SU1099312A1 - Устройство дл защиты нагрузки - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ , содержащее управл емый силовой элемент, выполненный на силовом транзисторе , подключенном коллектором и эмиттером соответственно к входному и выходному вьгоодам, согласующем транзисторе, эмиттером соединенном с базовой цепью, а коллектором через насьпцающий источник - с эмиттером силового транзистора, токозадающем резисторе, подключенном к коллекторному переходу согласуницего транзистора , управл ющем транзисторном ключе, подключенном коллектором и эмиттером соответственно к базе -согласующего транзистора и общей шине и диоде, иключенном между выходным выводом и общей шиной, и пороговый датчик входного напр жени , подключенный входом относительно общей шины к входному выводу, о тлич ающе е с   тем, что, с целью повьвпени  эффективности защиты путем обеспечени  минимального уровн  срабатывани  защиты при работе под нагрузкой за счет изменени  уровн  срабатывани  защиты при подключенной и отключенной нагрузках, в него введены сравнивающий дифференциальный усилитель с источником опорного напр жени , подключенным относительно общей шины к одной из входных цепей указанного усилител , пороговый датчик выходного напр жени , подключенный входом относительно общей шины к выходному выводу, делитель напр жени , состо щий из.трех резисторов и включенный между входным выводом и общей шиной, блокирующий транзисторный ключ и согласующий -усилитель , соединенный с питающим входом относительно общей шины с входным выводом , при этом вход указанного усилител  соединен с выходом порогового датчика выходного напр жени , а его выход - с другой входной цепью дифференциального усилител  и с выходом порогового датчика входного напр жени , выходна  цепь дифференциального усилител  соединена с базой блокирующего транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через средний резистор дели- 1C тел  напр жени  - с управл ющим входом управл ющего транзисторного ключа и с тем резистором делител  напр жени , который соединен с общей шиной.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты различных радиотехнически устройств от повьшени  напр жени  источника питани .

Известно устройство дл  защиты нагрузки, содержащее управл емый элемент и пороговый датчик входного напр жени , выходом подключенный к управл ющему входу управл емого элемента ij .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  защиты нагрузки, содержащее управл емый элемент, состо щий из силового транзистора, согласующего транзистора, насыщающего источника, диода и управл ющего транзисторного ключа, и пороговый датчик входного напр жени , выходом подключенный к управл ющему входу транзисторного ключа 2j .

Недостатками известных устройств  вл етс  то, что в них невозможно получить уровень срабатывани  устрой .ства защиты при бросках входного напр жени  ниже напр жени  холостого хода источника питани . Это вызвано тем, что при отключении нагрузки источник питани  переходит в режим холостого хода, что приводит к увеличению выходного напр жени -, источника питани  за счет уменьшени  потерь напр жени  на внутреннем сопротивлении источника и подвод щих проводах. При этом уровень выходного напр жени  источника питани  в режиме холос того хода может достигнуть уровн  срабатьшани  устройства защиты и тогда дл  последующего подключени  нагрузки необходимо снизить выходное напр жение источника питани  ниже уровн  срабатьшани  устройства защиты , что в нерегулируемьк источниках питани  невозможно, или заранее выбирать уровень срабатывани  устройства защиты вьппе напр жени  источника питани  в. режрше холостого хода. Но повьппение уровн  срабатывани  защиты при подключенной нагрузке может привести- к выходу из стро  защищаемых нагрузок при перенапр жени х , возникающих на выходе источника питани , так как до тех пор пока выходное напр жение источника питани  не достигает, уровн  срабатывани  устройства защиты, защищаемые нагрузки наход тс  под повышенным

напр жением. Следовательно, необходимо выбирать уровень срабатывани  устройства защиты дл  отключени  нагрузки при бросках входного напр ени  ниже уровн  срабатывани  устройства защиты при подключении нагрузки . Кроме того, в известных устройствах стабилитроны, используемые в датчиках перенапр жени  в качестве пороговых элементов, имеют значительный разброс по напр жению пробо , что приводит к большим разбросам уровн  срабатывани  указанных устройств защиты. Это преп тствует получению минимального уровн  срабатывани  защиты при бросках входного напр жени .

