SU744521A1

SU744521A1 - Overload-protected voltage stabilizer

Info

Publication number: SU744521A1
Application number: SU782588840A
Authority: SU
Inventors: Алексей Владимирович Воробьев; Александр Владимирович Спиридонов
Original assignee: Предприятие П/Я М-5619
Priority date: 1978-03-13
Filing date: 1978-03-13
Publication date: 1980-06-30

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ (54) VOLTAGE STABILIZER WITH PROTECTION

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питани аппаратуры различного назначени , выполненной а транзисторах и интегральных схемах.The invention relates to electrical engineering and can be used as a secondary power source for equipment of various purposes, made in transistors and integrated circuits.

Известен стабилизатор, который содержит последовател ьно регулирующий элемент , включенный между первой входной в первой выходной клеммами, схему управлени , входы которой подключены к первой выходной и общей клеммам, а выход к управл ющему электроду последовательнора регулирующего элемента и устройствй импульсного запуска, входы которого соединены с первой входной и общей клеммами а выходы - со схемой управлени {Ij. .A stabilizer is known which contains a sequentially regulating element connected between the first input to the first output terminals, a control circuit whose inputs are connected to the first output and common terminals, and an output to the control electrode of a sequence of the regulating element and a pulse trigger device whose inputs are connected to the first input and common terminals and the outputs - with the control circuit {Ij. .

Его существенным недостатком вл етс низка чувствительность защиты от верегрузок и значительна нестабильность ее порога срабатывани при воздействи х внешних факторов (температура, напр жение питани ). Известный стабилизатор имеет защиту лишь бт сильных (многократных) та ковых перегрузок и короткого замыканий на выходе. При небольщих перегрузках по току (в 1,05-3 раза), превышающих величину максимального рабочего тоКа стабиОТ ПЕРЕГРУЗКИIts essential disadvantage is the low sensitivity of the protection against overloads and the considerable instability of its threshold of response under the influence of external factors (temperature, supply voltage). The known stabilizer is protected only by a bit of strong (multiple) such overloads and short circuits at the output. In case of small current overloads (1.05-3 times) exceeding the value of the maximum operating current of the OVERLOAD

лизатора, регулирующий элемент подвергаетс значительным перегрузкам по току и мощности , стабилизатор потребл ет значительный аварийный ток,the regulator element undergoes significant overcurrent and power overloads; the stabilizer consumes significant emergency current,

Наиболее близким к изобретению по тех5 нической сущности вл етс стабилизатор, I содержащий регулирующий элемент, подключенный одним выводом к входной клемме , вторым через резистивиый датчик тока - к выходной клемме, а управл ющим электродом -т к выходу узла управлени , состо tO: щего из усилител посто нного тока, параметрического стабилизатора на опорном стабилитроне и делителе выходного напр женн , соединенного входами с выходной и общей клеммами, узел импульсного запуска, подсоединенный входами к входной и общей The closest to the invention in its technical essence is a stabilizer, I containing a regulating element connected by one output to the input terminal, the second through a resistive current sensor to the output terminal, and the control electrode to the output of the control unit tO: a DC amplifier, a parametric stabilizer on the reference Zener diode and an output voltage divider connected by inputs to the output and common terminals, a pulse trigger node connected by inputs to the input and common

Г5 клеммам, а выходом - к дополнительному входу узла управлени , последовательную цепь из дроссел защиты и туннельного дио да, подключенную параллельно резистивиому датчику тока, и транзистор защиты |2j.G5 to the terminals, and the output to the auxiliary input of the control unit, a series circuit of protection dronesses and a tunnel diode, connected in parallel with a resistive current sensor, and a protection transistor | 2j.

2t При возиикновении перегрузки о току регулирующий элемент г|ереходит в импульсный режим работы, периодически отключа и подключа нагрузку к источнику питани . При этом длительности открытого и закрытого состо ни регулирующего элемента близки друг к другу, что приводит к значительным его перегрузкам по мощности, обуславливает больщие величины потребл емоготока и выходного напр жени в аварийном режиме, поскольку на выходе всегда имеетс емкость.2t If overcurrent arises, the regulating element r | goes to pulsed operation, periodically disconnecting and connecting the load to the power source. At the same time, the durations of the open and closed state of the regulating element are close to each other, which leads to significant power overloads, causing large values of current consumption and output voltage in emergency mode, since there is always a capacity at the output.

Указанные недостатки значительно ухудщают надежность КПД и тем самым существенно ограничивают применение данного стабилизатора напр жени .These drawbacks significantly impair the reliability of the efficiency and thus significantly limit the use of this voltage regulator.

