SU1527695A1 - Dc voltage converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  и автоматики. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  защиты от входных перенапр жений. Силовой транзистор 1 включен в цепь питани  нагрузки 2 и в нормальном режиме находитс  в открытом состо нии. При входных перенапр жени х силовой транзистор 1 переводитс  в линейный режим, ограничива  напр жение на нагрузке 2 с помощью блока 13 управлени . При пуске конденсатор 4 зар жаетс  до напр жени  стабилизации первого стабилитрона 10. Затем открываютс  транзисторы управл ющий 8 и силовой 1. При последующем разр де конденсатора 4 открываетс  вспомогательный транзистор 6 и, шунтиру  первый стабилитрон 10, обеспечивает глубокий разр д конденсатора 4. Второй стабилитрон 7 ограничивает напр жение на управл ющем транзисторе 8. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply and automation systems. The purpose of the invention is to enhance the functionality by providing protection against input overvoltages. The power transistor 1 is connected to the load supply circuit 2 and is normally in the open state. With input overvoltages, the power transistor 1 is brought into linear mode, limiting the voltage across the load 2 by means of the control unit 13. When starting, the capacitor 4 is charged until the voltage of the first Zener diode 10 stabilizes. Then the transistors of the control 8 and the power 1 are opened. When the next capacitor 4 is discharged, the auxiliary transistor 6 opens and shunts the first Zener diode 10 and provides a deep discharge of the capacitor 4. The second Zener diode 7 limits the voltage across the control transistor 8. 4 Cpt f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитани  и автоматики.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power supply and automation systems.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  защиты от входных перенапр жений .The purpose of the invention is to enhance the functionality by providing protection against input overvoltages.

На фиг. I показана схема преобразовател ; на фиг. 2 и 3 - то же, другое исполнение.FIG. I shows a diagram of the converter; in fig. 2 and 3 - the same, different performance.

В преобразователе (фиг. 1) между первым +EJ, и вторым -Е входными выводами последовательно включены силовой транзистор I, например, типа п- -V-n и нагрузка (преобразующий узел) 2. К выводу 4-Ej, г одключен первый вывод первого резистора 3, вторым выводом , соединенно го с первым выводом конденсатора 4. Второй вывод конденсатора 4 соединен с анодом первого диода 5 и эмиттером вспомогательного п-f-n-транзистора 6. Первый вьгоод конденсатора 4 подключен к выводу узла ограничени  перенапр жений в вид стабилитрона 7 и эмиттеру управл ющего р-п-р-транзистора 8, база которого соединена с первым выводом второго резистора 9. Второй вывод резистора 9 подключен к положительному полюсу ис- TO4HViKa узла опорного напр жени  в виде стабилитрона 10 и коллектору транзистора 6. Коллектор транзистора 8 соединен с анодом первого блокирующего диода 11, катодом подключенного к базе транзистора 1 и к катоду второго блокирующего диода 12, анод которого соединен с одним выводов выхода блока 13 управлени , другой вьгоод которого подключен к эмиттеру транзистора 1. Второй входной вывод -Eg соединен с катодом диода 5, базой транзистора 6, анодом стабилитронов 7 и 10.In the converter (FIG. 1), between the first + EJ and the second -E input pins, the power transistor I is connected in series, for example, n -Vn type and load (converting node) 2. To output 4-Ej, g the first pin of the first is connected resistor 3, the second output connected to the first output of the capacitor 4. The second output of the capacitor 4 is connected to the anode of the first diode 5 and the emitter of the auxiliary pn-fn transistor 6. The first end of the capacitor 4 is connected to the output of the overvoltage limiting node 7 and the emitter of the control pnp transistor 8 The base of which is connected to the first output of the second resistor 9. The second output of resistor 9 is connected to the positive pole of the reference voltage node in the form of Zener diode 10 and collector of the transistor 6. The collector of transistor 8 is connected to the anode of the first blocking diode 11, the cathode connected to the base transistor 1 and to the cathode of the second blocking diode 12, the anode of which is connected to one output of the control unit 13, the other end of which is connected to the emitter of the transistor 1. The second input output -Eg is connected to the cathode of diode 5, the base the transistor 6, the anode of zener diodes 7 and 10.