Цель изобретени  - повьшение эффективности защиты путем обеспечени  минимального уровн  срабатывани  защиты при работе под нагрузкой за счет изменени  уровн  срабатывани  защиты при подключенной и- отключенной нагрузках.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  защиты нагрузки , содержащее управл емый силовой элемент, выполненньй на силовом транзисторе, подключенном коллектором и эмиттером соответственно к входйому и выходному выводам, согласующем транзисторе, эмиттером соединенном с базовой цепью, а коллекто- , ром через насьщакщий источник - с эмиттером силового транзистора, токозадающем резисторе, подключенном к коллекторному переходу согласующего транзистора, управл ющем транзисторном ключе, подключенном коллектором и эмиттером соответственно к базе согласующего транзистора и общей шине и диоде, включенном между выходньм выводом и общей шиной, и пороговьй атчик входного напр жени , подключенньй входом относительно общей шины к входному выводу, введены сравниваюий дифференциальньш усилитель с источником опорного напр жени , подключенным относительно общей шины к одной из входньпк цепей указанного усилител , пороговьй датчик выходного напр жени , подключенный входом относительно общей шины к выходному выводу, делитель напр жени , состо щий из трех резисторов и включенньй ежду входным выводом и общей шиной, блокирук ций транзисторньй ключ и согласующий усилитель, соединенный питающим входом относительно общей шины с входным выводом, при этом вход указанного усилител  соединен с выходом порогового датчика выходного напр жени , а его выход - с дру гой входной цепью дифференциального усилител  и с порогового датчика входного напр жени , выходна  цепь дифференциального усилител  соединена с базой блокирующего тран зисторного ключа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через средний резистор делител  напр жени  - с управл кицим входом управл ющего транзисторного кгаоча и с тем резистором делител  напр жени , который соединен с общей шиной. На чертеже представлена Принципиальна  электрическа  схема устройства дл  эащиты нагрузки. Устройство содержит источник 1 питани  и нагрузку 2; пороговый датчик 3 входного напр жени , выполненный на стабилитроне 4 и резисторах 5 и 6, управл емый силовой элемент 7, в состав которого входит насыщающий источник 8, управл ющий транзисторный ключ 9, токозадающий резистор 10 согласующий транзистор 11, силовой транзистор 12 (два параллельно включенных транзисто ра), базовые резисторы 13, диод 14. Выход порогового датчика входного напр жени  через входную цепь (резистор 15) соединен с одним из входов сравнивающего дифференциального усилител  16, друга  входна  цепь которого (резистор 17) соединена с источником 18 опорного напр жени . Выходна  цепь усилител  16 (резистор 19) соединена с резистором 20 пассивного запирани  и базой блокирующего транзисторного ключа 21, коллектор которого подключен к одному из средних выводов дели тел  напр жени , вьтолненного на резисторах 22-24. Другой средний вьюод делител  напр жени  подключен к управл ющему входу управл ющего трайзисторного ключа 9, который выполнен на составном транзисторе, посредством включени  предварительного транзистора 25 и резистора 26. Пороговьй датчик 27 выходного напр жени  выполнен на стабилитроне 28 и резисторах 29 и 30. Выход датчика 27 соединен с входом согласующего усилител , который выполнен, в частности на входном транзисторе 31, 124 его коллекторном резисторе 32,резистивном делителе на резисторах 33 и 34, к среднему выводу которого подключена база выходного транзистора 35, в выходной коллекторной цепи которой включен резистор 36. Выход согласующего усилител  (вьшод резистора 36) соединен с выходом порогового датчика 3 напр жени . Устройство работает следующим образом. При включении источника 1 питани  напр жение поступает через резистор 32 и делитель напр жени  на резисторах 33 и 34 в базу транзистора 33, которьй открьшаетс  и через резистор 36 шунтирует резистор 6 датчика 3 перенапр жени , при этом уровень напр жени , поступающий через резистор 15 на первый вход дифференциального усилител  16 с датчика 3 перенапр жени , ниже уровн  напр жени , поступающего с источника 18 опорного напр жени  через резистор 17 на второй вход дифференциального усилител  16. Так как уровень напр жени  на втором входе вьш1е уровн  напр жени  на первом входе дифференциального усилител  16, на выходе дифференциального усилител  - высокий уровень напр жени , что вызывает открывание транзистора 21. Транзистор 21 открываетс  и шунтирует делитель напр жени  на резисторах 23 и 24 и, следовательно, вход транзистора 25. Транзистор 25 закрыт, следовательно , отсутствует ток базы транзистора 9, который также закрыт. Транзистор 12 находитс  в режиме насьщ1ени  за счет базового тока, протекающего через переход коллектор-эмиттер согласующего транзистора 11 и резисторы 13 от дополнительного источника 8. При увеличении напр жени  на выходе устройства защиты увеличиваетс  напр жение на делителе 29 и 30 напр жени , и открываетс  транистор 31, который шунтирует дели- . ель 33 и 34 напр жени  и, следоваельно , вход транзистора 35, котоый закрываетс . Потенциал, снимаеый с резистора 6, повышаетс . При нормальной работе источника 1 од нагрузкой потенциал, снимаемый резистора 6 и поступающий через езистор 15 на первый вход дифферениального усилител  16, выбираетс  ак, чтобы не превьшгать уровн  напр жени , поступак цего на второй вхо дифференциального усилител  16 с источника 18 опорного напр жени  через резистор 17, тогда на выходе дифференциального усилител  16 - высокий уровень, транзистор 21 открыт, транзисторы 25 и 9 закрыты и не оказывают вли ни  на работу защитных транзисторов 12. При повышении напр жени  источника 1 питани  выше допустимого уровн  при работе его под нагрузкой, уровен напр жени , снимаемый с датчика 3 перенапр жени , увеличиваетс  и превьшает напр жение, снимаемое с источника 18 опорного напр жени . Тогда на выходе дифференциального усили тел  16 - низкий уровень напр жени , что приводит к обеСточиванию базы транзистора 21, который закрываетс , и .