[go: up one dir, main page]

RU2432656C1 - Electronic fuse with self-recovery - Google Patents

Electronic fuse with self-recovery Download PDF

Info

Publication number
RU2432656C1
RU2432656C1 RU2010135159/07A RU2010135159A RU2432656C1 RU 2432656 C1 RU2432656 C1 RU 2432656C1 RU 2010135159/07 A RU2010135159/07 A RU 2010135159/07A RU 2010135159 A RU2010135159 A RU 2010135159A RU 2432656 C1 RU2432656 C1 RU 2432656C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
circuit
inlet
thyristor
Prior art date
Application number
RU2010135159/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Александрович Григорьев (RU)
Валентин Александрович Григорьев
Сергей Сергеевич Журавлев (RU)
Сергей Сергеевич Журавлев
Эдуард Григорьевич Михальцов (RU)
Эдуард Григорьевич Михальцов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Конструкторско-технологический институт вычислительной техники Сибирского отделения РАН
Priority to RU2010135159/07A priority Critical patent/RU2432656C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432656C1 publication Critical patent/RU2432656C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: circuit of an electronic fuse is arranged according to the principle of a threshold device in the form of a quadripole. An inlet of an auxiliary power supply source, the outlet of which is connected to power supply inlets of the following components, is connected to inlet poles of the quadripole: a differential amplifier, a voltage comparator, a thyristor switch and a controlled generator of recovery pulses; an inlet of a short-circuit current limiter is connected to the inlet positive pole, and its outlet is connected to a source of a power MIS transistor, a drain of which is connected to the inlet of a start-up current limiter, which is connected to the outlet negative pole. The outlet of the start-up current limiter is connected with the outlet positive pole, and the first inlet of the differential amplifier and the first outlet of the resistive current sensor are connected to the inlet negative pole, and the second outlet of the resistive current sensor is connected to the output negative pole and the second inlet of the differential amplifier.
EFFECT: minimisation of energy released in a spark gap in case of short circuit, increased efficiency, elimination of actuation when connected to a resistive-capacitance load or a load with start-up current.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам защиты нагрузок и выходных силовых цепей вторичных источников электропитания от перегрузок и коротких замыканий (к.з.) по току. Может быть использовано для защиты цепей автоматики, дорогостоящего и взрывозащищенного электрооборудования.The invention relates to devices for protecting loads and output power circuits of secondary power supplies from overloads and short circuits (short circuits) in current. It can be used to protect automation circuits, expensive and explosion-proof electrical equipment.

Известно устройство защиты от к.з. и превышения тока в нагрузке [Шустов М.А. Практическая схемотехника. Книга 4. «Контроль и защита источников питания». М.: Издательский дом «Додэка-XXI», «Альтекс», 2007, стр.50, рис.5.5], в котором использован тиристор с датчиком тока на резисторе. При увеличении тока в нагрузке включается тиристор, шунтируя цепь управления транзистора, после чего напряжение на выходе падает до нуля. Для повторного запуска после устранения причин перегрузки следует нажать кнопку и разблокировать тиристор.Known protection device against short-circuit and excess current in the load [Shustov MA Practical circuitry. Book 4. "Control and protection of power sources." M .: Dodeka-XXI Publishing House, Alteks, 2007, p. 50, Fig.5.5], in which a thyristor with a current sensor on a resistor is used. When the current in the load increases, the thyristor turns on, bypassing the control circuit of the transistor, after which the output voltage drops to zero. To restart after eliminating the causes of overload, press the button and unlock the thyristor.

Данное устройство защиты обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не позволяет производить резервирование («горячий» резерв) каналов защиты, и в нем отсутствует функция автоматического самовосстановления. Кроме этого на сопротивлении датчика, подключенного непосредственно к управляющему электроду тиристора, рассеивается относительно высокая дополнительная мощность.This protection device has limited functionality, since it does not allow redundancy (“hot” reserve) of protection channels, and it does not have an automatic self-healing function. In addition, a relatively high additional power is dissipated on the resistance of the sensor connected directly to the thyristor control electrode.

Известно устройство защиты источника питания от к.з. [Шустов М.А. Практическая схемотехника. Книга 4. «Контроль и защита источников питания». М.: Издательский дом «Додэка-XXI», «Альтекс», 2007, стр.57, рис.5.11]. Это тиристорно-транзисторная схема, которая работает следующим образом: при нормальном режиме тиристор выключен, транзисторы Дарлингтона находятся в состоянии насыщения. При к.з. в нагрузке начинает протекать ток через управляющий электрод тиристора - он включается и шунтирует цепь управления транзистора Дарлингтона, ток через который снижается до минимума.A device for protecting a power source from a short circuit is known. [Shustov M.A. Practical circuitry. Book 4. "Control and protection of power sources." M .: Dodeka-XXI Publishing House, Altex, 2007, p. 57, Fig. 5.11]. This is a thyristor-transistor circuit, which works as follows: in normal mode, the thyristor is turned off, Darlington transistors are in a saturated state. When short current begins to flow through the load through the thyristor control electrode - it turns on and bypasses the control circuit of the Darlington transistor, the current through which is reduced to a minimum.

Данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не позволяет производить резервирование («горячий» резерв) каналов защиты, и в нем отсутствует функция автоматического самовосстановления. Кроме того, на транзисторах Дарлингтона падает значительная часть напряжения питания и рассеивается соответственно большая мощность.This device has limited functionality, since it does not allow redundancy (“hot” reserve) of protection channels, and there is no automatic self-healing function in it. In addition, a significant part of the supply voltage drops on Darlington transistors and a correspondingly large power dissipates.

Известно устройство защиты (электронный предохранитель) [Патент на изобретение №2185016 RU], которое содержит силовой МДП-транзистор, управляющий транзистор, стабилитрон, шесть резисторов, переключатель, предохранитель, устройство управления, два компаратора напряжения, терморезистор, диод для форсированного разряда входного конденсатора силового МДП-транзистора.A protection device (electronic fuse) is known [Patent for the invention No. 2185016 RU], which contains a power MOS transistor, a control transistor, a zener diode, six resistors, a switch, a fuse, a control device, two voltage comparators, a thermistor, a diode for forced discharge of the input capacitor power MOS transistor.

Данное устройство защиты обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не позволяет производить резервирование («горячий» резерв) каналов защиты, что определяет надежность работы как недостаточную для ответственных применений (например, для защиты дорогостоящего и взрывозащищенного электрооборудования). Кроме того, данное устройство несамовосстанавливающееся (после устранения к.з. или перегрузки для приведения устройства в нормальный режим работы надо выключить/включить источник питания или нажать на переключатель).This protection device has limited functionality, since it does not allow redundancy (“hot” reserve) of protection channels, which determines the reliability as insufficient for critical applications (for example, to protect expensive and explosion-proof electrical equipment). In addition, this device is non-self-healing (after eliminating the short circuit or overload, to turn the device into normal operation, turn off / on the power source or press the switch).

Наиболее близким к предлагаемому устройству по совокупности признаков и решаемой задаче является устройство защиты [Шустов М.А. Практическая схемотехника. Книга 4. «Контроль и защита источников питания». М.: Издательский дом «Додэка-XXI», «Альтекс», 2007, стр.49, рис.5.3], содержащее силовой МДП-транзистор, работающий в ключевом режиме, компаратор напряжения, два резистора, подключенные к компаратору, резистивный датчик тока, кнопку. Ток срабатывания защиты определяется соотношением сопротивлений резисторов и датчика. После срабатывания защиты для повторного подключения нагрузки необходимо нажать кнопку.The closest to the proposed device in terms of features and the problem to be solved is the protection device [Shustov MA Practical circuitry. Book 4. "Control and protection of power sources." M .: Dodeka-XXI Publishing House, Alteks, 2007, p. 49, Fig. 5.3], containing a power MOS transistor operating in the key mode, a voltage comparator, two resistors connected to the comparator, a resistive current sensor , button. The trip current of the protection is determined by the ratio of the resistances of the resistors and the sensor. After the protection is activated, the button must be pressed to reconnect the load.

Данное устройство защиты обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не позволяет производить резервирование («горячий» резерв) каналов защиты, в нем отсутствует функция автоматического восстановления нормального режима работы, кроме того, известное устройство имеет большие ограничения по применению резистивно-емкостных нагрузок и нагрузок с бросками пусковых токов.This protection device has limited functionality, since it does not allow redundancy ("hot" reserve) of protection channels, it does not have the function of automatically restoring normal operation, in addition, the known device has great limitations on the use of resistive capacitive loads and loads with inrush currents.

Заявляемый электронный предохранитель с самовосстановлением обеспечивает достижение следующего технического результата: повышение качества работы устройства (минимизация энергии к.з., высокий КПД, отсутствие срабатывания при включении на резистивно-емкостную нагрузку или нагрузку с пусковым током) и расширение функциональных возможностей (резервирование каналов защиты, самовосстановление).The inventive electronic fuse with self-healing ensures the achievement of the following technical result: improving the quality of the device (minimizing short-circuit energy, high efficiency, no tripping when turned on to a resistive-capacitive load or load with inrush current) and expanding functionality (redundancy of protection channels, self-healing).