При другом исполнении преобразовател  (фиг. 2) узел ограничени  перенапр жени  выполнен в виде дополнительного п-р-п-транзистора 14, коллектор которого подключен к эмиттеру транзистора 8, а эмиттер - к входному вьгеоду -EJ. . База транзистора 14 через резистор 15 и интегрирующее звено 16 соединена с эмиттером транзистора 1.In another version of the converter (Fig. 2), the overvoltage limiting node is made in the form of an additional pnp transistor 14, the collector of which is connected to the emitter of the transistor 8, and the emitter to the input outlet EJ. . The base of the transistor 14 through the resistor 15 and the integrating element 16 is connected to the emitter of the transistor 1.

Кроме того, между базой транзистора 6 и входным выводом -Ер может быть включен резистор 17, резистор 18 включен последовательно со стабипитро ном 10, а дополнительньй диод 19 шунтирует цепь элементов 10 и 18 (фиг.З)In addition, a resistor 17 can be connected between the base of the transistor 6 and the input terminal -Ep, resistor 18 is connected in series with stabilizer 10, and auxiliary diode 19 shunts the circuit of elements 10 and 18 (Fig. 3)

00

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

При подаче напр жени  питани  конденсатор 4 начинает зар жатьс  через резистор 3 и открывающийс  при этом диод 5. До момента достижени  напр жени  на этом конденсаторе величины опорного напр жени  стабилитрона 10 0 изменений в состо нии транзистора 1 и блока 13 управлени  не происходит.When the supply voltage is applied, the capacitor 4 begins to charge through the resistor 3 and the diode 5 opening at the same time. Until the voltage on this capacitor reaches the value of the reference voltage of the Zener diode 10 0, there is no change in the state of the transistor 1 and the control unit 13.

Когда напр жение на конденсаторе 4 достигнет опорного напр жени , по витс  базовый ток транзистора 8 и 5 откроет его. Конденсатор 4 начинает разр жатьс  через переходы коллектор- эмиттер транзистора 8, диод 11, цепь базы транзистора 1 и нагрузку 2. Вследствие этого открьшаетс  транзистор 1 0 и подает напр жение на нагрузку 2.When the voltage on the capacitor 4 reaches the reference voltage, the base current of the transistor 8 and 5 will open it. The capacitor 4 begins to discharge through the collector-emitter transitions of transistor 8, diode 11, the base circuit of transistor 1 and the load 2. As a result, transistor 1 0 opens and applies voltage to load 2.

Одновременно с этим разр д коцден- сатора 4 приводит, вследствие изменени  направлени  тока через него, к запиранию диода 5 и протеканию тока че- 5 рез базоэмиттерный переход транзистора 6, который вследствие этого открываетс . Открывание транзистора 8 приводит к тому, что базовый ток транзистора 8 не зависит от величины напр жени  стабилитрона 10, а зависит только от напр жени  на конденсаторе 4 .At the same time, the discharge of jitter 4 leads, due to a change in the direction of the current through it, to the blocking of diode 5 and the flow of current through 5 to the base-emitter junction of transistor 6, which therefore opens. Opening the transistor 8 results in the fact that the base current of the transistor 8 does not depend on the magnitude of the voltage of the Zener diode 10, but depends only on the voltage on the capacitor 4.

По мере увеличени  напр жени  на нагрузке 2 из-за открытого состо ни  транзистора 1 начинает работать блок 5 13 управлени  и через диод 12 транзистор 1 приходит в установивщийс  режим работы. При по влении перенапр жени  на входных выводах блок 13 управлени  реагирует так, что транзистор 1 призакрываетс  и переходит в линеный или полностью запертый режим.As the voltage on the load 2 increases due to the open state of the transistor 1, the control unit 5 13 starts operating and through the diode 12 the transistor 1 enters the steady state operation. When overvoltage occurs at the input pins, control unit 13 reacts so that transistor 1 closes and goes into a linear or fully locked mode.

Выбор напр жени  стабилитрона 10 определ етс  услови ми пуска преобразовател  .The selection of the voltage of the Zener diode 10 is determined by the starting conditions of the converter.

