SU1746370A1 - Устройство дл защиты источников питани - Google Patents

Abstract

Использование: в источниках вторичного питани  дл  питани  радиоэлектронной аппаратуры в безопасном режиме работы силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напр жений. Сущность изобретени : устройство содержит силовой транзистор 1, делитель напр жени  на резисторах 2 и 3, управл ющий транзистор 4, источник 5 тока. В устройство введены нелинейный датчик 6 тока и элемент 7 смещени . При напр жении с датчика 6 тока большем порогового значени  и при малых значени х напр жени  коллектор - эмиттер (кэ) транзистора 1 открываетс  транзистор 4, что приводит к ограничению выходного тока. При увеличении напр жени  кэ транзистора 1 часть этого напр жени  суммируетс  с напр жением датчика 6, и ограничение тока наступает при меньших значени х тока нагрузки. 4 ил. сл С l & со 3 Фиг/

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  во вторичных источниках питани  радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство дл  защиты силовых транзисторов от перегрузок, содержащее делитель входного напр жени , линейный датчик тока и нелинейный датчик коллекторного напр жени  силового транзистора и дифференциальный усилитель.

Недостатком устройства  вл етс  сложность нелинейного датчика коллекторного напр жени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  устройство дл  защиты источника питани  от токовых перегрусок при включении нагрузки , содержащее силовой транзистор, эмиттер которого через последовательно соединенные первый резистор и нагрузку подключен к шине нулевого потенциала источника питани , база силового транзисто- ps подключена к коллектору управл ющего транзистора, эмиттер которого подключен к общей точке соединени  первого резистора и нагрузки, база транзистора управлени  подключена к первому выводу второго резистора и через третий резистор (представл ющий делитель напр жени ) - к эмиттеру силового транзистора, между коллектором и базой которого подключен источник тока, коллектор силового транзистора подключен к источнику питани .

В этом устройстве с ростом напр жени  между коллектором и эмиттером силового транзистора возрастает напр жение на базе управп ющего транзистора, что вызывает уменьшение тока базы силового транзистора и, следовательно, его выходного тока. Характеристика ограничени   вл етс  линейной с отрицательным наклоном.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что оно не может обеспечить без- опасный режим работы силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напр жений, так как его максимальный выходной ток находитс  в линейно падающей зависимости от коллекторного напр жени  силового транзистора, а дл  непрееышени  максимальной рассеиваемой мощности эта зависимость должна быть близкой к гиперболической.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности путем обеспечени  безопасности режима работы силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напр жений.

Цель достигаетс  тем, что в устройство дл  защиты источников питани , содержащее управл ющий транзистор, коллектор

которого подключен к точке соединени  выхода генератора тока управлени  и базы силового транзистора, а база - к выходу делител  напр жени , включенного параллельно переходу коллектор - эмиттер силового транзистора, введены нелинейный датчик тока и элемент смещени , при этом к одному выводу нелинейного датчика тока подключен эмиттер силового транзистора и

0 делитель напр жени , а к другому один из выходных выводов и первый вывод элемента смещени , второй вывод которого подключен к эмиттеру управл ющего транзистора.

5Сопоставительный анализ с известным

устройством показывает, что предлагаемое устройство отличаетс  наличием новых блоков: нелинейного датчика тока, элемента смещени  и их св з ми с остальными эле0 ментами схемы.

На фиг.1 представлена принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример выполнени  нелинейного датчика тока с несколькими изломами ха5 рактеристики ограничени ; на фиг.З - вариант датчика тока на транзисторе; на фиг.4 - область нормальной работы силового транзистора (крива  1).

Кроме того, на фиг.4 представлена зави0 симость максимального тока нагрузки от напр жени  коллектор - эмиттер силового транзистора при работе с линейным датчиком тока (крива  2) и зависимость максимального тока нагрузки от напр жени 

5 коллектор - эмиттер силового транзистора при работе с нелинейным датчиком тока по схеме фиг.1 или 3 (крива  3) и по схеме фиг,2 (крива  4).

Устройство защиты источников питани 

0 (фиг. 1) содержит силовой транзистор 1, коллектор которого соединен с входом устройства и делителем напр жени  на первом 2 и втором 3 резисторах, средней точкой подключенным к базе управл ющего трзнзи5 стора 4. Коллекторна  цепь управл ющего транзистора соединена с базой силового транзистора 1 и через последовательно включенный источник 5 тока с входом устройства . Эмиттер силового транзистора 1

0 соединен с вторым выводом резистора 3 делител  напр жени  и входом нелинейного датчика 6 тока, выход которого соединен с одним из выходных выводов устройства и через последовательно включенный эле

5 мент 7 смещени  - с эмиттером управл ющего транзистора 4.

