SU1702351A1 - Стабилизатор посто нного напр жени с защитой от перегрузок - Google Patents

Abstract

-Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  питани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - расширение области использовани . Устройство содержит датчик 1 тока, регулирующий транзистор 2, измерительно- усилительный блок 3, первый и второй транзисторы 4,5 защиты, первый и второй резисторы 6,7, делитель 8 напр жени , стабилитрон 9. В устройство введены коммутиL Р рующий транзистор 10 и блокирующий блок 11. Запуск происходит следующим образом. При включении сигнал блокирующего блока 11, работающего только в начальный момент запуска, поддерживает транзистор 10 закрытым, устройство работает таким образом в режиме ограничени  тока. При нагрузке , не превышающей допустимую, устройство работает как обычный компенсационный стабилизатор. При перегрузке по току с блока 11 после запуска устройства не блокирует транзистор 10, пробиваетс  стабилитрон 9, через первый резистор 6 насыщаетс  транзистор 4, в результате регенеративного процесса транзисторы 4,5,10 фиксируютс  в открытом состо нии, а регулирующий транзистор 2 закрываетс . Таким образом устройство запускаетс  на любую емкостную нагрузку и обеспечивает максимальную скорость срабатывани  защиты в рабочих режимах, что позвол ет расширить область его использовани . 2 з.п.ф-лы, 4 ил. со с XI О ND 00 СЛ

Description

X

Фиг1

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питани  радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор посто нного на- пр жени , содержащий силовой регулирующий элемент, усилитель обратной св зи, источник опорного напр жени , резистор, датчик тока, транзистор защиты, резистив- ный делитель, усилительный транзистор и конденсатор.

Недостатком этого стабилизатора  вл етс  отсутствие в нем ограничени  рассеиваемой мощности на регулирующем элементе При перегрузках, что снижает его надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  стабилизатор посто нного напр жени  с защитой от перегрузок, содержащий последовательно включенные между выходным и входным си- левыми выводами резистивный датчик тока и регулирующий транзистор по схеме с общим коллектором, измерительно-усилительный узел, входами подключенный между выходным силовым выводом ы общей шиной, а выходом - к базе регулирующего транзистора, триггер защиты, выполненный на двух транзисторах разного типа проводимости , резистивном делителе напр же- ни , двух резисторах м стабилитроне, эмиттер первого транзистора соединен с входным силовым выводом, коллектор первого транзистора соединен через резистав- ный делитель с общей шиной, база первого транзистора соединена через второй резистор с коллектором регулирующего транзистора и через последовательно включенные первый резистор и стабилитрон - с коллектором второго транзистора и базой регул и- рующего транзистора, средн   точка резистивного делител  соединена с базой второго транзистора, эмитгер которого соединен с общей шиной.

Указанный стабилизатор защищен от перенапр жени  на входе w от перегрузки по току, что обеспечивает ограничение рассеиваемой мощности на ре гулирующем транзисторе. Однако он не запускаетс  в случае, если на его выход подключена на- грузка, емкость которой соизмерима (одного пор дка) с емкостью подключенной к его входу. Кроме того, дл  надежного запуска стабилизатора мощность источника, от которого он питаетс , должна быть ограииче- на сверху, что в некоторых случа х депэет невозможным его применение. Например, если в радиоэлектронном устройстве установлен дл  его питани  трансформатор, имеющий свободные обмотки, то использование этих обмоток совместно с данным ста- билизатором дл  питани  стабилизированным напр жением части радиоэлектронного устройства невозможно , если потребл ема  этой частью мощность во много раз ниже мощности, которую могут отдать свободные обмотки, так как в этом случае данный стабилизатор плохо запускаетс  на нагрузку,

Цель изобретени  - расширение области применени  стабилизатора.

Указанна  цель достигаетс , что в ста- бшшзагор посто нного напр жени  с защитой от перегрузок, содержащий последовательно включенные между входным л выходным силовым / выводами рези- стивйый датчик тока и регулирующий транзистор по схеме с общим коллектором, измерительно-усилительный блок, входами подключенный между выходным силовым выводом и общей шикой, а выходом к базе регулирующего транзистора, два транзистора защиты, два резистора, резистивный делитель напр жени  л стабилитрон, причем эмиттер первого транзистора защиты подключен к входному силовому выводу, его база - к первому выводу первого резистора м через второй резистор - к коллектору регулирующего транзистора, коллектор пер- soro транзистора защиты соединен с общей шиной через резистивный делитель напр жени , средн   точка которого соединена с базой второго транзистора защиты, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с первым выводом стабилитрона и с базой регулирующего транзистора, введены коммутирующий транзистор, коллектор которого подключен к второму выводу первого резистора, з эмиттер - к второму выводу стабилитрона, и блокирующий блок, включенный между входным силовым выводом и общей шиной, а выходом к базе коммутиру- нщего транзистора.