Выбор напр жени  стабилизации стабилитрона 7 определ етс  так, чтобы напр жение на конденсаторе 4 не превышало допустимого напр жени  дл  транзистора 8. Одновременно с этим необходимо, чтобы стабилитрон 7 не вли л на работу транзистора 8 в режиме пуска устройства, т.е., чтобы его напр жение стабилизации было больше, чем напр жение стабилизации 5 стабилитрона 10.The choice of the stabilization voltage of the Zener diode 7 is determined so that the voltage on the capacitor 4 does not exceed the allowable voltage for the transistor 8. At the same time, it is necessary that the Zener diode 7 does not affect the operation of the transistor 8 in the device starting mode, i.e. so that its stabilization voltage is greater than the stabilization voltage 5 of the zener diode 10.

Величина резистора 3 может быть выбрана достаточно большой, во-первых , дл  уменьшени  мощности в номинальном режиме работы при отсутствииThe size of the resistor 3 can be chosen large enough, firstly, to reduce the power in the nominal mode of operation in the absence of

00

5five

00

перенапр жений, во-вторых, дл  уменьшени  тока, который протекает через стабипитрон 7 в режиме входных перенапр жений .overvoltages, secondly, to reduce the current that flows through the stabilitron 7 in the input overvoltage mode.

Если вместо стабалитрона 7 установлен транзистор 14 (фиг. 2), который включаетс  с по влением напр жени  на нагрузке 2, чем шунтируетс  конденсатор Д то дальнейшее увеличение напр жени  на нем прекращаетс , например , при возникновении перенапр жений . Введение транзистора 1А позвол ет увеличить сопротивление резистора 3, т.е. повысить КПД.If instead of a stabilitron 7 a transistor 14 is installed (Fig. 2), which turns on with the appearance of a voltage on the load 2, by which the capacitor D is shunted, then a further increase in the voltage across it stops, for example, when an overvoltage occurs. The introduction of transistor 1A makes it possible to increase the resistance of resistor 3, i.e. increase efficiency.

Введение интегрирующего звена 16 дает возможность повысить надежность работы устройства за счет того, что транзистор 14 включаетс  после пуска с задержкой от начала по влени  напр жени  Ef,. Этим исключаетс  ложный сброс схемы пуска, когда напр жение Ер еще не успело нарасти до требуемого , необходимого дл  подхватывани  блоком 13 управлени ,The introduction of the integrating element 16 makes it possible to increase the reliability of the device operation due to the fact that the transistor 14 is turned on after a start with a delay from the onset of the voltage Ef ,. This eliminates a false reset of the start-up circuit, when the voltage Ep has not yet managed to increase to the required, necessary for the control unit 13 to pick up,

В преобразователе может быть уменьшен базовый ток транзистора 6; С началом разр да конденсатора 4 открываетс  транзистор 6. Ток разр да конденсатора 4 проходит через диод 19, при этом шунтируетс  цепь элементов 10 и 18, чем обеспечиваетс  глубокий разр д конденсатора 4. Резистор 18 заащщает стабилитрон 10 от больших пр мь1х токов, а резистор 17 ограничивает базовый ток транзистора 6.In the converter, the base current of the transistor 6 can be reduced; With the beginning of the discharge of the capacitor 4 opens the transistor 6. The discharge current of the capacitor 4 passes through the diode 19, thus shunting the circuit of elements 10 and 18, which ensures the deep discharge of the capacitor 4. The resistor 18 protects the Zener diode 10 from large direct currents, and the resistor 17 limits the base current of the transistor 6.

В предлагаемом техническом решении обеспечиваетс  автоматический запуск устройства без применени  пусковых кнопок. Одновременно с этим на всех полупроводниковых приборах, кроме силового транзистора, напр жение имеет достаточно малые значени .In the proposed technical solution, the device is automatically started without the use of start buttons. At the same time, on all semiconductor devices, except the power transistor, the voltage has rather small values.