Сущность изобретения поясняется на фиг.1÷3, где на фиг.1 представлена структурная схема одноканального заявляемого устройства, на фиг.2 - структурная схема n-канального заявляемого устройства ([n-1] каналов - «горячий» резерв), на фиг.3 - функциональная схема одноканального заявляемого устройства.The invention is illustrated in figure 1 ÷ 3, where figure 1 shows a structural diagram of a single-channel inventive device, figure 2 is a structural diagram of an n-channel inventive device ([n-1] channels - "hot" reserve), in Fig. .3 is a functional diagram of a single channel inventive device.

На фиг.1 показано, что одноканальный электронный предохранитель с самовосстановлением содержит в своем составе: силовой МДП-транзистор 1, работающий в ключевом режиме, компаратор напряжения 2, резистивный датчик тока 3 и отличается от прототипа тем, что выполнен в виде четырехполюсника (входной положительный полюс 4, входной отрицательный полюс 5, выходной положительный полюс 6, выходной отрицательный полюс 7; к входным полюсам 4 и 5 подключается выход защищаемого источника электропитания, к выходным полюсам 6 и 7 подключается нагрузка) и в его состав введены: источник питания вспомогательный 8, ограничитель тока к.з. 9, дифференциальный усилитель 10, тиристорный ключ 11, имеющий вход установки «S» и вход сброса «R», драйвер 12, управляемый генератор восстанавливающих импульсов 13, ограничитель тока запуска 14; при этом к входным полюсам 4 и 5 подсоединен вход источника питания вспомогательного 8, выход которого соединен с входами электропитания: дифференциального усилителя 10, компаратора напряжения 2, тиристорного ключа 11, управляемого генератора восстанавливающих импульсов 13; к входному положительному полюсу 4 подсоединен вход ограничителя тока к.з. 9, выход которого соединен с истоком силового МДП-транзистора 1, сток которого соединен с входом ограничителя тока запуска 14, имеющего соединение с выходным отрицательным полюсом 7, выход ограничителя тока запуска 14 соединен с выходным положительным полюсом 6; к входному отрицательному полюсу 5 присоединены первый вход дифференциального усилителя 10 и первый вывод резистивного датчика тока 3, второй вывод которого соединен с выходным отрицательным полюсом 7 и вторым входом дифференциального усилителя 10, выход которого соединен с входом компаратора напряжения 2, выход которого соединен с входом установки «S» тиристорного ключа 11, выход которого соединен с входом управления генератора восстанавливающих импульсов 13 и входом драйвера 12, имеющего связь с входным отрицательным полюсом 5; первый и второй выходы драйвера 12 соединены соответственно с затвором и истоком силового МДП-транзистора 1, а выход генератора восстанавливающих импульсов 13 соединен с входом сброса «R» тиристорного ключа 11.Figure 1 shows that a single-channel self-healing electronic fuse contains: a power MOS transistor 1 operating in the key mode, a voltage comparator 2, a resistive current sensor 3, and differs from the prototype in that it is made in the form of a four-terminal device (input positive pole 4, input negative pole 5, output positive pole 6, output negative pole 7; the output of the protected power supply is connected to the input poles 4 and 5, the load is connected to the output poles 6 and 7) and composition introduced: auxiliary power supply 8, short-circuit current limiter 9, a differential amplifier 10, a thyristor switch 11, having an installation input “S” and a reset input “R”, a driver 12, a controlled recovery pulse generator 13, a start current limiter 14; at the same time, the input of the auxiliary power supply 8 is connected to the input poles 4 and 5, the output of which is connected to the power supply inputs: differential amplifier 10, voltage comparator 2, thyristor switch 11, a controlled recovery pulse generator 13; to the input positive pole 4 is connected to the input of the current limiter short circuit 9, the output of which is connected to the source of the power MOS transistor 1, the drain of which is connected to the input of the start current limiter 14, which is connected to the output negative pole 7, the output of the start current limiter 14 is connected to the output positive pole 6; connected to the input negative pole 5 is the first input of the differential amplifier 10 and the first output of the resistive current sensor 3, the second output of which is connected to the output negative pole 7 and the second input of the differential amplifier 10, the output of which is connected to the input of the voltage comparator 2, the output of which is connected to the input of the installation “S” of the thyristor switch 11, the output of which is connected to the control input of the recovery pulse generator 13 and the input of the driver 12, which is connected to the input negative pole 5; the first and second outputs of the driver 12 are connected respectively to the gate and source of the power MOS transistor 1, and the output of the recovery pulse generator 13 is connected to the reset input “R” of the thyristor switch 11.