Цель изобретени - устранение перегрузки и последовательного регулирующего элемента по мощности и уменьшение тока, потребл емого в аварийном режиме.The purpose of the invention is to eliminate overload and a serial regulating element in power and reduce the current consumed in emergency mode.

Постабленна цель достигаетс тем, что в стабилизатор напр жени с защитой от перегрузки дополнительно введен релаксационный генератор, выполненный на однопереходном транзисторе и конденсаторе, причем базы однопереХодногО транзистора подключены параллельно опорному стабилитрону пар а метрического стабилизатора, а управл ющий электрод через конденсатор соединен с выходной клеммой, а дроссель защиты снабжен дополнительной обмрткой, подключенной к базо-эмиттерному переходу транзистора защиты, коллектор-эмиттерный переход которого включен между упправл ющим электродом однопереходногр транзистора и общей клеммой.This goal is achieved by additionally introducing a relaxation generator into a voltage regulator with overload protection, made on a single junction transistor and a capacitor, with the base of a single junction O transistor connected in parallel to the reference zener diode of a metric stabilizer, and the control electrode is connected to an output terminal through a capacitor and the protection choke is equipped with an additional sidewire connected to the base-emitter junction of the protection transistor, the collector-emitter junction of which It included between about uppravl odnoperehodnogr gate electrode of the transistor and the common terminal.

На чертеже приведена принципиальна схема предлаг аемого стабилизатора.The drawing shows a schematic diagram of the proposed stabilizer.

Стабилизатор напр жени с защитой от перегрузки содержит регулирующий элемент 1. подключенный одним выходом к входной клемме 2, вторым через рёзистивный датчик 3 тока К выходной клемме 4, а управл ющим электродом к выходу узла 5 управлени , образованного усилителем 6 посто нного тока, параметрическим стабилизатором на опорном стабилитроне 7 и резисторе 8 и делителем выходного напр жени на резисторах 9 и 10, соединенных входами с выходной 4 и общей II клеммами узел 12 импульсного запуска подсоединен входами к входной 2 и общей 11 клеммам, а выходом к дополнительному входу узла 5 управлени , последовательную цепь из дроссел 13заЩ,иты и туннельного диода 14, подклюгенную параллельно резистивному датчику 3 тока, релаксационный генератор 15 на однопереходном транзисторе 16 и конденсаторе 17 и транзистор 18 защиты, причем база однопереходного транзистора 16 по)1ключена параллельно опорному стабилитрону 7 параметрического стабилизатора, управл ющий электрод соединен через конденсатор 17 с выходной 4, а через коллектор-эмиттерный переход транзистора 18 защиты с общей шиной 11, дополнительна обмотка дроссел 13 за щиты соединена с базоэмнттериым переходом транзистора 18 защиты , к выходной 4 и общей И клеммамThe overvoltage protection overvoltage regulator contains regulating element 1. connected to output terminal 2 by one output, second through resistive current sensor 3 to output terminal 4, and control electrode to output of control unit 5 formed by direct current amplifier 6, parametric stabilizer on the reference Zener diode 7 and the resistor 8 and the output voltage divider on the resistors 9 and 10 connected by the inputs to the output 4 and the common II terminal a pulse starting node 12 is connected by inputs to the input 2 and the common 11 terminals, and the output home to the auxiliary input of the control unit 5, a series circuit of Drossel 13 SAS, ity and tunnel diode 14, connected parallel to the resistive current sensor 3, the relaxation generator 15 on the single junction transistor 16 and the capacitor 17 and the protection transistor 18, with the base of the single junction transistor 16 in) 1 switched off parallel to the reference Zener diode 7 of the parametric stabilizer, the control electrode is connected through the capacitor 17 to the output 4, and through the collector-emitter junction of the protection transistor 18 to the common bus 11, On the winding of the droplets 13 behind the boards is connected to the baso-enterance transition of the protection transistor 18, to the output 4 and the common AND terminals

подключены нагрузка 19 и конденсатор 20 фильтра.connected load 19 and the capacitor 20 of the filter.

Стабилизатор напр жени работает следующим образом.The voltage regulator operates as follows.