Блокирующий блок состоит из резистора и конденсатора, последовательно включенных между силовым и общим входами блокирующего блока, выход которого соединен с общей точкой резистора и конденсатора .

В блокирующий блок с целью увеличени  скорости срабатывани  защиты от пере- напр женип на входе стабилизатора может быть введен пороговый узел, включенный между общей точкой резистора и конденсатора и выходом блокирующего блока, входы которого соединены с- входами питани  порогового узла,

Кроме того, известны стабилизаторы посто нного напр жени  с триггерной за- щшой, позвол ющие запуск на емкостную

нагрузку, причем при запуске на емкостную нагрузку эти стабилизаторы работают в режиме ограничени  тока нагрузки, что положительно сказываетс  на их надежности.

Однако при перегрузке по току такие стабилизаторы переход т сначала в режим ограничени  тока нагрузки и лишь через некоторое врем , если перегрузка длительна , полностью отключаютс  от нагрузки.

Указанный недостаток наиболее сильно про вл етс  при запитывании измерительных цепей, в которых при запитке нестаби- лизированным напр жением может получитьс  неверна  информаци , не вно отличающа с  от ожидаемой.

При этом в предлагаемом стабилизаторе посто нного напр жени  с защитой от перегрузок введенные коммутирующий транзистор и блокирующий блок обеспечивают запуск стабилизатора в режиме огра- ничени  тока на любую емкостную нагрузку, при питании стабилизатора от источника сколь угодно -большой мощности, причем, если перегрузка по току стабилизатора возникает после запуска, триггерна  защита срабатывает мгновенно и стабилизатор полностью отключаетс  от нагрузки без перехода в режим ограничени  тока нагрузки.

На фиг. 1 изображена структурна  схема стабилизатора посто нного напр жени  с защитой от перегрузок; на фиг.2 - структурна  схема первого варианта блокирующего блока; на фиг.З - структурна  схема второго варианта блокирующего блока; на фиг.4 - структурна  схема порогового узла.

Стабилизатор посто нного напр жени  с защитой от перегрузок содержит рези- стивный датчик 1 тока, регулирующий транзистор 2. измерительно-усилительный блок 3, первый и второй транзисторы 4,5 защиты, первый и второй резисторы 6,7, резистив- ный делитель 8 напр жени , стабилитрон 9, коммутирующий транзистор 10, блокирующий блок 11.

Эмиттер первого транзистора 4 защиты соединен с входным силовым выводом стабилизатора и через резистивный датчик 1 тока с коллектором регулирующего транзистора 2. База первого транзистора 4 защиты соединена через первый резистор 6 с кол- лектором коммутирующего транзистора 10 и через второй резистор 7 - с коллектором регулирующего транзистора 2. Коллектор первого транзистора 4 защиты соединен с общей шиной через резистивный делитель 8 напр жени , средн   точка которого соединена с базой второго транзистора 5 защиты , эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с базой регулирующего транзистора 2, и через стабилитрон 9 с

эмиттером коммутирующего транзистора

10.Блокирующий блок 11 входами включен между входным силовым выводом и общей шиной, а его выход соединен с базой коммутирующего транзистора 10.

Блокирующий блок 11 предназначен дл  отключени  коммутирующего транзистора 10 в момент запуска стабилизатора. Блокирующий блок 11 по первому варианту содержит (фиг.2) резистор 15 и конденсатор

16,причем резистор 15 и конденсатор 16 включены последовательно между силовым и общим входами 12, 13 блокирующего блока 11, а обща  точка резистора 15 и конденсатора 16 присоединена к выходу 14 блокирующего блока.

Блокирующий блок по второму варианту , обеспечивающий большую скорость срабатывани  защиты от перенапр жени  на входе стабилизатора, содержит (фиг.З) резистор 15, конденсатор 16 и пороговый узел

17,причем резистор 15 и конденсатор 16 последовательно включены между силовым и общим входами 12, 13 блокирующего блока 11, обща  точка резистора 15 и конденсатора 16 подключена к информационному входу порогового узла 17, выход которого соединен с выходом блокирующего блока

11,силовой и общий входы питани  порогового узла 17 соединены соответственно с силовым входом 12 и общим входом 13 блокирующего блока 11.

В простейшем случае пороговый узел 17 может быть выполнен на базе двух транзисторов 24, 25 (фиг.4) и двух резисторов 23, 24, причем база первого транзистора 24 соедин етс  с информационным входом 18 порогового узла, коллектор первого транзистора 24 соединен с базой второго транзистора 25 и через первый резистор 22 - с силовым входом 20 питани , коллектор второго транзистора 25 соединен с выходом 19 порогового узла и через второй резистор 23 - с силовым выходом 20 питани , эмиттеры первого и второго транзисторов 24, 25 соединены с общим входом 21 питани .