N-канальный вариант заявляемого устройства на фиг.2 ([n-1] каналов - «горячий» резерв) отличается от одноканального на фиг.1 тем, что дополнительно введены [n-1] - резистивных датчиков тока 32, 33, …3n, причем все датчики (31, 32, 33, …3n) включены последовательно; содержит схему ИЛИ 15, имеющую n входов; дополнительно введены [n-1] силовых МДП-транзисторов 12, 13…1n, причем все силовые МДП-транзисторы (11, 12, 13…1n) включены последовательно; введены [n-1] каналов управления силовыми МДП-транзисторами 12, 13…1n, для чего резистивные датчики тока 32, 33, …3n соединены с соответствующими входами дифференциальных усилителей 102, 103, …10n, выходы которых соединены с соответствующими входами компараторов напряжения 22, 23, …2n, выходы которых соединены с соответствующими входами установки «S» тиристорных ключей 112, 113, …11n, выходы которых и выход тиристорного ключа 111 соединены с соответствующими входами схемы ИЛИ 15, выходы тиристорных ключей 112, 113, …11n соединены с соответствующими входами драйверов 122, 123, …12n, выходы которых соединены с истоками и затворами соответствующих силовых МДП-транзисторов 12, 13, …1n, выход схемы ИЛИ 15 соединен с управляющим входом генератора восстанавливающих импульсов 13, выход которого соединен с объединенными входами сброса «R» тиристорных ключей 111, 112, 113…11n. N-защитных каналов работают одновременно. При выходе из строя любого сочетания [n-1] каналов защитная функция сохраняется.N-channel version of the inventive device in figure 2 ([n-1] channels - "hot" reserve) differs from the single-channel in figure 1 in that additionally introduced [n-1] - resistive current sensors 3 2 , 3 3 , ... 3 n , and all sensors (3 1 , 3 2 , 3 3 , ... 3 n ) are connected in series; contains an OR circuit 15 having n inputs; additionally introduced [n-1] power MOS transistors 1 2 , 1 3 ... 1 n , and all power MOS transistors (1 1 , 1 2 , 1 3 ... 1 n ) are connected in series; introduced [n-1] control channels for power MOS transistors 1 2 , 1 3 ... 1 n , for which resistive current sensors 3 2 , 3 3 , ... 3 n are connected to the corresponding inputs of differential amplifiers 10 2 , 10 3 , ... 10 n the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the voltage comparators 2 2 , 2 3 , ... 2 n , the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the installation "S" of the thyristor switches 11 2 , 11 3 , ... 11 n , the outputs of which and the output of the thyristor switch 11 1 are connected to corresponding inputs of the OR circuit 15 outputs thyristor keys 11 2, 11 3, ... 11 n connected with suitable E inputs of drivers 12 2, 12 3, ... 12 n, whose outputs are connected to the sources and gates of the respective power MIS transistor 1 2, 1 3, ... 1 n, the output of OR gate 15 is connected to a control input of the generator of reducing pulse 13, the output of which connected to the combined reset inputs "R" of the thyristor keys 11 1 , 11 2 , 11 3 ... 11 n . N-protective channels work simultaneously. If any combination of [n-1] channels fails, the protective function is maintained.

Схема заявляемого электронного предохранителя с самовосстановлением выполнена по принципу порогового устройства. Величина установленного порога определяет значение тока ограничения при перегрузке или к.з. нагрузки. Если ток нагрузки превышает ток ограничения, то нагрузка отключается. Один из основных параметров - энергия, выделяющаяся в искровом промежутке при коротком замыкании нагрузки - минимизирована, что определяется малым временем (несколько микросекунд) отключения нагрузки и ограничением тока к.з.The circuit of the inventive electronic fuse with self-healing is made on the basis of a threshold device. The value of the set threshold determines the value of the limiting current during overload or short circuit. load. If the load current exceeds the limiting current, the load is switched off. One of the main parameters — the energy released in the spark gap during a short circuit of the load — is minimized, which is determined by the short time (several microseconds) of the load disconnection and the short-circuit current limitation.

Работа заявляемого устройства рассматривается по функциональной схеме на фиг.3. Устройство состоит из следующих функциональных узлов:The operation of the claimed device is considered according to the functional diagram in figure 3. The device consists of the following functional units:

8 - источник питания вспомогательный;8 - auxiliary power supply;

3 - резистивный датчик тока;3 - resistive current sensor;

10 - дифференциальный усилитель;10 - differential amplifier;

9 - ограничитель тока к.з. (L1, VD1);9 - short-circuit current limiter (L1, VD1);

2 - компаратор напряжения (DA1, R1, R2, R3);2 - voltage comparator (DA1, R1, R2, R3);

11 - тиристорный ключ (VS1, VT1, VT2, R4, R5, R6, R7);11 - thyristor switch (VS1, VT1, VT2, R4, R5, R6, R7);

12 - драйвер;12 - driver;

1 - силовой МДП-транзистор;1 - power MOS transistor;

13 - управляемый генератор восстанавливающих импульсов;13 - controlled generator of regenerating pulses;

14 - ограничитель тока запуска (VT3, C1, R8, R9).14 - start current limiter (VT3, C1, R8, R9).

