SU526866A1 - Стабилизатор напр жени с защитой от перегрузки по току - Google Patents

Description

1

Изобретение .предназначено дл  использовани  при настройке и исследовании предельных режимов и параметров электроиных схем с высокочастотными и сверхвысокочастотными п о л упр о в о д н н к ов ы м и п р и б ор а м и.

Известны стабилизаторы напр жени  с защитой от перегрузки по току, содержащие датчик перегрузки по току, выполненный в виде включенного через дополнительное сопротивление параллельно калиброванному сопротивлению туннельного диода, цепь Обратной св зи между выходом датчика перегрузки по току, включенного последовательно в выходную цепь, и входом регулирующего триода, состо щую из электронного «люча-усилител , соединенного через полупроводниковый диод с входом триггера с автоматическим смещением , второй электронный ключ-усилитель и переключатель.

Недостатки известных хстройств - система повторного включени , инерционность цепи обратной св зи и, Как следствие этого, возможность разрушени  нагрузки во врем  переходного процесса при включении.

Цель изобретени  - повышение надежности защиты чувствительной « превышению тока нагруз ки.

Это достигаетс  тем, что в предлагаемом стабилизаторе второй вход триггера с автоматическим смещением св зан с его источником

питани  через электрическую цепь включени , содержащую резистор и последовательно соединенные полупроводниковый диод, переключатель и конденсатор, а параллельно выходу второго электронного ключа-усилител  включена электрическа  цепь, состо ща  из последовательно соединенных резистора, шунтированного полупроводниковым диодом, и конденсатора .

На чертеже представлена принципиальна  схема предлагаемого стабилизатора напр жени  с защитой от перегрузки по току.