напр жение источника 1 питани  через резистор 22 и делитель 23 и 24 напр жени  поступает в базу транзистора 25, который открываетс  и обеспечивает протекание базового тока транзистора 9. Транзистор 9 открываетс  и отключает дополнительный источник 8. Защитные транзисторы 12 за крываютс  и отключают нагрузки от источника питани . Вьпсодное напр жение понижаетс , делитель напр жени  на резисторах 29, 30 обесточиваетс , и следовательно, обесточиваетс  база транзистора 31, который закрываетс , напр жение источника 1 питани  через резистор 32 и делитель 33 и 34 напр  жени  nocTyriaeT в базу транзистора 3 который открываетс  и вновь шунтируе резистор 6 делител  5 и 6 напр жени  тем самым способству  снижению уровн  напр жени , поступающего на первы вход дифференциального усилител . Ка только напр жение на выходе источника питани  снижаетс  до заданной величины уровень холостого хода напр жени  на втором -входе дифференциального усилител  1Ь снова превьшает напр жение на его первом входе, на выходе дифференциального усилител  16 по вл етс  высокий уровень, 312 тразистор 21 открываетс ,транзисто ры 25 и 9 закрываютс , транзисторы 12 открываютс  и подключают нагрузки к источнику 1 питани . Таким образом, указанные средства в устройстве- дл  защиты нагрузки позвол ют получить низкий уровень срабатывани  устройства при работе его под нагрузкой по сравнению с уровнем срабатьюани  при включении схемы или при повторном подключении после срабатывани  защиты. Уровень срабатывани  устройства дл  защиты нагрузки определ етс  напр жением , снимаемым с резистора 6. Это напр жение снижаетс  за счет .шунтировани  резистора 6 транзистором 35 через резистор 36 при включении источника питани . Следовательно, уровень срабатывани  схемы повьшаетс . При работе устройства под нагрузкой транзистор 35 закрыт и не шунтирует резистор 6, следовательно, напр жение , снимаемое с него, увеличиваетс  и тем самым уровень срабатывани  защиты снижаетс . При этом обеспечиваетс  нормальное включение устройства при работе источника питани  в режиме холостого хода, когда выходное напр жение его повышаетс , за счет уменьшени  падени  напр жени  на внутреннем сопротивлении источника 1. При работе устройства под нагрузкой схема выключаетс  при малейшем перенапр жении , возникающем на выходе источника 1 питани , причем уровень зтот будет ниже, чем при включении. При использовании прототипа дл  защиты нагрузки от перенапр жени  источника питани , у которого в нормальном режиме выходное напр жение измен етс  от 24 до 30 В, уровень срабатывани  выбиралс  равным 34 В, что недопустимо дл  некоторых изделий . При работе предлагаемого устройства под нагрузкой обеспечиваетс  уровень срабатывани  защиты пор дка 30,2 В.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ, содержащее управляемый силовой элемент, выполненный на силовом транзисторе , подключенном коллектором и эмиттером соответственно к входному и выходному выводам, согласующем транзисторе, эмиттером соединенном с базовой цепью, а коллектором через насыщающий источник - с эмиттером силового транзистора, токозадающем резисторе, подключенном к коллекторному переходу согласующего транзистора, управляющем транзисторном ключе, подключенном коллектором и эмиттером соответственно к базе • согласующеготранзистора и общей шине и диоде, нключенном между выходным выводом и общей шиной, и пороговый датчик входного напряжения, подключенный входом относительно общей шины к входному выводу, о тлич ающе е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем обеспечения минимального уровня срабатывания защиты при работе под нагрузкой за счет изменения уровня срабатывания защиты при подключенной и отключенной нагрузках, в него введены сравнивающий дифференциальный усилитель с источником опорного напряжения, подключенным относительно общей шины к одной из входных цепей указанного усилителя, пороговый датчик выходного напряжения, подключенный входом относительно общей шины к выходному выводу, делитель напряжения, состоящий из. трех резисторов и включенный между входным выводом и общей шиной, блокирующий транзисторный ключ и согласующий ^;усилйтель, соединенный с питающим входом <S относительно общей шины с входным выводом, при этом вход указанного усилителя соединен с выходом порогового датчика выходного напряжения, а его выход - с другой входной цепью дифференциального усилителя и с выходом ' порогового датчика входного напряжения, выходная цепь дифференциального усилителя соединена с базой блокирующего транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор через средний резистор цепи-¹ теля напряжения - с управляющим входом управляющего транзисторного ключа и с тем резистором делителя напряжения, который соединен с общей шиной.