SU838684A1 - Pulsed short-circuiting protected voltage stabilizer - Google Patents

Description

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ(54) IMPULSE VOLTAGE STABILIZER WITH PROTECTION AGAINST SHORT CIRCUITS

II

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питани  различной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering and can be used as a stabilized power source for various apparatus.

Известны ключевые стабилизаторы напр жени  с защитой от коротких замыканий, содержащие регулирующий элемент, схему сравнени  и схему защиты 1 .Key short-circuit voltage regulators with short-circuit protection are known, containing a regulating element, a comparison circuit and a protection circuit 1.

Однако такие стабилизаторы не обеспечивают работу при больщих токовых нагрузках из-за большого нагрева регулирующего транзистора.However, such stabilizers do not work at high current loads due to the large heating of the control transistor.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  импульсный стабилизатор напр жени  с защитой от коротких замыканий, содержащий регулирующий составной транзистор, включенный последовательно между входной клеммой и входом LC сглаживающего фильтра, узел сравнени , вход которого соединен с выходными клеммами, а выход - со входом щиротно-импульсного модул тора, блок защиты от коротких замыканий 3.Closest to the invention is a pulse voltage regulator with protection against short circuits, containing a regulating composite transistor connected in series between the input terminal and the LC input of the smoothing filter, the reference node, the input of which is connected to the output terminals, and the output modulator, short circuit protection unit 3.

Схема защиты от коротких замыканий данного стабилизатора работает по принципу пробо  стабилитрона и устойчиво работает только при относительно малых диапазонах изменени  входного напр жени . ПриThe protection circuit against short circuits of this stabilizer works on the principle of the breakdown of the zener diode and stably operates only at relatively small ranges of input voltage variation. With

значительном повыщении напр жени  сети и малой нагрузке (V|, ) становитс  больще йт, настолько, что стабилитрон пробиваетс  и стабилизатор отключаетс . При пониженном напр жении сети и максимальной нагрузке (V, -V, ) становитс  настолько меньще24г, что при коротком замыкании стабил,итрон не пробиваетс  и защита не срабатывает , что в свою очередь приводит к выходу из стро  регулирующего транзистора.a significant increase in the mains voltage and a low load (V |,) becomes larger, so that the zener diode is punched and the stabilizer is turned off. When the network voltage is low and the maximum load (V, -V,) becomes so less than 24 g, it is stable during a short circuit, it does not break through and the protection does not work, which in turn leads to a failure of the control transistor.

Цель изобретени  - повыщение надежности защиты импульсного стабилизатора, при значительном расщирении диапазона изменений входного напр жени .The purpose of the invention is to increase the reliability of the protection of the pulse stabilizer, with a significant widening of the range of changes in the input voltage.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что блок защиты от коротких замыканий выполнен на транзисторе, эмиттер которого через первый резистор подключен к потенциальной выходной клемме, коллектор через второй резистор подключен ко входу щиротноимпульсного модул тора, а база через третий резистор - к источнику опорного напр жени .The goal is achieved by the fact that the short-circuit protection block is made on a transistor, the emitter of which is connected to the potential output terminal through the first resistor, the collector is connected to the input of the pulse-width modulator through the second resistor, and the reference voltage to the base through the third resistor.

