SU1707610A1 - Устройство дл токовой защиты источника вторичного электропитани посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к чектоотехни- ке. в част ноет и к источникам Бторим. огоэлек- тропи эни  радиоэлектронной агтаратуры. Цель - повышение стабильности порога срабатывани  при изменении температуры окружающей среды. Б устройстве используИзобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано дл  защиты стабилизаторов и преобразователей напр жени  посто нного тока от перегрузки по току. Известны линейные стабилизаторы напр жени  посто нного тока с устройствами защиты от перегрузок по току. Недостаток этих устройств заключаетс  в большом дрейфе порога срабатывани  защиты при изменении температуры окружающей среды. етс  токова  защита, настроенна  по классическому принципу с применением рези- стивчого датчика тока и защитного транзистора, воспринимающего выходной сигнал датчика и шунтирующего при своем открытии бззэ-эмиттернь и перевод регулирующего транзистора, закрыва  последний. В устройство введены дополнительный полупроводниковый переход, одноименный по проводимости с переходом бзза-змиттер защитно о т р нзистрра. и узел пр мого смещени  . экг..1 последовательно с дополнительным переходом. Пг.и этом выходной сигнал датчика y jt/a суммируетс  спадением напр жени  н дс-псп-ч -ельном переходе. Б услори х одпнакориго температурного дрейфа нзпр жениг г.с. тсгните-ь- нг.гс перехода и перед-од бззз-зг-н .ттер .зщи г огл гранлисторз за соответстсу- Ю1,Јй ксмпьнсации г-;ш. йенно улучшаетс  стабильность ПОРОГЕ срабать:вгки  защити. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. Известны также импульсные стабилизаторы и преобразователи напр жени  посто нного тока с встроенной защитой от перегрузок потоку. Источники питани , выполненные с известной защитой, также имеют нестабильный порог срабатывани  защиты, особенно при изменении температуры окружающей среды. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство защиты от пеоегрузок по току, в котором сравниваетс  падение напр жени  на переходе база-эмиттер регулиЬл С XI О XI о ;о

Description

рующего транзистора и на датчике тока с падением напр жени  на резисторе, включенном между базами регулирующего транзистора и транзистора защиты, и переходе база-эмиттер транзистора защиты.

Недостаток этого устройства заключаетс  в том, что при стабильных резисторах датчика тока и делител  напр жени , к которому подключена база транзистора защиты , стабильность порога срабатывани  защиты при изменении температуры окружающей среды зависит от температурного дрейфа переходов база-эмиттер регулирующего транзистора и транзистора защиты. Так как в качестве регулирующего транзистора и транзистора защиты используютс  транзисторы, разные по типу и по мощности , то из-за разного температурного дрей- Фа переходов база-эмиттер этих транзисторов порог срабатывани  от перегрузки по току значительно мен етс  при изменении температуры окружающей среды .

Кроме того, отсутствует возможность использовани  этого устройства в источниках питани , у которых одна шина питани   вл етс  общей дл  подключени  входного напр жени  питани  и нагрузки. При изменении температуры окружающей среды измен етс  ток, подаваемый в цепь управлени  регулирующего транзистора, мен етс  ток, протекающий через защитный транзистор в режиме перегрузки, мен етс  падение напр жени  на резисторе, включенном в цепь защитного транзистора, измен етс  порог срабатывани  защиты.

Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности порога срабатывани  при изменении температуры окружающей среды .

Поставленна  цепь достигаетс  тем, что в устройство дл  токовой защиты источника вторичнего электропитани  посто иногото- кз, содержащее тока, включенный последовательно в одну из выходных шин дл  подключени  источника электропитани , защитный транзистор, эмиттер которого через узел обратного смещени  соединен с первым выводом датчика тока, а коллектор -с цепью блокировки управл ющего органа источника электропитани , делитель напр жени , первый крайний вывод которого подключен к другой выходной шине дл  подключени  источника электропитани , а промежуточный - к базе защитного транзистора , в него введены полупроводниковый переход, одноименный по проводимости с переходом база-эмиттер защитного транзистора, и узем пр мого смещени , включенный послрд этелм-ю с полупроводниковым переходом, один из выводов которого соединен с вторым крайним выводом делител  напр жени , а другой - с вторым выводом датчика тока.

На фиг.1-3 показаны схемы включени  предлагаемого устройства соответственно в линейном стабилизаторе, в импульсном стабилизаторе и в преобразователе напр жени .