Схема содержит входные клеммы 1, 2, выходньге клеммы 3, 4, последовательный стабилизатор напр жени  5, датчик перегрузки по току 6, блОК стабилизированных напр жений 7 дл  питани  элемептов, из которых состоит цепь обратной св зи; последовательный стабилизатор напр жени  содержит составной регулирующий триод, который состоит из кас .кадно включенных транзистора 8 и транзистора 9, высокочастотного дроссел  10, шунтированного полупроводниковым диодом 11; датчик перегрузки но току содержит туннельный диод 12, включенный через дополнительный резистор 13 параллельно калиброванному сопротивлению , состо щему из резистора 14 и переменного резистора 15; цепь Обратной св зи содержит последовательно соединенные электронный ключ-усилитель 16 на транзистоpax 17 и 18, св заниьи через полупр01водн ко вый диод 19 с базой транзистора 20 тригге ра 21 iC а втоматичеокнм смеш,ением, у которо го база второго травзистора 22 св зала через электрическую цепь 23 включени  с источнико ,м питали  триггера с автоматическим смещением , а 1коллектор второго траизистора св за-н с входом второго электронного ключа-усилител  24 иа каокадно включенных траизисторах 25 и 26; электрическую день 27, котора  состоит из последовательно включеиных резистора 28, шунтироваиного полупроводниковым диодом 29, и конденсатора 30; электрическа  цепь включени  содержит последовательно 1включен ные полупроводниковый диод 31, переключатель 32 и конденсатор 33, резистор 34, конденсаторы 35, 36. Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом. ТоК от источника носто нного стабилизированного напр жени , подключенного к входным клем.мам 1 и 2 стабилизатора напр жени  с защитой от перегрузки по току, протекает через клемму 1, составной регулиоующий триод последовательного стабилизатора 5 напр жени , клемму 3, нагрузку, котора  подключаетс  к выходным клеммам 3 и 4, клем .му 4, датчик перегрузки по току 6 п клемму 2. При нарастании вышеуказанного тока до величины предельно допусти.мого тока в нагрузке срабатывает датчик перегрузки по току . Эффект срабатывани  датчика перегрузки по току заключаетс  в увеличении напр жени  на туннельном диоде 12 в резу.тьтате скачкообразного перехода режима ра.боты его с первой восход щей ветви вольт-амперной характеристики на вторую. Скачкообразное изменение режима работы туннельного диода 12 обусловлено дополнительным рези стором 13 и происходит в момент достил ени  пикового то«а на первой .восход щей ветви вольт-амперной хара ктеристики. Величина пикового тока пр мо пропорциональна величине предельно допустимого тока в нагрузке. От ношение величин сопротивлени  дополнительного резистора 13 и внутреннего сонротивлени  туннельного диода 12 на первой восход щей ветви вольт-амперной характеристики должно быть в пределах от 6 до 10. Пеобходима  величина пропорциональности между величиной пикового тока туннельного диода 12 и величиной предельно допустимого тока в нагрузке устанавливаетс  в процессе регулировани  датчика перегрузки по току 6 с помощью переменного резистора 15. Величина предельно допустимОГО тока в нагрузке не может быть больше величины предельно допустимого тока через транзистор 9 составного регулирующего триода- последовательного стабилизатора напр жени  5, так как на. величину этого тока подбираетс  величина резистора 14 калиброванного сопротивлени  датчика перегрузки по току. ОкачкоОбразное увеличение напр жени  на туннельном диоде 12 открывает по базе транзистор 17 электронного ключа-усилител  16. Транзистор 17 подбираетс  такого типа, чтобы напр жение открывани  его по база-эмиттерному переходу бьи.о больше напр жении при пиковом токе па первой восход щей ветви вольт-а.мнерной характеристики туннельного диода 12, но меньше напр жени , которое устанавливаетс  на туннельном диоде 12 после срабатывани  датчика перегрузки по току. В момент открывани  по базе транзистора 17 напр жение падает на 1коллекторе его относительно эмиттера и закрывает но базе транзистор 18. Скачком увеличившеес  напр жение на коллекторе запертого по базе транзистора 18передаетс  через полупроводниковый диод 19на первый вход триггера 21 с автоматическим смещением, т. е. на базу транзистора 20, который открываетс . При этом триггер 21 с автоматическим смещением перебрасываетс  из одного устойчивого состо ни  в другое с запиранием по базе транзистора 22. Полупроводниковый диод 19 служит дл  предотвращени  повторного вк.тючени  после выключени  предлагаемого стабилизатора. Скачок напр жени  на выходе триггера 21 с автоматическим смещением, т. е. на коллекторе запертого по базе транзистора 22, передаетс  на базу трапзистора 25 второго электронного ключа-усилител  24. Каскадное включение транзистора 25 с транзистором 26 дает возможность увеличить усиление по току, входное сопротивление и напр жение открывани  второго элект1ронного ключа-усилител  24, т. е. уменьшить шунтирование плеча триггера 21 с автоматическим смещением, что способствует надежной его работе. Транзистор 25 открываетс  по базе и открывает транзистор 26, на коллекторе которого напр жение падает до величины меньщей одного вольта. Следовательно, на базе транзистора 8 составного регулирующего триода последовательного стабилизатора напр жени  5 устанавливаетс  то же самое напр жение, что и на коллекторе транзистора 26. Это приводит к запиранию составного регулирующего триода последовательного стабилизатора напр жени . Папр женне на нагрузке и датчике перепрузки по току 6 уменьшаетс  до нул . Запираетс  но базе транзистор 17 и открываетс  по базе транзистор 18 электронного ключа-усилител  16. Скачком уменьшаетс  напр жение на коллекторе относительно эмиттера транзистора 18, но оно не проходит на первый вход триггера 21 с автоматическим смещением благодар  полупроводниковому диоду 19. Триггер 21 с автоматическим смещением остаетс  в том же устойчивом состо нии, которое соответствует запертому состо нию последователього стабилизатора напр жени  5. Конденсатор 30 электрической цепи 27 разр жаетс  через резистор 28 и транзистор 26 второго электронного ключа-усилител  24. Стабилизатор напр жени  с защитой от пеегрузки по таку может нахопитьс  в выключенном состо нии до тех лор, пока оператор с помощью переключател  32 не за1мкнет электрическую цепь 23 включени . В -момент замыкани  контактов переключател  32 происходит ока,чО:К напр жени  «а базе транзистора 22 в результате того-, что зар д Конденсатора 33 р вен нулю и зар дный ток его по базовой цепи транзистора 22 максимален. Этот скачок напр жени  на базе транзистора 22 перебрасывает триггер 21 с автоматическим см-ещенисм в другое устойчивое состо ние, соответствующее открытому состо нию -последовательното стабилизатора 5 напр жени . При этом транзистор 22 открываетс , и напр жение на .коллекторе его относительно эмиттера уменьшаетс , закрываетс  второй электронный ключ-усилитель 24, и нарастающее по экспоненциальному закону напр жение на коллекторе транзистора 26 благодар  зар жающемус  через открытый полупроводниковый диод 29 и базовую цепь транзистора 8 конденсатору 30 открывает составной регулирующий триод последовательного стабилизатора напр жени  5.

