SU1652621A1 - Система питани с искробезопасным выходом - Google Patents

Abstract

Иибрегенио относитс  к устройствам электропитани , защищенным сг аварийного повышени  тока и напр жени  в выходной цепи. Система предназначена преимущественно дл  всгройки в блоки питани  искробеэоп сных приборов Цель 2 изобретени  - повышение надежности и упрощение Это достигаетс  за счет упрощени  цепи обратной положительной св зи, выполненной в виде резистора, соедин ющего базу второго транзистора с первым выходным зажимом системы питани , а также за счет упрощени  цепи защиты от повышени  выходного напр жени . Цепь защиты выполнена в виде стабилитрона и резистора, соедин ющих базу второго транзистора с общей шиной системы питани  Отсутствует втора  св зь выходной цепи с первичным источником питани  через эмиттерно-ба овый переход первого транзистора устройства защиты . Исключен стабилизатор тока, питающий базовую цепь первого транзистора устройства защиты. 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к устройствам электропитани , защищенным от аварийного повышени  тока и напр жени  в DI ходной цепи, и предназначено преимущественно дл  встройки в блоки электропитани  искроБезо- пасных приборов.

Цель изобретени  - повышение надежности и упрощение

На чертеже приведена электрическа  схема предлагаемой системы питани  с ис- кробезопасным выходом.

Система включает в себ  первичный источник 1 питани , блок 2 регулировани  выходного напр жени , блок 3 управлени , блок 4 формировани  сигнала рассогласовани , выход которого через ограничительный резистор 5 соединен с входом управлени  блока 3, и блок 6 защиты от превышени  искробезопасного уровн  тока и напр жени , подключенный к выходу первичного источника 1 питани  через блок 2 регулировани  выходного напр жени .

Блок 6 защиты включает в себ  первый транзистор 7, подключенный коллектором к первому выходному зажиму системы питани , а базовой - через первый и второй последовательно соединенные резисторы 8 и 9 к общей шине, третий резистор 10, один вывод которого подключен к эмиттеру транзистора 7, а второй вывод подсоединен к выходу блока 2 регулировани  выходного напр жени , второй транзистор 11, коллектор которого подключен к базе транзистора 7, эмиттер - к второму выводу третьего резистора 10 и к выходу блока 2, а база подсоединена через четвертый резистор 12 к эмиттеру транзистора 7 и через п тый резистор 13 к выходу блока 6. стабилитрон 14,

сь ел

ho

0

1ЧЭ

подсоединенный одним выводом к базе транзистора 11, а вторым выводом - к общей точке соединени  резисторов 8 и 9.

Блок 2 регулировани  выходного напр жени , функционально объединенный с блоком 3 управлени  и блоком А формировани  сигнала рассогласовани , образует стабилизатор напр жени .

В качестве блока 3 управлени  в предлагаемой системе питани  с искробезопасным выходом может быть применен регулируемый стабилизатор напр жени  142ЕНЗ 6K0.347.Q98 ТУ4.

Система работает следующим образом,

В номинальном режиме работы, когда ток нагрузки в выходной цепи питани  меньше ограничиваемой искробезопасной величины , падение напр жени  на резисторе 10 недостаточно дл  отпирани  транзистора 11 и транзистор 11 не вли ет на работу системы питани .

Транзистор 7 в номинальном режиме работы полностью открыт и напр жение с выхода блока 2 регулировани  выходного напр жени  передаетс  на выход системы питани  за исключением потерь на эмиттер- но-коллекторном переходе открытого транзистора 7 и на резисторе 10.

Так как падение напр жени  на открытом транзисторе 7 невелико (0,3-0,83), ток, протекающий по цепи резисторов 12 и 13, мал (не превышает 0,2 мА), соответственно мало падение напр жени  на резисторе 12 (40-110 мВ). Суммарное падение напр жени  на резисторах 10 и 12 в номинальном режиме работы недостаточно дл  отпирани  транзистора 11 и последний не вли ет на работу системы питани .

Цепь защиты (стабилитрон 14 и резистор 9) выходной цепи от высокого напр жени , превышающего искробезопасный уровень, также не вли ет на работу системы питани  в номинальном режиме, так как напр жение на входе устройства 6 защиты не достигает величины, при которой стабилитрон 14 пробиваетс ,

Ограничение тока в выходной цепи системы питани  обеспечиваетс  следующим образом.

