SU936160A1 - Устройство дл защиты электропотребител от перенапр жений - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО дл  ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты шин питани  радиоэлектронной аппаратуры от перенапр жений

Известно устройство дл  защиты электропотребител  от перенапр жений, которое содержит исполнительный орган на тиристоре и пороговый элемент на стабилитроне. При этом тиристор анодом и катодом подключен к клеммам электропотребител , а стабилитрон соедин ет анод тиристора с его управл ющим электродом. Если напр жение на клеммах электропотребител  превышает напр жение пробо  стабилитрона , то тиристор включаетс  и закорачивает шины питани . Далее срабатывает токова  защита источника питани  1,1 -.

Однако точность установки порога срабатывани , чувствительность и помехоустойчивость устройства защиты , всецело определ етс  параметрами стабилитрона и цепи управлени  тиристора, а поэтому имеют невысокие показатели.

Известно устройство дл  защиты электропотребител  от перенапр жений, в котором пороговый элемент выполнен на дифференциальном усилителе с согласующим транзистором на выходе. Напр жение питани  электропотребител  через резистивный делитель поступает на инвертирующий вход усилител , а на его неинвертирующий вход напр жение со стабилитрона. Дл  увеличени  скорости нарастани  импульса

ts включа  тиристор, дополнительно введена положительна  обратна  св зь на транзисторе, база которого соединена с цепью управл ющего электрода тиристора (исполнительный орган), а пере20 ход эмиттер-коллектор подключен параллельно стабилитрону .

Однаконаличие в пороговом элементе усилител  в положительной об9 ратной св зи снижает помехоустойчивость устройства защиты электропотреб| тел  от перенапр жений, а следовательно повышаетс ,веро тность ег ложного срабатывани . Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  защиты электр потребител  от перенапр жений, в кото ром повышение крутизны фронта ймпул са включени  исполнительного органа на тиристоре достигаетс  увеличение коэффициента усилени  порогового эл мента и включением первого стабилит рона между выходом порогового элемента и входом исполнительного орга на. Дл  повышени  коэффициента усилени  в пороговом элементе на выходе дифференциального усилител  включен нагруженный на второй стабилитрон эмиттерный повторитель (ЭП базова  цепь которого питаетс  от источника тока на полевом транзисто ре. 1ри этом у транзистора ЭП коллектор подключен к средней точке последовательной цепи на резисто ре и первом стабилитроне, котора  соедин ет вход исполнительного органа с выходом оперативного источни ка, «Тиристор исполнительного органа подключен к клеммам электропотребител . На неинвертирущий вход диф ференциального усилител  поступает напр жение от опорного источника, выполненного на стабилитроне, термо компенсирующем диоде резистивном делителе и источнике тока, л на инвертирующий вход - через резистивный делитель напр жение с электропотребителЯо Первоначально транзистор ЭП насыщен и на первый стабилит рон подаетс  напр жение, меньшее его напр жени  пробо . При увеличении напр жени  на электррпотребителе до порога срабатываний, напр жение на выходе дифференциального усилител  возрастает, при этом увеличиваетс  напр жение на коллекторе транзистора ЭП, первый стабилитрон пробиваетс , от оперативного источника включаетс  тиристор, который закорачивает клеммы электропотребител . Поскольку в дифференциальном усилителе вход и выход соединены корректирую1иим конденсаторрм, а транзисторы усилител  и ЭП наход тс в глубокого насыщени , то имеет место задержка на включение исполнительного органа З. 4 Недостатками известного устройства  вл ютс  снижение температурной стабильности работы и задержка формировани  сигнала пороговым элементом по инвертирующему входу дифференциального усилител , вследствие глубокого насыщени  его транзисторов, что особенно опасно при ошибочном подключении электропотребител  на повышенное напр жение электропитани . Цель изобретени  - повышение надежности работы защиты от перенапр жений при ошибочном включении электропотребител  на повышенное напр жение питани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  защиты электропотребител  от перенапр жений , содержащее подключенный к изо- . лированной и общей клеммам электропотребител  исполнительный орган и подсоединенный к выходу оперативного источника пороговый элемент, в котором выходной транзистор коллектором соединен с первым выводом резистора , а в цепи эмиттера включен стабилитрон, дополнительно введены ключевой транзистор и реагирующа  на превышение тока цепь из выполненного на транзисторе второго порогового элемента с датчиком тока на входе, при этом датчик тока выполнен на резисторе и образует со стабилитроном последовательную цепь, котора  подключена между эмиттером выходного транзистора и общей клеммой электропотребител , у транзистора второго порогового элемента переход эмиттер-база подсоединен параллельно к резистору датчик тока, а коллектор подключен к базе выходного транзистора, кроме того, у ключевого транзистора база соединена с выходом оперативного источника, коллектор подключен к входу исполнительного органа, а эмиттер соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого подключен.к изолированной клемме электропотребител „ Кроме того, второй пороговый элемент выполнен на оптотиристоре, у которого вход подключен параллельно датчику тока, а выход через резистор соединен с изолированной клеммой электропотребител  и с входом исполнительного органа.