Пороговый узел 17 работает следующим образом.

Если на информационном входе 18 присутствует напр жение меньше напр жени  отпирани  первого транзистора 24 ( -0,6 В), то второй транзистор 25 открыт и выход 19 порогового узла 17 соединен с общим входом 21 питани . Как только напр жение на информационном входе 18 достигнет напр жени  отпирани  первого транзистора 24, то второй транзистор 25 закроетс  и на выход 19 порогового узла поступит через второй резистор 23 напр жение с силового входа 20 питани .

Блокирующий блок 11 по второму варианту работает следующим образом. После подачи питани  на блокирующий блок 11 конденсатор 16 начинает зар жатьс  через резистор 15, пока напр жение на конденсаторе 16 не достигнет порога срабатывани  порогового узла 17- выход 14 блокирующего блока 11 пороговый узел соедин ет с общим входом 13 блокирующего блока. Как только напр жение на конденсаторе 16 до- Јтигнет порога срабатывани  порогового узла 17, пороговый узел 17 отключает выход 14 блокирующего блока 11 от его общего входа 13 и средин ет через резистор 23, наход щийс  внутри порогового узла 17, с силовым входом 12. Таким образом, после подачи питани  на блокирующий блок 11 на его выходе 14 присутствует некоторое врем  нулевой потенциал общей шины, а затем по вл етс  потенциал входного силового вывода.

Принцип действи  и работа остальных блоков, из которых состоит предлагаемый стабилизатор, известны.

Резистивным датчиком 1 тока может служить обычный резистор. Измерительно- усилительный блок 3 можно выполнить по известной схеме.

Предложенный стабилизатор при нагрузке , не превышающей допустимую, рабогает как обычный компенсационный стабилизатор непрерывного регулировани .

При увеличении тока нагрузки увеличиваетс  падение напр жени  на резистив- ном датчике 1 тока. При достижении тока нагрузки величины, равной порогу срабатывани  защиты з, падение напр жени  на резистивном датчике 1 тока возрастает на столько, что открываетс  первый транзистор 4, напр жение на его коллекторе резко возрастает. 8 результате открываетс  второй транзистор 5, напр жение на его коллекторе падает почти до нул . Регулирующий транзистор 2 закрываетс . Пробиваетс  стабилитрон 9, через переход база-эмиттер коммутирующего транзистора 10 начинает протекать ток, и коммутирующий транзистор 10 открываетс  (в рабочем режиме напр жение на выходе блокирующего блока 11, а следовательно, на базе коммутирующего транзистора 10, равно напр жению на входном силовом выводе ). Через первый резистор 6 и база-эмит- терный переход первого транзистора 4 защиты начинает протекать ток. Первый и второй транзисторы 4,5, коммутирующий .транзистор 10 фиксируютс  в открытом состо нии . Отключение стабилизатора от нагрузки происходит практически мгновенно без перехода в режим ограничени  тока нагрузки . Дл  того, чтобы стабилизатор снова подготовить к работе, необходимо на некоторое врем  сн ть входное напр жение UBx. Если входное напр жение DBX стабилизатора , работающего в режиме номинальной нагрузки, начинает возрастать и достигает величины, когда разность входного Unx и выходного напр жений Увых равн етс  сумме напр жени  пробо 

0 стабилитрона 9 DCT, напр жени  база-эмиттер коммутирующего транзистора 10 Ue экт и напр жени  база-эмиттер регулирующего транзистора 2 Убэрт

UBX - Овых UCT + ибзрт+ибэкт,(1)

5 то стабилитрон 9 пробиваетс . Через переход база-эмиттер коммутирующего транзистора 10 начинает протекать ток и он открываетс , в его коллекторной цепи также начинает протекать ток, и падение напр же0 ни  на втором резисторе 7 открывает первый транзистор 4 защиты, напр жение на его коллекторе резко возрастает, открываетс  второй транзистор 5 защиты, напр жение на его коллекторе падает почти до нул .

5 Регулирующий транзистор 2 закрываетс , а первый и второй транзисторы 4,5 и коммутирующий транзистор 10 фиксируютс  в открытом состо нии. Если блокирующий блок 11 выполнен по первому варианту (фиг.2), то

0 при выполнении услови  (1) защита срабатывает не сразу, а через некоторое врем , так как выход блокирующего блока 11, а следовательно, и база коммутирующего транзистора 10 шунтирована конденсато5 ром 16, стабилизатор терпит некоторое врем  напр жение на входе. Однако в этом случае переход в режим ограничени  тока не происходит, т.е. во врем  задержки срабатывани  защиты стабилизатор остаетс  в

0 режиме стабилизации напр жени . Если перегрузка кратковременна, срабатывани  защиты не происходит. Если блокирующий блок выполнен по второму варианту (фиг.З), то срабатывание защиты происходит прак5 тически мгновенно, так как в этом случае выход блокирующего блока 11 не шунтирован конденсатором 16. Дл  того, чтобы стабилизатор снова подготовить к работе, необходимо на некоторое врем  сн ть вход0 ное напр жение U8x.