Выбор величины емкости конденсатора 33 ограничен тем, что, с одной стороны, врем  зар да конденсатора 33 должно быть соизмеримо с временем переходного процесса при переходе триггера 21 с автоматическим смещением из одного устойчивого состо ни  в другое , а с другой стороны, обеспечивалось надежное вклЮчение предлагаемого стабилизатора при одноразовом замыкании переключател  32 электрической цепи 23 включени . Наиболее простым и близким к оптимальному решению вопроса о выборе величины емкости конденсатора 33  вл етс  равенство величин емкости конденсатора 33 и емкости конденсатора 35 или 36 (величины емкостей конденсаторов 35 и 36 одинаковы). Однако величина конденсатора 33 может быть выбрана в пределах от 0,7 до 2,0 величины емкости конденсатора 35 или 36. При этом будет надежное и одноразовое включение предлагаемого стабилизатора . Чтобы зар женный конденсатор 33 при замкнутой цепи 23 включени  не преп тствовал перебросу триггера 21 с автоматическим смещением из одного устойчивого состо ни  в другое в момент прихода на первый вход его сигнала выключени , в электрическую цепь 23 включени  введен полупроводниковый диод 31.

При необходимости включени  параллельно защищаемой электронной схеме блокировочного конденсатора дл  закорачивани  высокочастотных колебаний на выходных клеммах

предлагаемого стабилизатора вопрос о величине емкости его должен решатьс  на основании конкретных условий. Основным требованием при выборе величины емкости блокировочного конденсатора  вл етс  не превышение максимально допустимой накопленной в конденсаторе энергии, котора  пр мо пропорционально зависит от величины емкости конденсатора .

Во многих случа х дли расчета величины емкости блОКировочного конденсатора можно пользоватьс  ниже приведенной формулой, котора  дает несколько заниженную величину емкости блокировочного конденсатора, но

обеспечивает надежную защиту нагрузки предлагаемым стабилизатором:

С С-- - ,

где С - величина емкости блокировочного конденсатора:

/-предельно допустимый ток через нагрузку;

Г - врем  переходного процесса при выключении стабилизатора;

- напр жение питани  дл  защищаемой нагрузки.

Формула и 3 о б р е т е н и  

Стабилизатор напр жени  с защитой от перегрузки по току, содержащий датчик перегрузки но току, выполненный в виде включенного через дополнительное сопротивление параллельно калиброванному сопротивлению туннельного диода, цепь обратной св зи между выходом датчика перегрузки по току, включенного последовательно в выходную цепь, и входом регулирующего триода, состо щую из электронного ключа-усилител , соединенного через полупроводниковый с входом триггера с автоматическим смещением , второй электронный ключ-усилитель и переключатель , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с

целью повышени  надежности защиты чувствительной к превышению тока нагрузки, второй вход триггера с автоматическим смещением св зан с его источником питани  через электрическую цепь включени , содержащую

резистор и последовательно соединенные полупроводниковый диод, переключатель и конденсатор , а параллельно выходу второго электронного ключа-усилител  включена электрическа  цепь, состо ща  из последовательно

соединенных резистора, шунтированного полунроводниковым диодом, и конденсатора. Г9 D.I -- VM ULJi-hrj 5