0 Стабилизатор (фиг. 1) содержит датчик 1 тока, защитный транзистор 2, узел 3 обратного смещени , выполненный на резисторе, делитель напр жени  на резисторах 4 и 5, полупроводниковый переход 6, узел 7 пр 5 мого смещени  и управл ющий орган, включающий в себ  схему 8 сравнени  и регулирующий элемент на транзисторе 9. В качестве полупроводникового перехода 6 используетс  переход база-эмиттер транзи0 сторз.

Импульсный стабилизатор напр жени  посто нного тока (фиг.2) содержит датчик 1 тока, защитный транзистор 2. узел 3 обрэт- ногосмещени , выполненный на резисторе,

5 делитель напр жени  на резисторах 4 и 5, полупроводниковый переход 6, выполненный на диоде, узел 7 пр мого смещени  и управл ющий орган, включающий в себ  широтно-импульсный модул тор 8, транзи0 стор 9. дроссель 10, диод 11. конденсатор 12. На узел 3 обратного смещени  подаетс  ток от стабилизатора тока, выполненного на транзисторе 13,стабилитроне 14 и резисторах 15 и 16.

5 Преобразователь напр жени  посто нного тока (фиг.З) содержит датчик 1 тока, защитный транзистор 2. узел 3 обратного смещени , делитель напр жени  на резисторах 4 и 5. полупроводниковый переход б,

0 узел 7 пр мого смещени , выполненный с использованием стабилизатора тока, и управл ющий орган, включающий в себ  широтно-импульсный модул тор 8, преобразователь напр жени  на конденса5 торах 9 и 10. трансформаторе 11, транзисторах 12 и 13 и выпр митель 14.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Сравниваютс  суммы напр жений на датчике 1 тока и переходе б и на резисторе

0 4. переходе база-эмиттер защитного транзистора 2 и узле 3 обратного смещени . При отсутствии перегрузки по току защитный транзистор 2 закрыт и не вли ет на работу стабилизатора.

5 При увеличении тока нагрузки выше заданного значени  увеличиваетс  падение напр жени  на датчике 1 тока, через резистор 4 на базу транзистора 2 защиты подаетс  открывающий потенциал, транзистор 2

открываетс , при незначительном падении напр жени  на узле 3 обратного смещени  шунтируетс  переход база-эмиттер транзистора 9, транзистор 9 закрываетс , уменьшаютс  выходное напр жение U и закрывающий потенциал, подаваемый че- ерз резистор 5 на базу транзистора 2, транзистор 2 удерживаетс  е открытом состо нии при небольшом токе нагрузки. Включение узла 3 обратного смещени  в цепь эмиттера транзистора 2 позвол ет получить небольшое обратное дл  транзистора 2 смещение, при этом падение напр жени  на резисторе А, переходе база-эмиттер транзистора 2 и уз/ia З обратного смещени  поддерживаетс  несколько больше, чем напр жение на дополнительном переходе 6. Когда падение: напр жени  на резисторе 4, переходе база-эмиттер транзистора 2 и узле 3 обратного смещени  становитс  равным падению напр жени  на переходе 6 и датчике 1 тока, происходит ограничение тока, протекающего через защитный транзистор 2. часть тскз управлени  упр всегда подаетс  на транзистор 9. Этого небольшого тска уг-р.:еки  достаточно дл  открывани  тр н/истора Q и ьосС1 оЧГ-ВЛенИР ВЫХОД 0 0 НГ npPxeHi P I-.3

выходе стабилиг ;сга гн. еле сн ти  перегрузки по току

Аналогично. есг И при f-vK -.i-и т-.ии- лизаторз первым ст-гьч зло;.irt-..i транзистор 2. г pi- л°с:и/ еч;ч . .- оезист-чч; 4, переводе база-э-мпе, т: ..г.торз 2 узле 3 обратное гл-т-щ-::.-; г -.л:. чи  апрч- жени , разного напг.  н- г-ереход С и датчике 1 тока, -рсрслгдит .-.--рзьи с-ние тока через транзистор 2, част., тскз лзнич поступает на транзистор S, транзистор 9 открываете расте напр жение н выходе г.тгбнлиз тс-.па. р истор 5 HS базу транзистора 2 or ;.-рыр.сЧ. л , потенциал, транзистор 2 зз рь веетс , и стабилизатор входит е рзжим стабилизации напр жени .

Напр жение источника обратного сме- .щени  определ етс  из формулы

UcM-Un-ибэз.(1)

где UCM - напр жение узлз обратного смещени ;

Un падение напр жени  нэ переходе 6;

ибэз - напр жение перехода база-эмиттер защитного транзистора 2.

Если в качестве узла 3 обратного смещени  используетс  резистор, то номинал резистора определ етс  из соотношени 

о Un-U6 S Кз -

1) Пр

(2)

где lynp - ток управлени , пос у; эющий от схемы S управлени  на регулирующий элемент .