В аварийном режиме при возрастании тока в выходной цепи до ограничиваемой величины падение напр жени  от резистора 10 увеличиваетс  и суммарное падение напр жени  на резисторах 10 и 12 становитс  достаточным дл  открывани  транзистора 11. При этом транзистор 11 шунтирует эмиттерно-коллекторным переходом базовую цепь транзистора 7, потенциал базы уменьшаетс , транзистор 7 запираетс ,

По мере запирани  транзистора 7 падение напр жени  на его эмиттерно-коллектор- ном переходе увеличиваетс . Одновременно возрастает напр жение на входе блока 6 защиты , так как напр жение на выходе системы питани  и соответственно сигнал рассогласовани , поступающий с выхода блока 4 на вход блока 3, уменьшаетс . Блок 3 открываетс  и соответственно открываетс  блок 2 регулировани  выходного напр жени .

С возрастанием падени  напр жени  на эмиттерно-коллекторном переходе транзистора 7 возрастает ток, протекающий по цепи резисторов 12 и 13. при этом увеличиваетс 

падение напр жени  ча резисторе 12. Суммарное падение напр жени  на резисторах 10 и 12 возрастает Потенциал базы транзистора 11 увеличиваетс  до величины, при которой транзистор 11 полностью открываетс .

Транзистор 7. базова  цепь которого шунтируетс  тмитгерно-коллекторным переходом открытого транзистора 11,переходит скачком в запертое состо ние и отключает выходную цепь питани  от выхода блока 2 и соответственно от выхода первичного источника 1 питани .

При переходе транзистора 7 в запертое состо ние блок 2 регулировани  выходного

напр жени  также скачком открываетс , так как сигнал рассогласовани  становитс  близким к нулевому значению. На вход блока 6 защиты поступает напр жение первичного источника 1 питани  за исключением

потерь на внутреннем сопротивлении блока 2. При этом стабилитрон 14 пробиваетс  по цепи: резистор 9, стабилитрон 14, резисторы 12 и 10 и эмиттерно-базовому переходу транзистора 11. Падение напр жени  на резисторзх 10 и 12 достигает такой величины, при которой транзистор 11 удерживаетс  в открытом устойчивом состо нии (транзистор 7 в as чертом состо нии), несмотр  на то, что падение напр жение на резисторе 10

становитс  близким к нулевому значению после того, как транзистор 7 запираетс . Таким образом, реализуетс  триггерна  ха- рактиристика срабатывани  блока 6 защиты выходной цепи от превышени  искробезопасного уровн  тока.

Пэдение напр жени  наэмиттерно-кол- лектср -юм переходе транзистора 7, при котором блок 6 защиты срабатывает в режиме аварийного повышени  тока в выходной цепи , определ етс  соотношением величины сопротивлений резисторов 12 и 13 (с уменьшением сопротивлени  резистора 13 падение напр жени  уменьшаетс , с уменьшением сопротивлени  резистора 12 - увеличиваетс ).

Это позвол ет ограничить падение напр жени  на транзисторе 7, свести к минимальному значению мощность, рассеиваемую на нем, и таким образом обеспечить надежную работу блока 6 защиты.

В исходное рабочее состо ние блок 6 защиты переводитс  устранением аварийного возрастани  тока в выходной цепи с последующим кратковременным выключением питани  системы. %

Ограничение выходного напр жени  в аварийном режиме достигаетс  с помощью стабилитрона 14 и резистора 9. При возрастании напр жени  на входе блока 6 защиты до предельной величины, не превышающей искробезопасный уровень (например при выходе из стро  блока 2), стабилитрон 14 пробиваетс  по цепи: резистор 9, стабилитрон 14, резисторы 12 и 10 и переходу база- эмиттер транзистора 11.

Падение напр жени  на резисторах 10 и 12 достигает величины, при которой транзистор 11 открываетс  и шунтирует эмит- терно-коллекторным переходом базовую цепь транзистора 7. Потенциал базы транзистора 7 уменьшаетс , транзистор 7 запираетс  и отключает выходную цепь от первичного источника 1 питани .