Опорное напряжение Uопорн. на неинвертирующий вход микросхемы компаратора DA1 (узел 2) подается с переменного резистора R1, на этот же вход с выхода компаратора через резистор R2 подается напряжение положительной обратной связи, которая уменьшает время срабатывания и устраняет дребезг за счет гистерезиса. Инвертирующий вход компаратора DA1 - внешний (на него поступает сигнал с выхода дифференциального усилителя 10).Reference voltage the non-inverting input of the comparator chip DA1 (node 2) is supplied from a variable resistor R1, the positive feedback voltage is applied to the same input from the output of the comparator via resistor R2, which reduces the response time and eliminates chatter due to hysteresis. The inverting input of the comparator DA1 is external (it receives a signal from the output of the differential amplifier 10).

Согласующая цепь между выходом компаратора DA1 (узел 2) и управляющим электродом тиристора VS1 (узел 11) - VT1, R4, R5, R6, резистор R7 - анодная нагрузка тиристора, транзистор VT2 выполняет по отношению к включенному тиристору VS1 функцию шунта. Во включенном состоянии транзистор VT2 шунтирует тиристор VS1, и при выключении транзистора VT2 тиристор VS1, также, будет находиться в выключенном состоянии.The matching circuit between the output of the comparator DA1 (node 2) and the control electrode of the thyristor VS1 (node 11) is VT1, R4, R5, R6, the resistor R7 is the anode load of the thyristor, the transistor VT2 performs a shunt function with respect to the turned on thyristor VS1. In the on state, the transistor VT2 shunts the thyristor VS1, and when the transistor VT2 is turned off, the thyristor VS1 will also be in the off state.

Рассмотрим работу устройства в нормальном (статическом) режиме, когда ток нагрузки меньше тока ограничения (Iнагр.<Iогр.). При этом напряжение на инвертирующем входе компаратора DA1 (узел 2) меньше Uопор., на выходе компаратора высокий уровень напряжения, транзистор VT1 (узел 11) включен, тиристор VS1 выключен, на его аноде высокий уровень напряжения, при этом на выходе драйвера 12 низкий уровень и силовой МДП-транзистор 1 включен, генератор восстанавливающих импульсов 13 при этом заблокирован, на его выходе низкий уровень и шунтирующий транзистор VT2 (узел 11) выключен.Consider the operation of the device in the normal (static) mode, when the load current is less than the limiting current (Iload <Iload). In this case, the voltage at the inverting input of the comparator DA1 (node 2) is less than Uop., The output voltage of the comparator is high, the transistor VT1 (node 11) is turned on, the thyristor VS1 is turned off, the voltage at its anode is high, and the output of driver 12 is low and the power MIS transistor 1 is turned on, the recovery pulse generator 13 is blocked, its output is low and the shunt transistor VT2 (node 11) is turned off.

При перегрузке или к.з. (динамический режим) ток нагрузки больше тока ограничения (Iнагр.>Iогр.), при этом срабатывает компаратор DA1 (узел 2), тиристор VS1 (узел 11) включается, силовой МДП-транзистор 1 выключается, ток Iнагр. становится равным нулю, и компаратор DA1 (узел 2) возвращается в исходное состояние, но тиристор VS1 (узел 11) при этом остается во включенном состоянии («защелка»). На аноде тиристора VS1 низкий уровень и генератор восстанавливающих импульсов 13 включен. Теперь, чтобы выключить тиристор, надо сделать его анодный ток меньше тока удержания. На выходе генератора восстанавливающих импульсов 13, при его включении, появляется импульс высокого уровня, транзистор VT2 включается и шунтирует тиристор VS1 (узел 11), анодный ток которого становится меньше тока удержания.In case of overload or short circuit (dynamic mode) the load current is greater than the limiting current (Iload> Iload), while the comparator DA1 (node 2) is triggered, the thyristor VS1 (node 11) is turned on, the power MOS transistor 1 is turned off, the current is I load. becomes equal to zero, and the comparator DA1 (node 2) returns to its original state, but the thyristor VS1 (node 11) remains in the on state (“latch”). At the anode of the thyristor VS1 low level and the generator of the regenerating pulses 13 is turned on. Now, to turn off the thyristor, you need to make its anode current less than the holding current. At the output of the regenerating pulse generator 13, when it is turned on, a high-level pulse appears, the transistor VT2 turns on and shunts the thyristor VS1 (node 11), the anode current of which becomes less than the holding current.