В нормальном режиме работы падениеIn normal operation, drop

напр жени на резистивном датчике 3 тока меньше напр жени туннельного диода 14 и его рабоча точка находитс на первой восход щей ветви вольт-амперной характеристики . При возникновении перегрузки по току падение напр жени на резист вномthe voltage on the resistive current sensor 3 is less than the voltage of the tunnel diode 14 and its operating point is on the first upstream branch of the current-voltage characteristic. If an overcurrent occurs, the voltage drop across the resist

датчике 3 тока увеличиваетс пропорционально току нагрузки и при превышении им величины напр жени пика туннельного диода 14 рабоча точка последнего попадает на участок отрицательного сопротивлени current sensor 3 increases in proportion to the load current and when it exceeds the voltage value of the peak of the tunnel diode 14, the operating point of the latter falls into the negative resistance section

вольт-амперной характеристики. Благодар индуктивности дроссел защиты в контуре, образованном туннельным Диодом 14, дросселем 13 защиты и резистивным датчиком 3 тока возникают релаксационные коле1бани с частотой пор дка дес тков-и сотен килогерц и длительностью, исчисл емой единицами и дес тками микросекунд. Частотэ генерируемых импульсов задаетс величиной индуктивности основной обмотки дроссел 13 защиты, а длительность и скважностьcurrent-voltage characteristics. Due to the inductance of the throttle protection in a circuit formed by a tunnel Diode 14, a choke 13 of protection and a resistive current sensor 3, relaxation cavities occur with a frequency of about ten and hundreds of kilohertz and a duration in units and tens of microseconds. The frequency of the generated pulses is determined by the inductance of the main winding of the protection drossel 13, and the duration and duty cycle

J оп|:)едел ютс величиной тока перегрузки (величиной падени напр жени на резистийном датчике 3 тока). С дополнительной обмотки дроссел 13 разнопол рные импульсы напр жени указанной частоты и длительности поступают на вход транзистора 18J op |:) are accumulated by the magnitude of the overload current (the magnitude of the voltage drop on the resistance current sensor 3). From the additional winding of the drossel 13, the alternating voltage pulses of the specified frequency and duration are fed to the input of the transistor 18

защиты, периодически отпира и запира его. Релаксационный генератор 15 после некоторой задержки, определ емой временем зар да конденсатора 17 импульсами коллекторного тока транзистора 18 до заданного protection, periodically unlocking and locking it. The relaxation generator 15 after a certain delay, determined by the charging time of the capacitor 17 by the pulses of the collector current of transistor 18 to the given

J порогового напр жени , вырабатывает имйульс напр жени , выдел ющийс на резисторе 8. Амплитуда этого импульса, практически равна пороговому напр жению генератора Uni,,., определ етс суммой номииа;1Ы1огр напр жени на резисторе 8 иJ of the threshold voltage produces a voltage impulse generated on the resistor 8. The amplitude of this pulse is almost equal to the threshold voltage of the generator Uni ,,., Is determined by the sum of the nomia; 1 Hot the voltage across the resistor 8 and

в напр жени в лючени бднЬпереходного транзистора 16. Это значит, что амплитуда генерируемого импульса всегда буДет заведомо больше номинального напр жени на резисторе 8, что приводит к запиранию опорj ного стабилитрона 7 и усилител 6 посто нного тока, а следовательно и регулирующего элемента 1. При этом выходное напр жение Uebix умейьщаетс до ур1овн срабатывани Токовой самозащиты стабилизатора, после чего усилитель 6 пос.-о ннрго тока и регу« лирующий элемент 1 необратимо запираютс , а УВЫХ до нул . В выключенном состо нии стабилизатор иаходитс до момента поступлени на усилитель 6 посто нного тока запускающего импульса от устройства 12 импульсного запуска, которое начинает работать при пропадании или значительном уменьшении Запускающий импульс отпирает усилитель 6 посто нного тока и регулирующий элемент 1,in the voltage in the switching voltage of the transistor 16. This means that the amplitude of the generated pulse will always be obviously greater than the nominal voltage of the resistor 8, which leads to the locking of the support of the Zener diode 7 and the amplifier 6 of the direct current, and hence of the regulating element 1. When In this way, the output voltage Uebix is reduced to a level of operation of the Self-current of the stabilizer, after which the amplifier 6 pos.-oncurrent and the regulating element 1 is irreversibly locked, and OUT to zero. In the off state, the stabilizer remains until a direct current of the triggering pulse arrives at the amplifier 6 from the impulse triggering device 12, which starts to work when the decrease or significant decrease occurs. The triggering pulse opens the amplifier 6 of the direct current and the regulating element 1,