Уровень напр жени  на входе блока 6 защиты и соответственно максимально допустимый уровень выходного напр жени  системы питани , при котором стабилитрон 14 пробиваетс , определ етс  напр жением стабилизации стабилитрона 14 и величиной сопротивлени  резистора 9 (падением напр жени  на пр мом базово-эмиттерном переходе транзитора 11 можно пренебречь, так как его величина мала, не превышает 0,7 В). С уменьшением сопротивлени  резистора 9 ограничиваетс  уровень напр жени  на выходе системы понижаетс .

Таким образом, при аварийном возрастании входного напр жени  так же, как и при аварийном возрастании тока, отключаетс  выходна  цепь от первичного источника 1 питани , при этом исключаетс  попадание высокого напр жени  в выходную цепь, ограничиваетс  мощность, рассеиваема  на транзисторе 7.

В рабочем режиме с помощью стабилизатора напр жени  (функционально объединенные блоки 2-4) обеспечиваетс  посто нство напр жени  на выходе системы питани  и на входе блока 6 защиты. Это обеспечивает возможность получени  максимально допустимой искробезопасной мощности и работу блока 6 защиты в номинальном режиме при изменении входного напр жени  первичного источника 1 питани  в широком диапазоне, обеспечиваетс  высокий КПД системы.

Соединением выхода блока 4 формировани  сигнала рассогласовани  с выходом

блока 3 управлени  через ограничительный резистор 5 исключаетс  аварийное повышение тока в выходной цепи по цепи св зи блоков 3 и 4.

Таким образом, в предлагаемой системе питани  защита выходной цепи от превышени  искробезопасного уровн  тока и напр жени , возможность получени  максимальной искробезопасной мощности на выходе, уменьшение потерь энергии (высокий КПД) достигаетс  более простыми средствами: количество элементов блока 6 защиты по сравнению с прототипом сократилось с 15 до 8. Это позвол ет в состав системы вводить резервное устройство защиты , включаемое последовательно в выходную цепь питани  и повышающее надежность защиты выходной цепи от превышени  искробезопасного уровн  тока и напр жени  без значительного увеличени  количества

электрорвдиоэлементов и снижени  надежности питани . В предлагаемой системе питани  отсутствует св зь выходной цепи с первичным источником 1 питани  через эмит- терно-базовый переход транзистора 7. В результате этого надежность защиты выходной цепи от превышени  искробезосного уровн  тока и напр жени  повышаетс . Кроме того, сохранена возможность автоматического включени  системы после устранени 

аварийного повышени  тока или напр жени  в выходной цепи, уменьшение температурного дрейфа ограничиваемого уровн  выходного тока, а также обеспечение возможности использовани  системы в бипол рных источниках тока с искробезопасным выходом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Система питани  с искробезопасным

   выходом, содержаща  первичный источник питани , блок регулировани  выходного напр жени , блок управлени , блок формировани  сигнала рассогласовани , ограничительный резистор, блок защиты от превышени  искробезопасного уровн  тока и напр жени  в выходной цепи, состо щий из первого и второго транзисторов,стабилитрона и п ти резисторов , при этом вход указанного блока подключен к плюсу первичного источника

   питани  через блок регулировани  выходного напр жени , его выход соединен с первым входом блока формировани  сигнала рассогласовани , второй выход которого через ограничительный резистор соединен с входом блока управлени , выходы которого

   подключены к соответствующим входам блока регулировани  выходного напр жени , вторые выходы блока управлени , минус первичного источника питани  и второй вход блока формировани  сигнала рассогласовани  соединены с общей шиной, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и упрощени , база первого транзистора блока защиты от превышени  искробезопасного уровн  тока и напр жени  в выходной цепи соединена с общей шиной через два последовательно соединенных резистора, обща  точка соединени  которых подключена через стабилитрон к базе второго транзистора, эмиттер которого

   0

   5

   подключен к первому выводу третьего резистора и  вл етс  входом блока защиты от превышени  искробезопасного уровн  тока и напр жени  в выходной цепи, второй вывод упом нутого резистора подключен к эмиттеру первого транзистора и через четвертый резистор соединен с базой второго транзистора и с первым выводом п того резистора, второй вывод которого соединен с коллектором первого транзистора и  вл етс  пыходом блока защиты от превышени  искробе опэсного уровн  тока и напр жени  в выходной цепи, а коллектор второго транзистора подключен к базе первого транзистора