SU1264154A1

SU1264154A1 - Electric power supply system with protection

Info

Publication number: SU1264154A1
Application number: SU843782359A
Authority: SU
Inventors: Владимир Андреевич Сергеев
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6621
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1986-10-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может найти применение в источниках питани различных радиоэлектронных устройств. Цель - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Поставленна цель достигаетс тем, что в процессе пуска, напр жение на резисторе 5 открьшает транзистор 6, перевод регулирующий транзистор 3 в режим ограничени тока. При достижении входным напр жением уровн пробо стабилитрона 11 он начинает проводить, а в св зи с тем, что этот уровень выбран приблизительно равным выходному напр жению , транзистор 6 закрываетс и стабилизатор 1 выходит на нормальный режим стабилизации. 1 ил. е 5 ьо а елThe invention relates to electrical engineering and may find application in the power sources of various electronic devices. The goal is to increase reliability and expand functionality. The goal is achieved by the fact that during the start-up process, the voltage across the resistor 5 opens the transistor 6, switching the control transistor 3 to the current limiting mode. When the input voltage reaches the level of the zener diode 11, it starts to conduct, and because this level is approximately equal to the output voltage, the transistor 6 closes and stabilizer 1 goes to the normal stabilization mode. 1 il. e 5 yo ate

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в источниках питания различных радиоэлектронных устройств.The invention relates to electrical engineering and may find application in the power sources of various electronic devices.

Цель изобретения - повышение на- 5 дежности стабилизаторов постоянного напряжения с защитой от перегрузок по току при их последовательном соединении путем снижения мощности регулирующих транзисторов в момент включения на короткозамкнутую нагрузку..The purpose of the invention is to increase the reliability of DC voltage stabilizers with protection against current overloads when connected in series by reducing the power of control transistors at the moment of switching on to a short-circuited load ..

На чертеже приведена схема системы электропитания с защитой.The drawing shows a diagram of a power supply system with protection.

Система содержит два последовательно соединенных стабилизатора 1 и 2, каждый из которых состоит из регулирующего транзистора 3, включенного последовательно в силовую шину, первого полупроводникового диода 4, подключенного параллельно к выходным выводам в обратном направлении, резистивного датчика тока 5, включенного между эмиттером регулирующего транзистора 3 и выходным выводом, защитного транзистора 6, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора 3, эмиттер - с выходным выводом, а база с основным конденсатором 7 и через первый резистор 8 резистивного делителя - с эмиттером регулирующего транзистора 3, второго резистора 9 и второго диода 10, стабилитрона 11, дополнительных конденсатора 12 и резистора 13, причем анод зашунтированного дополнительным конденсатором 12 стабилитрона 11 соединен с общей шиной, а катод через дополнительный резистор 13 - с входной шиной, при этом вывод основного конденсатора 7 . подключен к коллектору защитного транзистора 6, катод второго диода 10 через второй резистор 9 подключен к базе защитного транзистора 6, а анод - к катоду дополнительного конденсатора 12.The system contains two series-connected stabilizers 1 and 2, each of which consists of a control transistor 3 connected in series to the power bus, a first semiconductor diode 4 connected in parallel to the output terminals in the opposite direction, a resistive current sensor 5 connected between the emitter of the control transistor 3 and an output terminal, a protective transistor 6, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor 3, the emitter to the output terminal, and the base with the main capacitor 7 and through the first resistor 8 resistor divider - with an emitter of a regulating transistor 3, a second resistor 9 and a second diode 10, a zener diode 11, an additional capacitor 12 and a resistor 13, the anode shunted by an additional capacitor 12 of a zener diode 11 connected to a common bus, and the cathode through an additional resistor 13 - with an input bus, while the output of the main capacitor 7. connected to the collector of the protective transistor 6, the cathode of the second diode 10 through the second resistor 9 is connected to the base of the protective transistor 6, and the anode to the cathode of the additional capacitor 12.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Если, например, входное питающее напряжение U_„ включается раньше входного питающего напряжения U_ex , то на выходе стабилизатора 2 напряжение U_ewx появляется раньше напряжения U_Bb|x на выходе стабилизатора 1, при этом через обратный диод 4 стабилизатора 1 и общую нагрузку начинает протекать ток, который открывает ди54 од 4 и создает на выходе стабилизатора 1 искусственное короткое замыкание .If, for example, the input supply voltage U_ „is turned on before the input supply voltage U _ex , then at the output of the stabilizer 2 the voltage U _ewx appears earlier than the voltage U _{Bb | x} at the output of the stabilizer 1, while the common load starts to flow through the return diode 4 of the stabilizer 1 and the current that opens di54 od 4 and creates an artificial short circuit at the output of the stabilizer 1.

В течение времени, пока напряжение U_gXi не достигнет величины напряжения пробоя стабилитрона 11, которое выбрано равным Ц_{вык (} , ток через второй диод 10, резисторы 8 и 9 недостаточен для перевода защит'θ ного транзистора 6 в режим насыщения.During the time until the voltage U _gXi reaches the breakdown voltage of the zener diode 11, which is chosen to be equal to C _{off (} , the current through the second diode 10, the resistors 8 and 9 are insufficient to put the protective transistor 6 into saturation mode.

