Стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача

Реферат: Стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача містить два послідовно ввімкнутих основний та захисний стабілізатори, кожний з яких складається з регулюючого транзистора, ввімкнутого послідовно в силовому ланцюгу, вузла керування, вхідний вивід якого з'єднаний з вхідним ланцюгом, вихідний вивід приєднаний до керуючого входу регулюючого транзистора, один з керуючих входів сполучений з джерелом опорної напруги, а другий сполучений з виходом вимірювального подільника вихідної напруги, причому основний стабілізатор виконує функцію стабілізації вихідної напруги, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги приєднані до вихідних виводів, захисний стабілізатор виконує функцію захисту споживача від перенапруг та резервування його живлення при виході з ладу основного стабілізатора, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги одними виводами приєднані до загальної шини. Другі виводи джерела опорної напруги та вимірювального подільника вихідної напруги захисного стабілізатора з'єднані з вихідним виводом. UA 91903 U (54) СТАБІЛІЗУЮЧИЙ ПРИСТРІЙ З ЗАХИСТОМ ВІД ПЕРЕНАПРУГ ТА РЕЗЕРВУВАННЯМ ЖИВЛЕННЯ СПОЖИВАЧА UA 91903 U UA 91903 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузей електротехніки та радіотехніки і може бути використана при проектуванні стабілізуючих пристроїв електроживлення силової радіоелектронної апаратури, наприклад при проектуванні пристроїв електроживлення електронної апаратури радіолокаційних станцій та систем. При цьому такі пристрої електроживлення повинні одночасно володіти надійним захистом радіоелектронної апаратури від перенапруг та резервуванням її живлення. Відомі силові стабілізуючі пристрої, що застосовуються для електроживлення радіоелектронної апаратури різних пристроїв та забезпечують необхідний надійний захист від перенапруг та резервування живлення споживача. В одному з відомих стабілізуючих пристроїв електроживлення з захистом від перенапруг та резервуванням живлення [див. авт. св. СРСР № 1357935, кл. G05F 1/569, 1985 р.] для захисту споживача від перенапруг та одночасного резервування живлення споживача застосований захисний елемент, що виконаний по схемі стабілізатора постійної напруги паралельного типу, який ввімкнений поміж вихідними виводами. Суттєвими недоліками даного стабілізатора постійної напруги є значна потужність втрат захисного стабілізатора в аварійних режимах та дещо підвищена вихідна напруга в режимі резервування живлення споживача. Другий з відомих стабілізуючих пристроїв електроживлення з захистом від перенапруг та резервуванням живлення [див. Лейко В.М. и Мигас С.И… Резервированный стабилизатор для защиты нагрузки от перенапряжения. - в сборнике Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И. Конева. М. "Сов. Радио", 1981, вып. 12, с. 135, рис. 2] складається з двох послідовно ввімкнутих основного та захисного стабілізаторів, один з яких (захисний) виконує функцію захисту споживача від перенапруг та резервування його живлення у разі виходу з ладу основного стабілізатора. Недоліками другого відомого стабілізуючого пристрою напруги є складність схемного рішення, а також підвищений рівень вихідної напруги в режимі резервування живлення споживача. З відомих стабілізованих пристроїв живлення більш близьким за технічною суттю та прийнятим за прототип [див. Дремов С.Т., Попко С.М. Быстродейсвующие схемы защиты потребителей ИВЭП от перенапряжений // сб. Высокоэффективные источники вторичного электропитания РЭА. МДНТП им. Дзержинского, 1986 г. - С. 78-81] є стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача, що містить два послідовно ввімкнутих основний та захисний стабілізатори, кожний з яких складається з регулюючого транзистора, ввімкнутого послідовно в силовому ланцюгу, вузла керування, вхідний вивід якого з'єднаний з вхідним ланцюгом, загальний вивід сполучений з загальною шиною, вихідний вивід приєднаний до керуючого входу регулюючого транзистора, один з керуючих входів сполучений з джерелом опорної напруги, а другий сполучений з виходом вимірювального подільника вихідної напруги, причому основний стабілізатор виконує функцію стабілізації вихідної напруги, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги приєднані до вихідних виводів, захисний стабілізатор виконує функцію захисту споживача від перенапруг та резервування його живлення при виході з ладу основного стабілізатора, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги одними виводами приєднані до загальної шини. Даний відомий стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача напруги є більш простим у схемному виконанні та може формувати більш точний рівень вихідної напруги в режимі резервування живлення споживача. Однак суттєвими недоліками відомого стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг, які обмежують його застосування, є складність при проектуванні, оскільки потребується підбір опору одного з додаткових резисторів, а також невисока якість вихідної напруги в режимі резервування живлення споживача з причин розкиду параметрів додаткового оптоелектронного елементу та залежності їх від зміни температури навколишнього середовища. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача, який одночасно характеризується і простотою проектування, і простотою побудови, а також високою якістю вихідної напруги в режимі резервування живлення споживача. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому стабілізуючому пристрої з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача, що містить два послідовно ввімкнутих основний та захисний стабілізатори, кожний з яких складається з регулюючого транзистора, ввімкнутого послідовно в силовому ланцюгу, вузла керування, вхідний вивід якого з'єднаний з вхідним ланцюгом, загальний вивід сполучений з загальною шиною, вихідний вивід приєднаний до керуючого входу регулюючого транзистора, один з керуючих входів сполучений з джерелом опорної напруги, а другий сполучений з виходом вимірювального подільника вихідної 1 UA 91903 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 напруги, причому основний стабілізатор виконує функцію стабілізації вихідної напруги, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги приєднані до вихідних виводів, захисний стабілізатор виконує функцію захисту споживача від перенапруг та резервування його живлення при виході з ладу основного стабілізатора, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги одними виводами приєднані до загальної шини, другі виводи джерела опорної напруги та вимірювального подільника вихідної напруги захисного стабілізатора з'єднані з вихідним виводом. Під час нормальної роботи запропонованого стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача вихідна напруга формується на заданому рівні за допомогою основного стабілізатора та визначається параметрами основного джерела опорної напруги та основного вимірювального подільника вихідної напруги, при виходу з ладу основного стабілізатора (пробою регулюючого транзистора, або переходу його в режим насичення з причин порушення нормальної роботи вузла керування) вихідна напруга формується на заданому попередньому рівні за допомогою захисного стабілізатора та визначається параметрами захисного джерела опорної напруги та захисного вимірювального подільника вихідної напруги. На кресленні показана електрична схема запропонованого стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача. Запропонований стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача містить в собі вхідний вивід 1 для приєднання напруги живлення, загальну шину 2, вихідний вивід 3 для приєднання споживача, регулюючий транзистор 4 захисного стабілізатора, елемент керування 5 регулюючим транзистором 4 захисного стабілізатора, який містить перший вивід живлення 6, загальний вивід 7, вихідний вивід 8, перший керуючий вивід 9, другий керуючий вивід 10, перший стабілітрон 11, перший обмежуючий резистор 12, перший вимірювальний подільник напруги, що складається з резисторів 13, 14, регулюючий транзистор 15 основного стабілізатора, елемент керування 16 регулюючим транзистором 15 основного стабілізатора, який містить перший вивід живлення 17, загальний вивід 18, вихідний вивід 19, перший керуючий вивід 20, другий керуючий вивід 21, другий стабілітрон 22, другий обмежуючий резистор 23 та другий вимірювальний подільник напруги, що складається з резисторів 24, 25. Силовий вхід регулюючого транзистора 4 захисного стабілізатора та перший вивід живлення 6 елементу керування 5 регулюючим транзистором 4 захисного стабілізатора, з'єднані з виводом 1 для приєднання напруги живлення, загальний вивід 7 елемента керування 5 регулюючим транзистором 4 захисного стабілізатора та загальний вивід 18 елемента керування 16 регулюючим транзистором 15 основного стабілізатора, а також одні з виводів першого 11 і другого 22 стабілітронів та одні з виводів резисторів 13, 21 відповідно першого та другого вимірювальних подільників напруги захисного та основного стабілізаторів сполучені з загальною