Нелинейный датчик 6 тока вып чкен на диоде 8, включенном параллельно резистору 9, и последовательно соединенном с этой цепочкой резисторе 10.

Вариант выполнени  нелинейного датчика 6 тока, содержащего диоды 11 и 12 и последовательно включенные резисторы 13-16, позвол ет получить несколько изломов на характеристике ограничени , т.-е. бо- лееточную апроксимацию гиперболической кривой, приведен на фиг.2.

На фиг.З приведен вариант выполнени  датчика тока на резисторах 17 и 18, составл ющих базовый делитель, и резисторе 19, включенном последовательно в коллекторную цепь транзистора 20.

Устройство дл  защиты источников тока работает следующим образом.

Пока падение напр жени  на датчике 6 тока не превышает порогового значени  ипоруправл ющий транзистор 4 закрыт и не вли ет на работу силового транзистора 1. Когда же напр жение датчика тока превысит пороговое значение, транзистор 4 открываетс  и начинаетс  ограничение выходного тока. Эта картина наблюдаетс  при малых напр жени х UKS силового транзистора 1. При увеличении напр жени  1)кэ часть этого напр жени  К11кэ (где К- коэффициент передачи делител , образованного резисторами 2 и 3) суммируетс  с напр жением датчика 6 и ограничение тока поступает при меньших значени х тока нагрузки. Из услови  ограничени 

Unop Ui + Шкэ ,

где Ui - напр жение снимаемое с датчика 6 тока с учетом значений Ui lorp (R9 + Rio) дл  малых токов;

Ui lorp Rio Uq дл  больших токов, где lorp ограничиваемое значение тока нагрузки;

Rg и Rio - сопротивление резисторов 9 и 10 соответственно;

Uq - падение напр жени  на открытом диоде 8,

определим значение максимального тока нагрузки при малых значени х

иэ

Ua t-KU

кэ

Rio а также при больших значени х икэ

U

про

KU

кэ

огр Rs+Rio

Из приведенных выражений дл  1ОГр видно, что крутизна спада iorp больше при мзлых значени х UKS- Точку излома, т.е. перехода от крутого участка характеристики к более пологому можно определить из выражени 

с учетом того, что в точке излома Ug 1ОГр

Rg.

Применив более сложную схему датчика тока (фиг.2), можно получить характеристику ограничени , состо щую из трех отрезков (две точки излома), а при подборе элементов из четырех отрезков (три точки излома), что позвол ет более точно апрокси- мировать гиперболическую кривую.

Если, например, Ri3 R4 Re, то координаты точек излома дл  датчика по схеме фиг.2 определ ютс  по формулам:

Перва  точка: Ik Я13%14

UK3

и -им i Ris + Ri64

Unop-Uq(1 + R13+R14)

20

о.Ug R13

Втора  точка; Ik-,R « .

(R13 + R14)R14

25 Unop-Uq 1+R(1+gg)

30 Треть  точка: Ik + г

Unop-Uqft+ g + p)

К

5

Таким образом, в предлагаемом устройстве можно обеспечить широкий диапазон выходных токов и напр жений, гарантиру  „ невыход режима работы силового транзистора за пределы безопасной области(кри- , вые 3 и 4 на фиг.4).

Нелинейный датчик тока (фиг.З) работает как и диодный на фиг,1 с одной точкой с излома. Роль резистора 19 в нем может выполн ть сопротивление перехода коллектор

-эмиттер транзистора 20. Точно так же роль резистора 10 в варианте датчика б на фиг.1 может выполн ть дифференциальное со« противление открытого диода 8.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  защиты источников питани , содержащее управл ющий транзистор , коллектор которого подключен к точке соединени  выхода генератора тока управлени  и базы силового транзистора, а база

   -к выходу делител  напр жени , включенного параллельно переходу коллектор - эмиттер силового транзистора, отличающеес  тем, что, с целью повышени 

   надежности путем обеспечени  безопасности режима работы силового транзистора в широком диапазоне выходных токов и напр жений , в него введены нелинейный датчик тока и элемент смещени , при этом к одному выводу нелинейного датчика тока

   подключен эмиттер силового транзистора и делитель напр жени , а к другому один из выходных выводов и первый вывод элемента смещени , второй вывод которого подключен к эмиттеру управл ющего транзистора.

   J Jif«OX i

   ltK9J

   1