Далее процесс может развиваться по двум направлениям. При непродолжительном к.з., когда время замыкания меньше длительности импульса на выходе генератора восстанавливающих импульсов 13, нормальная работа восстановится и тиристор VS1 (узел 11) будет находиться в выключенном состоянии. При продолжительном к.з. на выходе генератора восстанавливающих импульсов 13 будет появляться последовательность импульсов высокого уровня, по заднему фронту которых тиристор VS1 (узел 11) будет находиться в выключенном состоянии, силовой МДП-транзистор 1 при этом будет включаться на короткое время. После устранения причины перегрузки или к.з. нормальная работа восстановится.Further, the process can develop in two directions. With a short short circuit, when the circuit time is less than the pulse duration at the output of the regenerating pulse generator 13, normal operation will be restored and the thyristor VS1 (node 11) will be in the off state. With prolonged short-circuit at the output of the regenerating pulse generator 13, a sequence of high-level pulses will appear, along the trailing edge of which the thyristor VS1 (node 11) will be off, the power MOS transistor 1 will turn on for a short time. After eliminating the cause of the overload or short circuit normal operation will be restored.

Параметры, определяющие работу порогового устройстваParameters that determine the operation of the threshold device

- сопротивление датчика тока 3- resistance of current sensor 3 Rдатч. (Ом);Rdatch (Ohm); - коэффициент усиления дифференциального усилителя 10- gain differential amplifier 10 Кус.(Uвых./Uвх.);Piece. (Uout./Uin.); - опорное напряжение компаратора напряжения 2- voltage reference voltage comparator 2 Uопорн. (В);Uoporn. (AT); - ток ограничения при перегрузке или к.з.- current limit during overload or short circuit Ioгp. (A).IGR. (A).

Соотношение между параметрами определяется формулойThe relationship between the parameters is determined by the formula

Кус.=Uопорн./(Rдатч.×Iогр.).Piece. = Uoporn ./ (Rdat. × Iog.).

Например. Задаем Ioгp.=2 A, Rдатч.=0,05 Ом, Uопорн.=0,6 В, тогдаFor example. We set IOGR = 2 A, R sensor = 0.05 Ohm, Uoporn = 0.6 V, then

Кус.=0,6/(0,05×2)=6; мощность, выделяющаяся на датчике тока 3,Piece. = 0.6 / (0.05 × 2) = 6; power allocated to the current sensor 3,

Pдатч.=I2огр.×Rдатч.=4×0,05=0,2 Вт.P sensor = I 2 og. × R sensor = 4 × 0.05 = 0.2 W.

При отсутствии усилителя или Кус.=1 Rдатч.=Uопорн./(Кус.×Iогр.)=0,6/1×2=0,3 Ом,In the absence of an amplifier or Kus. = 1 R sensor = Uop ./ (Kus. × Iog.) = 0.6 / 1 × 2 = 0.3 Ohm,

Pдатч.=I2огр.×Rдатч.=4×0,3=1,2 Вт.P sensor = I 2 og. × R sensor = 4 × 0.3 = 1.2 W.

Ограничитель тока к.з. 9 выполнен на дросселе L1 и диоде Шоттки VD1, ограничивающем выброс напряжения на дросселе при резком выключении тока.Short-circuit current limiter 9 is made on the inductor L1 and the Schottky diode VD1, limiting the voltage surge on the inductor when the current is suddenly turned off.

Ограничитель пускового тока 14 выполнен на полевом транзисторе VT3. Если нагрузка, подключаемая к полюсам 6, 7, резистивно-емкостная или обладает пусковым током, то при включении защищаемого источника электропитания бросок тока в нагрузке может превосходить ток ограничения и защита будет срабатывать. За счет выбора постоянной времени цепочки C1, R9 внутреннее сопротивление транзистора VT3 при включении источника будет уменьшаться «плавно» так, что пусковой ток не будет превосходить тока ограничения. Резистор R8 предназначен для разряда конденсатора Cl в промежутках между восстанавливающими импульсами при длительном к.з.The inrush current limiter 14 is made on the field effect transistor VT3. If the load connected to the poles 6, 7 is resistive-capacitive or has a starting current, then when the protected power source is turned on, the inrush of the current in the load may exceed the limiting current and the protection will be triggered. By choosing the time constant of the circuit C1, R9, the internal resistance of the transistor VT3 when the source is turned on will decrease "smoothly" so that the starting current does not exceed the current limiting. Resistor R8 is designed to discharge the capacitor Cl in the gaps between the recovery pulses during a long short-circuit.

Электронные компоненты, которыми комплектуется устройство, не являются дефицитными. Они присутствуют в продаже и легко приобретаются.The electronic components that come with the device are not scarce. They are commercially available and easy to purchase.

Пример. Был собран опытный образец устройства, в функциональных узлах которого применены:Example. A prototype device was assembled, in the functional units of which are applied:

- быстродействующий операционный усилитель КР544УД2Г;- high-speed operational amplifier KR544UD2G;

- дроссель типа SDR1307;- throttle type SDR1307;

- компаратор LM 111;- comparator LM 111;

- МДП-транзисторы IRF7103, IRF4905;- MOS transistors IRF7103, IRF4905;

- маломощный неуправляемый тиристор КУ104 В.- low-power uncontrolled thyristor KU104 V.