шиною 2. Силовий вихід регулюючого транзистора 4 захисного стабілізатора та перший вивід живлення 17 елементу керування 16 регулюючим транзистором 15 основного стабілізатора з'єднані з силовим входом регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора. Другі виводи першого 11 і другого 22 стабілітронів, також резисторів 13, 21 відповідно через резистори 12, 14, 23, 25 сполучені з силовим виходом регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора та вихідним виводом 3 для приєднання споживача. Запропонований стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача працює наступним чином. Його вихідна напруга формується за допомогою основного стабілізатора та визначається наступною формулою: Uвих . осн.  U 22  R 24  R 25  . R 24 При цьому вихідна напруга захисного стабілізатора, яка одночасно є вхідною напругою основного стабілізатора, має дещо більшу величину та визначається формулою: 50 Uвих . зах.  U11  R 13  R 14   UЄК15 . R 13 При налагодженні запропонованого стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача для одержання високою якості вихідної напруги в режимі резервування живлення споживача закорочується силовий вхід з силовим виходом регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора і за допомогою резистору R 14 , першого 55 вимірювального подільника напруги виставляється вихідна напруга Uвих . зах. , величина якої 2 UA 91903 U 5 дорівнює величині вихідної напруги основного стабілізатора Uвих . осн. (величині вихідної напруги стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача). В подальшому розкорочується силовий вхід з силовим виходом регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора, величина вихідної напруги стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача змінюється до попереднього значення Uвих . осн. , яке практично має значення напруги Uвих . зах. . У разі виникнення аварійної ситуації, яка характеризується зменшенням опору регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора (наприклад при пробої силового переходу регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора), вихідна напруга захисного стабілізатора Uвих . зах. 10 зменшується на величину напруги переходу емітер-колектор регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора U ЄК , і забезпечується умова: 15 U11 U  R 13  R 14   22  R 24  R 25  . R 13 R 24 15 20 Приведена умова свідчить про те, що після пробою силового переходу регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора захисний стабілізатор забезпечує напругу захисту, величина та якість якої залишається на попередньому рівні. Таким чином запропонований стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача характеризується високою якістю вихідної напруги в режимі резервування живлення споживача. При цьому він одночасно характеризується і простотою проектування, і простотою побудови. Експериментальні дослідження показали працездатність та позитивні якості запропонованого стабілізуючого пристрою з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача. У порівнянні з прототипом після пробою силового переходу регулюючого транзистора 15 основного стабілізатора зміна величини вихідної напруги зменшилась з 1,5 В до нульового значення, якість вихідної напруги залишилась на попередньому рівні. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Стабілізуючий пристрій з захистом від перенапруг та резервуванням живлення споживача, що містить два послідовно ввімкнутих основний та захисний стабілізатори, кожний з яких складається з регулюючого транзистора, ввімкнутого послідовно в силовому ланцюгу, вузла керування, вхідний вивід якого з'єднаний з вхідним ланцюгом, вихідний вивід приєднаний до керуючого входу регулюючого транзистора, один з керуючих входів сполучений з джерелом опорної напруги, а другий сполучений з виходом вимірювального подільника вихідної напруги, причому основний стабілізатор виконує функцію стабілізації вихідної напруги, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги приєднані до вихідних виводів, захисний стабілізатор виконує функцію захисту споживача від перенапруг та резервування його живлення при виході з ладу основного стабілізатора, а його джерело опорної напруги та вимірювальний подільник вихідної напруги одними виводами приєднані до загальної шини, який відрізняється тим, що другі виводи джерела опорної напруги та вимірювального подільника вихідної напруги захисного стабілізатора з'єднані з вихідним виводом. 3 UA 91903 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4