Claims (5)

1. Преобразователь посто нного напр жени  содержащий включенный последовательно в цепь питани  силовой транзистор первого типа проводимости, подключенный коллектором к первому входному вьгеоду преобразовател  и св занного базой с выходом блока управлени  и с коллектором управл ющего транзистора второго типа проводимости , эмиттер которого через первый резистор соединен с коллектором сило1. A constant voltage converter containing a power transistor of the first conductivity type connected in series to the power supply circuit, connected by a collector to the first input terminal of the converter and connected to the output of the control unit and to the collector of the second conductivity type controlling emitter, the emitter of which is connected through the first resistor with collector force 5five 00 вого транзистора, а база соедине1га с первым выводом второго резистора, и вспомогательный транзистор первого типа проводимости, отличающийс  тем, что, с целью расгщгре- ни  функциональных возможностей путем обеспечени  защиты от входных перенапр жений , между эмиттерами управл ющего и вспомогательного транзис торов включен введенный конденсатор,. вспомогательный транзистор эмиттером соединен через введенньш зар дный диод с вторым входным выводом преобра- , коллектором соединен с вторым выводом второго резистора и через введенный узел опорного напр жени  - с вторым входным выводом преобразовател , а цепь его базы соединена с вторым входным выводом преобразовател , св зь базы силового транзистора с коллектором управл  ощего транзистора и выходом блока управлени  выполнена через вЕеденнь е пр мовключенные 5 первый и второй блокирующие диоды соответственно , а между эмиттером управл ющего транзистора и вторым входным выгодой преобразовател  включен вве- денньм узел ограничени  еренапр жс- ний,transistor, and the base is connected to the first output of the second resistor, and the auxiliary transistor of the first conductivity type, characterized in that, in order to increase functionality by providing protection against input overvoltages, between the emitters of the control and auxiliary transistors the inserted capacitor is connected , the auxiliary transistor is connected to the second input terminal of the converter via the input diode, the collector is connected to the second terminal of the second resistor and through the input reference voltage node to the second input terminal of the converter, and its base circuit is connected to the second input terminal of the converter, the connection the base of the power transistor with the collector of the control transistor and the output of the control unit is made through the direct connected 5 first and second blocking diodes, respectively, and between the emitter and ravl guide transistor and the second input transducer included advantageously introduced dennm limiting erenapr zhs- node Nij, 2.Преобразователь по п. 1, о т- личающнйс   тем, что узел опорного напр жени  выполнен в виде первого стабилитрона.2. The converter according to claim 1, which is characterized by the fact that the reference voltage node is made in the form of a first zener diode. 3.Преобразователь по п, 1, о т - ли чающийс  тем, что в цепь базы вспомогательного транзистора введен третий резистор, а узел опорного напр жени  выполнен в виде первого стабилитрона с последовательно включенным четвертым резистором розан встречно-включенным дополш телы ным диодом.3. The converter according to claim 1,,, is that a third resistor is inserted into the base circuit of the auxiliary transistor, and the reference voltage node is made in the form of a first zener diode with a series-connected fourth resistor rosan with a counter-mounted additional magnet diode. 4.Преобразователь по п. 1, о т - личающийс  тем, что узел ограничени  перенапр жений выполнен в виде второго стабилитрона.4. The converter according to claim 1, T is characterized by the fact that the overvoltage control node is designed as a second zener diode. 5.Преобразователь по п. 1, о т - личающийс  тем, что узел ограничени  перенапр жени  выполнен в ввде дополнительного транзистора первого типа проводимости, вход которого соединен с выходом введенного интегрирующего звена, подключенного входом между эмиттером силового тран- зистора и вторым входным выводом преобразовател  .5. The converter according to claim 1, T is characterized by the fact that the overvoltage limiting unit is made in the input of an additional transistor of the first conductivity type, the input of which is connected to the output of the inputted integrating element connected by the input between the emitter of the power transistor and the second input terminal of the converter . 00 5five 00 5five 00 5five чh 15276951527695 VjVj Г/G / ., I., I 2 П:2 P: Г/G / 7VZ7VZ .г С.r C ././ / -4 PTt / -4 PTT aa -6-6 X«X " ,, i:i: -f/r-f / r rr -t-t Й/з.гY / zg i ii i