Кроме того питающий вход источника опорного напр жени  подключен к входной клемме через элемент задержки, состо щий из входного конденсатора и последовательно соединенных стабилитрона и четвертого резистора . на фи1. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого стабилнзатора; на фиг. 2 - график зависимости напр жений. Стабилизатор состоит из регулируюпдего элемента, выполненного на транзисторах и 2 LC фильтра 3, отсекающего диода 4, широтно-имиульсного модул тора 5, узла 6 сравнени  и блока 7 заодиты, состо щего из транзистора 8, источника опорного напр жени  на стабилитроне 9, элемента задержки (резистор 10, стабилитрон 11, входной конденсатор 12 и резисторы 13 и 14). Увеличение напр жени  сети приводит к некоторому повышению выходного напр жени , на которое реагирует узел 6 сравнени  и выдает сигнал рассогласовани  на гииротно-импульсный модул тор 5, который уменьщает вре.м , в течение которого регулирующие транзисторы 1 и 2 открыты, что приводит к уменьшению выходного нанр жени . Аналогичным образом стабилизатор работает и при снижении напр жени  сети. В этом случае длительность интерва;1а, в течение которого регу.тирующие транзисторы 1 и 2 открыты, увеличиваетс . Блок защиты от коротких замыканий в цепи нагрузки выполнен на транзисторе 8, эмиттер которого че)ез первый резистор 14 подключен к потенциальному выходному зажиму стабилизатора. На базу транзистора 8 подаетс  опорное напр жение от стабилитрона 9, который нитаетс  через резистор 10 и стабилитрои 11. В случае короткого замыкани  в цепи нагрузки э.миттер транзистора 8 замыкаетс  на «плюс стаби.тизатора, вследствие чего потенциал его базы относительно эмиттера становитс  отрицательны.м, и транзистор 8 открываетс . Его коллекторгп 1Й ток открывает транзистор широтно-имиульсного модул тора 5, который в свою очередь запирает регулируюпдие транзисторы 1 и 2. Резистор 10, стабилитро 11 и входной конденсатор 12 образуют элемент задержки, что обеспечивает при включении стабилизатора задержку срабатывани  защиты на врем  зар да выходной емкости. При коротком замыкании задержка на отключение стабили затора отсутствует. Задержка срабатывани  защиты на врем  зар да выходной емкости стабилизатора осуществл етс  следующи.м образом. Посто нное входное напр жение стабилизатора подаетс  на конденсатор 12 достаточно большой емкости. При включении питани  напр жение на входно.м конденсаторе возрастает по экспоненциальному закону . -i. V V (1 -е ), где с - вхОлТное напр жение на конден саторе; t - Rc На фиг. 2 крива  io висимость напр жени  фильтра вьигр .мител  от крива  16 - - зависимость ходной емкости зар да. После вк;1ючени  гиггани  {кркь н 15 в момент времени t;i напр жение па конденсаторе 12 фи.чьтра-вынркмитсл  .i.ocTi-;гает величины , достаточной д.а  того, что стабилизатор начинает |)аботат.,., и тем самым начинаетс  зар д к()пде 1г то ;а LC фильтра. Бросок тока кондлПсатора LC фильтра (крива  16) не пов;;.и ет на работу щиротно-импульспого моду,- i j|;;; 5, так как трапзистор 8 закрыт OTCVTстви  1п-1тапи  на базе. В этот момент стабилитрон 1 1 еще не пробит, так как -папр женке на нем меньше напр жени  пробо  стабилитрона. Стабилитроп П пробьетс  в момент времени t, ко.гда напр жение па не.м iJci/ равно нанр жению пробо , после чего па базу транзистора 8 подаетс  опорное напр жение от стабилитрона 9. Ток зар да конденсатора в момент времени 1 уже доетаточно мал и не вли ет на работу Н1иротно-импульсного модул тора 5. Таки.м образом, вре.м  задержк -: с:)абатывани  защиты на врем  зар да выходной е.мкости нри включении стаб.-:, дел етс  величиной t - t. Формула :.:jj6pi jf- iifi 1.И.мпу.1ьсный CTa6H;i.43aT(jp па1;|1 жени  с защитой от коротких замыканий, содержащий регулируюгций c(JCтaвн;)й Т)апзистор , вкл оченный иоследователы-ю между входной клем.мой и входо.м сглаживаклиего фильтра, узел сравнени , вход котпг:;;; о соединен с выходными клеммами, а уыход- c(j в ХОДО М Ц1 и р ОТН о- и М П у .1Ь с и о iC vi о Д л   т о р а , блок защиты от коротких замык мий, отличающийс  те.м, что, с целью повьипени  надежности защиты при .);лд:.чх замыкани х и расщирени  диапазонаизменений входного напр жени , блок зчш.иты от корот ких за.мыканий выпо.лнен на транзисторе, эмиттер которого через первый резистор подключен к потенциальной выходной клемме, коллектор через второй резистор нодключен ко входу щиротно-импульсного модул тора, а база через третий резистор - к источнику опорного напр жени . 2.Стабилизатор по ;. 1. отличаклдийс  тем, что питающий вход источника онооного напр жени  подключен к входной xjiCMMe через элемент задержки состо щий из входного конденсатора и последовательно соединенных стабилитрона к четвертого резис1Ч)|;:а„In addition, the supply input of the reference voltage source is connected to the input terminal through a delay element consisting of an input capacitor and a series-connected zener diode and a fourth resistor. on fi1. 1 shows the basic electrical circuit of the proposed stabilizer; in fig. 2 is a graph of voltage dependencies. The stabilizer consists of an adjustable element made of transistors and 2 LC filters 3, a cut-off diode 4, a pulse width modulator 5, a node 6 of comparison and a block 7 are connected, consisting of a transistor 8, a source of reference voltage on a Zener diode 9, a delay element (resistor 10, zener diode 11, input capacitor 12 and resistors 13 and 14). An increase in the network voltage leads to a slight increase in the output voltage to which the comparison node 6 responds and generates an error signal to the pulse-width modulator 5, which reduces the time during which the control transistors 1 and 2 are open, which leads to a decrease in output time. Similarly, the stabilizer also works when the mains voltage decreases. In this case, the interval duration; 1a, during which the regulating transistors 1 and 2 are open, increases. The block of protection against short circuits in the load circuit is made on a transistor 8, the emitter of which is four) the first resistor 14 is connected to the potential output terminal of the stabilizer. The base of transistor 8 is supplied with a reference voltage from Zener diode 9, which is threaded through resistor 10 and zener diode 11. In case of a short circuit in the load circuit, the emitter of transistor 8 closes to the plus of the stabilizer, as a result of which the potential of its base relative to the emitter becomes negative .m, and transistor 8 opens. Its current collector opens the transistor of a pulse-width modulator 5, which in turn locks the transistors 1 and 2. Resistor 10, stabilizer 11 and input capacitor 12 form a delay element, which ensures that the stabilizer delays protection for output time when the stabilizer is turned on capacity. In the event of a short circuit, there is no delay for the stabilizer closure. The delay in the operation of the protection at the time of charging the output capacity of the stabilizer is carried out as follows. The constant input voltage of the stabilizer is supplied to the capacitor 12 of a sufficiently large capacity. When the power is turned on, the voltage at the input m capacitor increases exponentially. -i V V (1-e), where c is the inlet voltage at the condenser; t - Rc. In FIG. 2 curve io the dependence of the voltage of the filter of the computer on curve 16 - - the dependence of the charge carrying capacity. After Vk; 1giggi ggani {krk n 15 at time t; i, the voltage across the capacitor 12 phi.htr -vnrkmitsl .i.ocTi; gat values sufficient for the stabilizer starts |), and thus starts charging to () where it is; and LC filter. The inrush current of the connector filter LC (curve 16) does not turn ;;. And it doesn’t work in the latitude-pulse mode, - i j | ;;;; 5, since the trapsistor 8 is closed on the base of OTCVTstvi 1p-1tapi. At this moment, the Zener diode 1 1 has not yet been pierced, since the device on it is less than the voltage of the Zener diode. Stabilitrop P will strike at time t, when the voltage across the parameter m iJci / is equal to the application of the breakdown, after which the base voltage of the transistor 8 is applied to the base voltage of the zener diode 9. The charging current of the capacitor at time 1 is already sufficiently small and It does not affect the operation of the NIR-pulse modulator 5. Thus, the delay time -: c:) abating the protection for the charging time of the output capacitance when switched on the stab-: - is the value of t - t. Formula:.: Jj6pi jf- iifi 1.Impu.1csy CTa6H; i.43aT (jp pa1; | 1 nets with protection against short circuits, containing reguliruygtsy c (JStvn;) nd T) apsistor, on-site and followers between the input terminal and the input filter of the smoothing filter, the comparison node, the input compressor: ;;; A is connected to the output terminals, and the output is c (j in HODO M CC1 and p OTN o- and M P y. 1b c and o iC vi o D lt o r a, a short-circuit protection unit that differs. m, that, in order to ensure the reliability of protection when.); ld: such closures and extending the range of input voltage changes, the unit of the charge from the short closure is connected to the transistor, the emitter of which is connected to the potential through the first resistor output terminal, the collector through the second resistor is connected to the input of the pulse-width modulator, and the base through the third resistor is connected to the source of the supports th voltage. 2.Stabilizer by;. 1. The difference is that the supply input of the source of voltage is connected to the input xjiCMMe through a delay element consisting of an input capacitor and a series-connected zener diode to the fourth resisor));;:

Claims (2)

Ф о рм ул а изобретенияClaim 1. Импульсный стабилизатор напряжения с защитой от коротких замыканий, содержащий регулирующий составной транзистор, включенный последовательно между входной клеммой и входом сглаживающего фильтра, узел сравнения, вход которого соединен с выходными клеммами, а выход- со в ходом ш и р отн о- и м п у л ь с н ого м одул я т о р а, блок защиты от коротких замыканий, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты при коротких замыканиях и расширения диапазона изменений входного напряжения, блок защиты от коротких замыканий выполнен на транзисторе, эмиттер которого через первый резистор подключен к потенциальной выходной клемме, коллектор через второй резистор подключен ко входу широтно-импульсного модулятора, а база через третий резистор — к источнику опорного напряжения.1. Switching voltage regulator with protection against short circuits, containing a regulating composite transistor connected in series between the input terminal and the input of the smoothing filter, the comparison node, the input of which is connected to the output terminals, and the output is wired through and p rel P a rd module, a short circuit protection unit, characterized in that, in order to increase the reliability of short circuit protection and expand the range of input voltage changes, the short circuit protection unit is made on t anzistore, the emitter of which is connected via a first resistor to the potential output terminal, the collector via a second resistor connected to the input of the pulse width modulator, and the base via a third resistor - to a source of reference voltage. 2. Стабилизатор по к. 1. отличающийся тем, что питающий вход источника опорного напряжения подключен к входной клемме через элемент задержки состоящий из входного конденсатора и последовательно соединенных стабилитрона и четвертого резистора.2. The stabilizer according to claim 1. characterized in that the supply input of the reference voltage source is connected to the input terminal through a delay element consisting of an input capacitor and a zener diode and a fourth resistor connected in series.