  которого соединен с выводами

дл  подключени  выходной цепи защищаемого источника электропитани , один из входов блока плавного включени  подключен к выходу формировател  импульса отключени , другой вход через третий ключ - к первому выходу порогового узла, а выход - к управл ющему входу первого ключа, управл ющий вход третьего ключа соединен с пр мым выходом формировател  зар дного импульса, а второй силовой вывод второго ключа - с вторым выводом дл  подключени  выходной цепи защищаемого источника электропитани .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что пороговый узел включает три транзистора, базы которых подключены друг к другу, коллекторы первого и второго транзисторов соединены соответственно через первый и второй резисторы с выводом

дл  подключени  потенциального полюса источника вспомогательного напр жени , коллектор первого транзистора - с его базой, а эмиттер - с шиной нулевого потенциала, эмиттер второго транзистора - с эмиттером третьего транзистора , через третий резистор - с потенциальным выводом входа измерени  тока и через последовательно включенные стабилитрон и четвертый резистор - с

5 потенциальным выводом входа измерени  напр жени , а коллекторы второго и третьего транзисторов - с потенциальч ными выводами соответственно первого и второго выходов данного узла.

S

ю

8

11

П

Ъ

Фиг.1

Т-,

Г/5

f f/f

20

V

Фиг. I