Claims (2)

1. Электронный предохранитель с самовосстановлением, содержащий силовой МДП-транзистор, работающий в ключевом режиме, компаратор напряжения, резистивный датчик тока, отличающийся тем, что выполнен в виде четырехполюсника, к входным полюсам которого положительному и отрицательному подключен выход защищаемого источника электропитания, а к выходным полюсам - положительному и отрицательному подключена нагрузка, и в его состав введены: источник питания вспомогательный, ограничитель тока короткого замыкания, дифференциальный усилитель, тиристорный ключ, имеющий вход установки «S» и вход сброса «R», драйвер, управляемый генератор восстанавливающих импульсов, ограничитель тока запуска, причем к входным полюсам четырехполюсника подсоединен вход источника питания вспомогательного, выход которого соединен с входами электропитания: дифференциального усилителя, компаратора напряжения, тиристорного ключа и управляемого генератора восстанавливающих импульсов; к входному положительному полюсу присоединен вход ограничителя тока короткого замыкания, выход которого соединен с истоком силового МДП-транзистора, сток которого соединен с входом ограничителя тока запуска, имеющего соединение с выходным отрицательным полюсом, выход ограничителя тока запуска соединен с выходным положительным полюсом; к входному отрицательному полюсу подключены первый вход дифференциального усилителя и первый вывод резистивного датчика тока, второй вывод которого соединен с выходным отрицательным полюсом и вторым входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом компаратора напряжения, выход которого соединен с входом установки «S» тиристорного ключа, выход которого соединен с входом управления генератора восстанавливающих импульсов и входом драйвера, имеющего связь с входным отрицательным полюсом, причем первый и второй выходы драйвера соединены соответственно с затвором и истоком силового МДП-транзистора, а выход генератора восстанавливающих импульсов соединен с входом сброса «R» тиристорного ключа.1. Electronic fuse with self-healing, containing a power MOS transistor operating in the key mode, a voltage comparator, a resistive current sensor, characterized in that it is made in the form of a four-terminal device, to the input poles of which are connected the positive and negative output of the protected power source, and the output the poles - positive and negative are connected to the load, and it includes: auxiliary power supply, short-circuit current limiter, differential amplifier, a source key having a setup input “S” and a reset input “R”, a driver, a controlled recovery pulse generator, a start current limiter, and an auxiliary power input connected to the input poles of a four-terminal network, the output of which is connected to the power inputs: differential amplifier, voltage comparator thyristor switch and a controlled generator of regenerating impulses; connected to the input positive pole is the input of the short-circuit current limiter, the output of which is connected to the source of the power MOS transistor, the drain of which is connected to the input of the start current limiter connected to the output negative pole, the output of the start current limiter is connected to the output positive pole; connected to the input negative pole is the first input of the differential amplifier and the first output of the resistive current sensor, the second output of which is connected to the output negative pole and the second input of the differential amplifier, the output of which is connected to the input of the voltage comparator, the output of which is connected to the installation input "S" of the thyristor switch, the output of which is connected to the control input of the recovery pulse generator and the driver input, which is connected to the input negative pole, the first and second outputs s drivers connected respectively to the gate and source of the power MISFET, and reducing the pulse generator output is connected to the reset input of «R» thyristor key. 2. Электронный предохранитель по п.1, отличающийся тем, что имеет дополнительно [n-1] защитных каналов («горячий» резерв), для чего в него дополнительно введены: [n-1] резистивных датчиков тока, причем все n-датчики тока включены последовательно; [n-1] силовых МДП-транзисторов, причем все n-силовые МДП-транзисторы включены последовательно; схема ИЛИ, имеющая n входов; [n-1] каналов управления [n-1] силовыми МДП-транзисторами, для чего [n-1] резистивных датчиков тока соединены с соответствующими входами [n-1] дифференциальных усилителей, выходы которых соединены с соответствующими входами [n-1] компараторов напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами установки «S» [n-1] тиристорных ключей, выходы n-тиристорных ключей соединены: с n-входами схемы ИЛИ и с соответствующими входами n-драйверов, выходы которых соединены с истоками и затворами соответствующих n-силовых МДП-транзисторов; выход схемы ИЛИ соединен с управляющим входом генератора восстанавливающих импульсов, выход которого соединен с объединенными входами сброса «R» n-тиристорных ключей. 