Запуск стабилизатора на емкостную нагрузку происходит следующим образом. После по влени  на эходном силовом выводе напр жени  в цепи регулирующего транзи5 стора 2 начинает протекать ток нагрузки, который в начальный момент а результате зар да емкости нагрузки достигает порога срабатывани  защиты 1з, Первый и второй транзисторы 4,5 защиты открываютс . Регулирующий транзистор 2 закрываетс . Однако коммутирующий транзистор 10 остаетс  закрытым, так как потенциал на выходе блокирующего блока 11 в начальный момент запуска стабилизатора такой, что не позвол ет открытьс  коммутирующему транзи- стору 10. Поэтому., как только ток в цепи регулирующего транзистора 2 спадает ниже порога срабатывани  защиты, первый и второй транзисторы 4,5 закрываютс  и регулирующий транзистор 2 снова открываетс , Далее, работа  таким образом в режиме ог- раничени  тока нагрузки, стабилизатор выходит на рабочий режим, после чего на выходе блокирующего блока 11 по вл етс  напр жение, равное напр жению на вход- ном силовом выводе стабилизатора, в результате чего в дальнейшем коммутирующий транзистор 10 не преп тствует триггерному срабатыванию защиты.

При использовании блокирующего бло- ка 11 по первому варианту (фиг.2) условие надежного запуска стабилизатора следующее; врем  зар да конденсатора 16 через резистор 15 до напр жени  Uc, равного сумме напр жени  пробо  стабилитрона 9 Ост, напр жени  база-эмиттер коммутирующего транзистора 10 Убэкт и падени  напр жени  на эмиттер-коллекторном переходе открытого второго транзистора 5 защиты 1)кэт2

Uc UcT + U63KT + UK3T2,(2)

было больше времени достижени  рабочего напр жени  на выходном силовом выводе стабилизатора.

При использовании блокирующего блока 11 по второму варианту (фиг.З) условие надежного запуска стабилизатора следующее: врем  зар да конденсатора 16 через резистор 15 до напр жени  порога срабатывани  порогового узла 17 должно быть больше времени достижени  рабочего Напр жени  на выходном силовом выводе стабилизатора.

Таким образом, предлагаемый стабили- затор запускаетс  на любую емкостную нагрузку , так как врем  зар да конденсатора 16 можно регулировать в широких пределах , далее предложенный стабилизатор запускаетс  на емкостную нагрузку от источника сколь угодно большой мощности. Все это позвол ет значительно расширить область применени  предлагаемого стабилизатора , одновременно обеспечива  максимальную скорость срабатывани  защиты в рабочих режимах.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Стабилизатор посто нного напр жени  с защитой от перегрузок, содержащий последовательно включенные между входным и выходным силовыми выводами рези- стивный датчик тока и регулирующий транзистор по схеме с общим коллектором, измерительно-усилительный блок, входами подключенный между выходным силовым выводом и общей шиной, а выходом - к базе регулирующего транзистора, два транзистора защиты, два резистора, резистивный делитель напр жени  и стабилитрон, причем эмиттер первого транзистора защиты подключен к входному силовому выводу, его база - к первому выводу первого резистора и через второй резистор - к коллектору регулирующего транзистора, а коллектор первого транзистора защиты соединен с общей шиной через резистивный делитель напр жени , средн   точка которого соединена с базой второго транзистора защиты, эмиттер которого соединен с общей шиной , а коллектор - с первым выводом стабилитрона и с базой регулирующего транзистора, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области использовани , в него введены коммутирующий транзистор, коллектор которого соединен с вторым выводом первого резистора, а эмиттер - с вторым выводом стабилитрона, и блокирующий блок, входными выводами подключенный между выходным силовым выводом и общей шиной, а выходным выводом - к базе коммутирующего транзистора.
2. 2.Стабилизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и- й с   тем, что блокирующий блок состоит из резистора и конденсатора, последовательно включенных между силовым и общим входами блокирующего блока, выход которого соединен с общей точкой резистора и конденсатора.
3. 3.Стабилизатор по п. 1. о т л и ч а ю щ и- й с   тем, что, с целью увеличени  скорости срабатывани  защиты от перенапр жени  на входе, в блокирующий блок введен поро- гозый узел, включенный между общей точкой резистора и конденсатора и выходом блокирующего блока, входы которого соединены с входами питани  порогового узла.

   ФиаЗ