На чептеже представлена принципиальна  электрическа  схема устройства .

К общей клемме 1 и изолированной клемме 2 электропотребител  3 подключен исполнительный орган +, выполненный на тиристоре 5 и помехоподавл ющем резисторе 6. К выходу оперативного источника 7 подключен пороговый элемент 8, в котором дифференциальный усилитель 9 выходом соединён с базой выходного транзистора 10, Инвертирующий вход дифференциального усилител  9 подключен к соединенному с оперативным источником 7 источнику опорного напр жени , выполненного на последовательно включенных стабилитроне 11 и резисторе 12. Инвертирующий вход дифференциального усилител  9 соединен с его выходом через корректирующий конденсатор 13 и соединен со средней точкой делител  напр жени  на резисторах 1 и 15, который прдключен к общей клемме 1 и изолированной клемме 2 Транзистор эмиттерного повторител  10 эмиттером через последовательно включенные стабилитрон 16 и датчик 17 тока на резисторе соединен с общей клеммой 1, а коллектором, через резистор 18, подключен к изолированной клемме 2, Ключб вой транзистор 19 подключен базой к выходу оперативного источника 7, эмиттером к коллектору транзистора эмиттерного повторител  10, а коллектором к входу исполнительного органа „

. Второй пороговый элемент выполнен на транзисторе 20 у которого коллектор соединен с базой транзистора эмиттерного повторител  10, переход эмиттер-база подключен к датчику 17 тока на резисторе.

По другому варианту второй пороговый элемент выпрлнен на оптотиристоре 21, вход которого подключен параллельно датчику 17 тока на резисторе , а выход через ограничительный резистор 22, соединен с входом исполнительного органа А и с изо- лированной клеммой 2.

Напр жение питани  электропотребител  3 должно быть больше напр жени  оперативного источника 7 выполненного, например, в виде параметрического стабилитрона на резисторе 23 и стабилитроне 2А и подключенного к общей и изолированной клеммам 1 и 2. При подаче на общую и

изолированную клем( 1 и 2 превышающего допустимое значение напр жени  питани  из-за тока зар да корректирующего конденсатора 13, выходной транзистор 10 отпираетс  и поддерживаетс  в открытом состо нии. Одновременно через резистор 18, переход коллектор-эмиттер т| анзистора 10, стабилитрон 16 и датчик 17 тока на резисторе протекает ток. Напр жение с резистора 18 отпирает транзистор 20 второго порогового элемента, который шунтирует вход выходного транзистора 10. При этом транзистор 10 под действием запирающего напр жени  со стабилитрона 16 переходит в активный режим и, как только напр жение на его коллекторе превысит напр жение на выходе oneративного источника 7, ключевой транзистор 19 включает тиристор 5.

Если транзисторы 10, 19 и 20 низкочастотные, то дл  сокращени  задержки формировани  импульса включени  тиристора 5, второй пороговый элемент можно выполнить на быстродействующем оптотиристоре 21. В этом случае, при превышении напр жени  на электропотребителе 3 допустимого значени , сигнал с датчика 17 тока на резисторе включает оптотиристор 21, который включает исполнительный орган .