2. The electronic fuse according to claim 1, characterized in that it additionally has [n-1] protective channels (“hot” reserve), for which it additionally includes: [n-1] resistive current sensors, all n-sensors current are connected in series; [n-1] power MOS transistors, wherein all n-power MOS transistors are connected in series; OR circuit having n inputs; [n-1] control channels [n-1] power MOS transistors, for which [n-1] resistive current sensors are connected to the corresponding inputs [n-1] of differential amplifiers, the outputs of which are connected to the corresponding inputs [n-1] voltage comparators, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the installation “S” [n-1] of thyristor switches, the outputs of n-thyristor switches are connected: to the n-inputs of the OR circuit and to the corresponding inputs of n-drivers, the outputs of which are connected to the sources and gates of the corresponding n-power MOS transistors; the output of the OR circuit is connected to the control input of the recovery pulse generator, the output of which is connected to the combined reset inputs of the "R" n-thyristor keys.
RU2010135159/07A 2010-08-23 2010-08-23 Electronic fuse with self-recovery RU2432656C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135159/07A RU2432656C1 (en) 2010-08-23 2010-08-23 Electronic fuse with self-recovery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010135159/07A RU2432656C1 (en) 2010-08-23 2010-08-23 Electronic fuse with self-recovery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2432656C1 true RU2432656C1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44998206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010135159/07A RU2432656C1 (en) 2010-08-23 2010-08-23 Electronic fuse with self-recovery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432656C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110460013A (en) * 2019-09-17 2019-11-15 河南理工大学 An intrinsically safe power supply overcurrent and short circuit protection circuit
RU2835252C1 (en) * 2020-02-04 2025-02-24 Александер Бинцель Швайсстехник Гмбх Унд Ко. Кг Additional circuit for process feed lines of welding or cutting torch and cable assembly with additional circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009590C1 (en) * 1992-04-15 1994-03-15 Акционерное общество "Контактор" Device for current protection of electrical installation
RU2016452C1 (en) * 1987-09-14 1994-07-15 Валерий Михайлович Левицкий Stand-by stage of protection against short-circuits
US5381296A (en) * 1992-11-16 1995-01-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Short circuit limiting protector
RU2185016C2 (en) * 2000-06-22 2002-07-10 Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" Electronic safety device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016452C1 (en) * 1987-09-14 1994-07-15 Валерий Михайлович Левицкий Stand-by stage of protection against short-circuits
RU2009590C1 (en) * 1992-04-15 1994-03-15 Акционерное общество "Контактор" Device for current protection of electrical installation
US5381296A (en) * 1992-11-16 1995-01-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Short circuit limiting protector
RU2185016C2 (en) * 2000-06-22 2002-07-10 Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" Electronic safety device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110460013A (en) * 2019-09-17 2019-11-15 河南理工大学 An intrinsically safe power supply overcurrent and short circuit protection circuit
RU2835252C1 (en) * 2020-02-04 2025-02-24 Александер Бинцель Швайсстехник Гмбх Унд Ко. Кг Additional circuit for process feed lines of welding or cutting torch and cable assembly with additional circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3270465B2 (en) Circuit protection device
JP6288379B2 (en) Inrush current prevention circuit
EP0133789A2 (en) Electronic switch
JP6978597B2 (en) Charging device and terminal
JP2005526363A5 (en)
Miao et al. A self-powered bidirectional DC solid state circuit breaker using two normally-on SiC JFETs
CN103141002B (en) Protective circuit
CN106100008B (en) Battery device and method for manufacturing battery device
US20090323243A1 (en) Voltage triggered transient blocking unit
JP2012244716A (en) Protection circuit and electronic apparatus
WO2001048578A1 (en) Voltage regulator with improved transient response
RU2432656C1 (en) Electronic fuse with self-recovery
RU2360358C1 (en) Electronic relay with transformer isolation and protection from current overload
US4945444A (en) Integratable circuit configuration for reverse current reduction in an inversely operated transistor
CN101189778A (en) Voltage surge protection device and electronic circuit comprising such a device
AU2015201523A1 (en) Residual current protection device
US10916939B2 (en) Low leakage transient overvoltage protection circuit using a series connected metal oxide varistor (MOV) and silicon controlled rectifier (SCR)
US20230273246A1 (en) Systems and methods for overcurrent detection of charge pumps
RU79359U1 (en) ELECTRONIC RELAY WITH TRANSFORMER DISCHARGE AND PROTECTED FROM CURRENT OVERLOAD
RU2502169C1 (en) Device for protection of electronic instruments against high peak voltages in on-board network of transport vehicle
RU183388U1 (en) HIGH VOLTAGE AND CURRENT PROTECTION SYSTEM PERFORMED BY THE SOLID-SWITCH OF THE SWITCHING DEVICE
JP3658597B2 (en) Surge protector
CN114884330B (en) Response-adjustable high-voltage spike bidirectional absorption circuit and absorption method
RU2622893C1 (en) Electronic fuse
Luo et al. Design of LIGBT protection circuit for smart power integration

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20170913