и вых. начинает расти. Во врем действи запускающего импульса регулирующий элемент 1 пропускает ток, который воспринимаетс резистнвным датчиком 3 тока как токова перегрузка, начинает работать релаксациониый генератор на туннельном дио . де 14 и дросселе 13, однако генератор 15 задерживает выдачу импульса на запирание стабилизатора на врем , большее длительности запускающих импульсов. После окончани импульса запуска и наличи пере грузки на выходе генератор 15 вырабатывает запирающий импульс и стабилизатор снова закрываетс . Важно отметить, что при больших перегрузках (4-х кратнг гх и боле когда ых. значительно уменьшаетс (в 3-4 раза и более), генератор 16 может не работать, однако в этих случа х срабатывает токова самозащита и выключает стабилизатор до прихода очередного запускающего импульса . При перегрузке регулирующий элемент. 1 пропускает ограниченные возможности по величине импульсы тока с длительностью и скважностью запускающих импульсов, а поэтому средн мощность,рассеиваема регулирующим элементом в режиме перегрузки , по току, оказываетс весьма малой (как. минимум на пор док меньше его номинальной мощности), а ток,потребл емый стабилизатором - ничтожно малым.and out. starts to grow. During the action of the trigger pulse, the regulating element 1 transmits a current, which is perceived by the resistive current sensor 3 as a current overload, and the relaxation generator starts to operate on the tunnel diode. de 14 and the throttle 13, however, the generator 15 delays the issuance of a pulse to lock the stabilizer for a time longer than the duration of the triggering pulses. After the start-up pulse has terminated and an overload is present at the output, the generator 15 produces a locking pulse and the stabilizer closes again. It is important to note that at high overloads (4 krng gh and more when s. Decrease significantly (3-4 times or more), generator 16 may not work, however in these cases the self-protection is triggered and the stabilizer turns off before the next In case of overload, the regulating element 1 transmits the limited possibilities of the magnitude of the current pulses with the duration and duty cycle of the triggering pulses, and therefore the average power dissipated by the regulating element in the overload mode, by current, is quite m aly (at least an order of magnitude less than its nominal power), and the current consumed by the stabilizer is negligible.

При отсутствии перегрузки переходный процесс включени стабилизатора запускающим импульсом на этапе действи этого импульса аналогичен вышеописанному, однако после достижени номинального значени переходной процесс зар да емкости 20 заканчиваетс , релаксационный генератор на туннельном диоде 14 и дросселе 13 защиты прекращает работать и генератор 15 не успевает выработать запирающий импульс . Задержкой выдачи запирающего импульса генератором 15 на врем переходного процесса выключени стабилизатора обеспечиваютс нормальный запуск стабилизатора при отсутствии перегрузки и помехозащищенность устройства защиты (при действии кратковременных импульсных помех, наводок, скачков тока нагрузки).In the absence of overload, the transient switching on of the stabilizer by the trigger pulse at the stage of action of this pulse is similar to that described above, however, after reaching the nominal value, the transient charge of the capacitor 20 ends, the relaxation generator on the tunnel diode 14 and the protection throttle 13 stops working and the generator 15 does not have time to develop a locking pulse . A delay in issuing a blocking pulse by the generator 15 during the transition period of the stabilizer shutdown ensures the normal start of the stabilizer in the absence of overload and the immunity of the protection device (under the action of short-term pulse interference, interference, load current surges).

Claims

Invention Formula

Voltage stabilizer with protection against

overload, containing a regulating element connected by one output to the input terminal, second through a resistive current sensor to the output terminal, and a control electrode to the output of the control unit consisting of a constant amplifier

current, parametric stabilizer on

Zener reference and output divider

voltage connected by inputs with output and common terminals, pulse node, start-up node, connected by inputs to input and common terminals, and output to the auxiliary input of the control node (a serial circuit of protection throttles and a tunnel diode connected in parallel with a resistive current sensor, and a protection transistor, characterized in that, in order to eliminate the overloading of the regulating element in terms of power and to reduce the current consumed in the emergency mode,

It introduced a relaxation generator, made on a unijunction transistor and a capacitor, with the base of the single junction transistor connected in parallel to the reference Zener diode of the parametric stabilizer, and the control electrode

The capacitor is connected to the output terminal through a capacitor. The choke is provided with an additional winding connected to the base-emitter junction of the protection transistor, the collector-emitter junction of which is connected between the control electrode of the single junction transistor and enclosed by a terminal.

Sources of information taken into account in the examination i. USSR author's certificate number 519690, to l. G 05 F 1/58, 1976.

2. USSR author's certificate N ° 508783, cl. G 05 F 1/58, 1976.