Claims (3)

1. Канал включени  исполнительного органа от второго порогового элемента на транзисторе 20 или оптотиристоре 21  вл етс  менее чувствительным , поэтому его порог срабатывани  следует выбирать в середине зоны допустимых значений напр жений срабатывани  защиты. В то же врем  канал формировани  импульса включени  исполнительного органа от порогового элемента 8 имеет высокую стабильность (пор дка 0,5 и менее) поэтому его точку срабатывани  следует выбирать в нижней части зоны допустимых значений напр жений срабатывани  защиты. Тогда при внезапных отказах источника электропитани  ЗГ (если скорость возрастани  напр жени  на электропотребителе 3 меньше посто нной времени порогового элемента 8) точность срабатывани  защиты электропотребител  от перенапр жений обеспечиваетс  пороговым элементом 8. При ошибочных подключени х электропотребител  3 на повышенное напр жение питани , быстрота сн ти  перенапр жени  практически определ етс  быстродействием срабатывани  второго порогового элемента и исполнительного органа . Сравнительные испытани  данного устройства защиты электропотребите .   от перенапр жений с известным по казали, что при включении электропотребител  на повышенное напр жение питани  задержка формировани  импульса включени  исполнительного органа сокращаетс  более чем а 10 р ( с нескольких мкс у известного до дрлей МКС в данном устройстве). При сокращении задержки включени  исполнительного органа устройст ва защиты уменьшаетс  врем  сн ти  перенапр жений с электропотребител  В электропотребителе импульсы перенапр жени  по цепи питани , как правило, подавл ютс  фильтрами. Таким образом, снижение времени сн ти перенапр жений устройством защиты позвол ет либо уменьшить габариты, стоимость и массу помехоподавл ющих фильтров электропотребител , либо повысить предельное значение напр жени  источника электропитани , ошибочна  подача которого еще не вызывает потери работоспособности электропотребител . Экономический эффект от внедрени  предложенного устройства защиты возникает за счет сохранени  работоепособности электропотребител  при подаче на него (или скачкообразном повышении) напр жени  пит ни , превышающего допустимое значе ние до 1,5-2 раз. Формула изобретени  1.. Устройство дл  защиты электро потребител  от перенапр жений, содержащее подключенный к изолирован ной и общей .клеммам электропотреби тел  .исполнительный орган и подсое диненный к выходу оперативного ис8 точника пороговый элемент, в которое выходной транзистор коллектором соединен с первым выводом, резистора, а в цепи эмиттера включен стабилитрон , отличающеес  тем, что, с целью повышений надежности работы за1ииты, в него дополнительно введены ключевой.транзистор и реагирующа  на превышени  тока цепь из выполненного на транзисторе второго порогового элемента с датчиком тока на входе, при эюм датчик тока выполнен на резисторе и образует со стабилитроном последовательную цепь, котора  подключена между эмиттером выходного транзистора и общей клеммой электропотребител , у транзистора второго порогового элемента переход эмиттер-база подсоединен к резистору датчика тока, а коллектор подключен к базе выходного транзистора , кроме того, у ключевого транзистора база соединена с выходом оперативного источника, коллектор подключен к входу исполнительного органа , а эмиттер соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого подключен к изолированной клемме электропотребител , 2. Устройство по П.1, о т л ич а ю щ е е с   тем, что второй пороговый элемент выполнен на оптоtиpиcтope , у которого вход подключен параллельно датчику тока, а выход через резистор соединен с изолированной клеммой электропотребител  и с входом исполнительного органа. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании ff 1005261 кл„ Н 2 К, 1965.
2. 2.Патент США № 3558979, кл. 317-16, 1971.
3. 3.Пол нин К.П., Панченко В.П. Схемы защиты в источниках питани  . на микросхемах, сб. Электронна  техника в автоматике, 19.78, вып. 10, ,с.б5-66.