Устройство (фиг.2) работает следующим образом,

Сразнивзютс  суммы напр жений на переходе 6 и датчике 1 токз и на резисторе 4, переходе база-эмиттер защитного фан0 зистора 2 и уаел 3 обратной св зи. Защитный транзистор 2 включаетс  и работает, как правило, при очень малы;: токах и коллектора. В соответствии с входными характеристиками транзисторов напр жение

5 переход  база-эмиттер защитного транзистора 2, при котором открываетс  зтот i ран- зистор 2, может быть меньше, чем напр жение на переходе 6. Включение узла 3 обратного смещени  позвол ет при вклю0 чении стабилизатора удерживать защитный транзистор 2 п закрытом состо нии и обеспечить аыход стабилизатора в режим стаби- напр жени .

Падение напрл.гни  н  узле 3 обрз но5 го сг- .ещеми  5ь 5прде-С-Ч пор дка 0.1-0.3 В. При ; iсутстви; г.&рогр / зкп по току пз ,06хСЛ. - - Vii-; р з;щн1г Г: J ТрПН.-Н.С D3

2 нахс;.:пс° -од pf DcTKt-iM смещен,. Tpanjiic Op 2 ;-;- рыт и не в ч нг;

9 с абил затора

При увелг ,.- ---:: нз- :, . t с. ;;.. .-:;. -;.1Я уа- -:-г -. -.; - Д /ние ,+...:, :г х,.г. 1 тс1: .сч

р-з - Г :- .о1с  :--а L;. ;-:;TH -.:.,,:.:. .- :. j- ,,-40,: S. jj-..f.r-s i-- ; . JB, .: :,j i 3 . нг, T isiir- .r.C p . -.;- ..,. ;- ;  ;;ь ход с H3 ir-r cr i :- UH и 3Ј-: L--r.irCui. потс-- ..;,:., гс да-.а MO.й че; ез рйзнст-р Ь нг.

0 трсс-л.ч лор I . трэ-.з Стор 2 удерхиип: сч в QV.с-- С -4 сос Охкии, широтнс-импул сный

м-; / ./.- .,:: 3 . Гч:тып  ;т i -Гг ы ;ч-чи- мзльчой длительности, умэньшастс - ощ- нс сть р„г.ссиг,аиик на транзисторе 9. После

5 сн ти  перегрузки уменьшаете падение напр жени  н датчике 1 тока.тр; .стор2 защиты закрьч.зетс  за счет напр жение об- ратно(о смещени  от узла 3 шнротно-им- г.ульсныи модул тор 8 и стабилизатор

0 вход т е РЙХИМ стабилизации напр жени , вы/.однсе напр жение стабилизатора вос- станослиьзстс .

Напр жение источника обратного смещени  определ етс  по формуле (1).

5Устройство показанное нэ фиг.З, работает аналогично устройству на фиг.2.

Сравниваютс  суммы напр жений нэ переходе 6 и датчике 1 тока и резисторе 4,

переходе база-эмиттер защитного транзистора 2 и узле 3 обратного смещени . В момент подачи на стабилизированный преобразователь напр жени  защитный транзистор 2 за счет напр жени  узла 3 обратного смещени  закрыт и не вли ет на работу преобразовател .

При отсутствии перегрузки по току защитный транзистор 2 также закрыт, и преобразователь работает в режиме стабилизации напр жени . При увеличении тока нагрузки выше заданного значени  увеличиваетс  падение напр жени  на датчике 1 тока, защитный транзистор 2 открываетс , сигнал с транзистора 2 подаетс  на ширстно-импульсный модул тор 8, уменьшаетс  ширина рабочих импульсов, подава- змых на транзисторы 12 и 13, уменьшаютс  выходное напр жение 1)н и закрывающий потенциал,подаваемый через резистор 5 на транзистор 2, транзистор 2 удерживаетс  в открытом состо нии, обеспечива  минимальную ширину управл ющих импульсов широтно-импульсно о модул тора 8, минимальный ток нагрузки и минимальную мощность на преобразователе. При сн тии перегрузки уменьшаетс  паден-ие напр жени  на датчике 1 тока, транзистор 2 закрываетс  за счет напр жени  узла 3 обратного смещени , ширстно-импульсный модул тор 8 и преобразователь вход т в режим стабилизации напр жени , напр жение на выходе стабилизатора восстанавливаетс . Таким образом, обеспечиваютс  надежное включение стабилизированного преобразовател , ограничение тока и мощность рассе ни  на преобразователе при перегрузке по току и восстановление режима стабилизации выходного напр жени  после сн ти  перегрузки.

Напр жение узла 3 обратного смещени  определ етс  по Формуле (1).

Узел 7 пр мого смещени  обеспечивает стабилизированный ток. достаточный дл  делител  напр жени  на резисторах А и 5 и питани  перехода 6.

В линейном стабилизаторе, выполненном с устройством защиты по схеме фиг.1, при изменении температуры окружающей среды ток срабатывани  защиты измен етс  в пределах ±10% от значени , установленного в нормальных услови х, что значительно точнее в сравнении с известными схемами.

Схемы защиты, приведенные на фиг.2 и 3, обеспечивают повышен.-,е точности порога срабатывани  защиты в несколько раз по сравнению с известными схемами защиты, поэтому надежность импульсных стабилизаторов и преоОо зс -.чтелей нэпр жени 

также повышаетс . Надежность импульсных стабилизаторов и преобразователей напр жени  с предложенной схемой защиты выше и в св зи с тем, что предлагаема 

схема защиты обеспечивает уменьшение мощности рассе ни  на ключевых элементах в режиме короткого замыкани  на выходе источника питани  в сравнении с известными схемами.

0 При подаче смещени  на переход 6 через резистор (фиг.1 и 2) и изменении напр жени  питающей сети напр жение на дополнительном переходе 6 может незначительно мен тьс . При подключении перехо5 да б к стабилизатору тока (фиг.З) и обеспечении на этом переходе б стабилизированного тока смещени  напр жение на переходе 6 сохран етс  стабильным. Поэтому порог срабатывани  защиты в схеме на

0 фиг.З более стабилен, чем в схемах на фиг.1 и2.

При стабилизации напр жени  узла 3 обратного смещени  (фиг.2) за счет подачи тока на резистор 3 от стабилизатора тока на

5 транзисторе 13. стабилитроне 14 и резисторах 15 и 16, стабильность порога срабатывани  защиты также улучшаетс .

При использовании в качестве перехода 6 перехода бэза-эмиттертранзистора, одно0 типното с защитным транзистором 2 (фиг.1), обеспечиваетс  примерно одинаковый температурный дрейф перехода 6 и перехода база-эмиттер защитного транзистора 2. Таким образом, при одинаковых температур5 ных дрейфах напр жений перехода 6 и перехода база-эмиттер защитного транзистора 2 улучшаетс  стабильность порога срабатывани  устройства.

Размещение дополнительного перехо0 да, однотипного с переходом база-эмиттер защитного транзистора, в одном корпусе с защитным транзистором позвол ет обеспечивать одинаковый температурный режим полупроводникового перехода и перехода

5 база-эмиттер защитного транзистора, уменьшить разброс температурного дрейфа между этими переходами, за счет этого улучшаетс  стабильность порога срабатывани  устройства и повышаетс  надежность вто0 ричного источника питани ,

За счет более стабильного порога срабатывани  устройства о широком диапазоне температур и уменьшени  мощности рассеивани  на регулирующем элементе

5 при перегрузке по току значительно повышаетс  надежность источников вторичного электропитани  посто нного тока.

Эффективность предложенной схемы по сравнению с известными заключаетс  и в том, что она универсальна, применима с

любыми типами регулирующих транзисторов в линейных и импульсных стабилизаторах и в преобразовател х напр жени , в том числе и в источниках электропитани , имеющих общую шину дл  подключени  входного напр жени  питани  и нагрузки.

Ни одна из указанных схем защиты не обладает такой универсальностью.

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  токовой защиты источника вторичного электропитани  посто нного тока, содержащее датчик тока, включенный в одну из выходных шин дл  подключени  источника электропитани , защитный транзистор, эмиттер которого через узел обратного смещени  соединен с первым выводом датчика тока, а коллектор - с цепью блокировки управл ющего органа источника электропитани , делитель напр жени , первый крайний вывод которого подключен к другой выходной шиме дл  подключени  источника электропитани , а промежуточный вывод - к базе защитного

   транзистора, отличающеес  тем. что, с целью повышени  стабильности порога срабатывани  при изменении температуры окружающей среды, в него введены полупроводниковый переход, одноименный по проводимости с переходом база-эмиттер защитного транзистора, и узел пр мого смещени , включенный последовательно с полупроводниковым переходом, один из

   выводов которого соединен с вторым крайним выводом делител  напр жени , а другой - с вторым выводом датчика тока.
2. 2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что узел пр мого смещени  выполнен с использованием стабилизатора тока.
3. 3. Устройство поп.1,отличающее- с   тем. что полупроводниковый переход и переход база-эмиттер защитного трэнзи- стора однотипны по конструкции.
4. 4. Устройство поп.1.отличающее- с   тем, что полупроводниковый переход и защитный транзистор размещены в одном корпусе.

   фие.1

   %