Увеличивающимся падением напряжения на резисторе 5 транзистор 6 защиты открывается и, шунтируя базовую цепь регулирующего транзистора 3, *5 переводит его в режим стабилизации тока с величиной, превышающей 1,5 2 раза номинальный ток нагрузки, в зависимости от выбора сопротивления резистора 5 датчика тока, и доста- , ²⁰ точной для закрывания диода 4, что приводит к его закрыванию, устранению короткого замыкания на выходе стабилизатора 1 и нарастанию выходного напряжения U_6blX) до своего номи²⁵ нального значения.By increasing the voltage drop across resistor 5, the protection transistor 6 opens and, by shunting the base circuit of the regulating transistor 3, * 5 puts it into current stabilization mode with a value exceeding 1.5 2 times the rated load current, depending on the choice of resistance of resistor 5 of the current sensor, and sufficient, accurate ²⁰ for closing the diode 4, which causes it to close, eliminating the short circuit at the output of the stabilizer 1 and the rise of the output voltage U _6blX) to its nomi ²⁵ tional value.

При достижении входным напряжением U_6X напряжения пробоя стабилитрона 11 он начинает проводить.When the input voltage U _6X reaches the breakdown voltage of the zener diode 11, it begins to conduct.

Поскольку напряжение стабилиза3° ции стабилитрона 11 выбрано приблизительно равным напряжению U_BbUi , ток в цепи диод 10 - резисторы 9 и 8 прекращается, транзистор 6 защиты закрывается, и стабилизатор 1 входит в 35 нормальный режим стабилизации.Since the stabilization voltage 3 ° of the Zener diode 11 is chosen approximately equal to the voltage U _BbUi , the current in the diode 10 circuit - resistors 9 and 8 is stopped, the protection transistor 6 is closed, and the stabilizer 1 enters the normal stabilization mode 35.

В случае перегрузки или короткого замыкания в нагрузке транзистор 6 защиты начинает открываться, запирая регулирующий транзистор 3, напряжение 40 на выходе падает, появляется ток по цепи диод 10 - резисторы 9 и 8, транзистор 6 переходит в режим насыщения и полностью закрывает регулирующий транзистор 3. Диод 10 служит ·In the event of an overload or short circuit in the load, the protection transistor 6 starts to open, locking the control transistor 3, the output voltage 40 drops, a current appears on the circuit diode 10 - resistors 9 and 8, the transistor 6 goes into saturation mode and completely closes the control transistor 3. Diode 10 serves

I препятствием для возникновения запирающего для транзистора 6 защиты напряжения на резисторе 8 и нормальном режиме, а в случае его замены на светодиод и световой сигнализацией 50 аварийного режима. Конденсатор 7 обеспечивает самовозврат схемы в исходное состояние после устранения перегрузки или короткого замыкания в нагрузке.I is an obstacle to the occurrence of a voltage protection blocking for the transistor 6 on the resistor 8 and the normal mode, and in case of its replacement by an LED and an emergency light 50. Capacitor 7 provides self-resetting of the circuit to its original state after eliminating overload or short circuit in the load.

Если скорость нарастания входных питающих напряжений после момента включения очень высокая (например, при включении их от одного коммути3 1264 рующего устройства - тумблера и т.д.) в схеме предусмотрена дополнитель' ная ,задержка включения стабилитрона 11 при помощи конденсатора 12, необходимая для установления номинально- 5 го значения напряжения на выходе стабилизатора.If the rate of rise of the input supply voltages after the moment of switching on is very high (for example, when they are turned on from a single switching device 1264 - a toggle switch, etc.), the circuit provides an additional delay in switching on the zener diode 11 by means of a capacitor 12, necessary to establish nominal 5th voltage value at the output of the stabilizer.

Таким образом, стабилизаторы напряжения, входящие в предлагаемую , систему, выходят на номинальный ре- Ю жим работы независимо от последовательности включения входных напряжений, при этом ток короткого замыкания уменьшается до уровня порога срабатывания защиты и тем самым предот- ’5 вращается возможный выход из строя регулирующего транзистора из-за перегрузки по мощности.Thus, the voltage stabilizers included in the proposed system go to the nominal operating mode, regardless of the sequence of switching on the input voltages, while the short circuit current decreases to the level of the protection threshold and thereby prevents a possible failure regulating transistor due to power overload.

При коротком замыканий нагрузки 20 в процессе работы в стабилизаторах напряжения, включенных последовательно, регулирующие транзисторы заперты, поэтому в таком режиме стабилизаторы могут работать продолжитель- 25 ное время.During short circuits of the load 20 during operation in voltage stabilizers connected in series, the control transistors are locked, therefore, in this mode, the stabilizers can work for a long time 25.

Claims

The invention relates to electrical engineering and can be used in power sources of various power electronic devices. The purpose of the invention is to increase the reliability of constant voltage stabilizers with overcurrent protection when connected in series by reducing the power of the control transistors at the moment of switching on the short-circuited load. The drawing shows the power supply system with protection. The system contains two series-connected stabilizers 1 and 2, each of which consists of a control transistor 3 connected in series to the power bus, a first semiconductor diode 4 connected in parallel to the output terminals in the reverse direction, a resistive current sensor 5 connected between the emitter of the control transistor 3 and the output terminal, the protection transistor 6, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor 3, the emitter - with the output terminal, and the base with the main capacitor 7 and black Without the first resistor 8 of the resistive divider - with the emitter of the regulating transistor 3, the second resistor 9 and the second diode 10, the Zener diode 11 an additional capacitor 12 and the resistor 13, and the anode of a shunted additional capacitor 1 of the Zener diode 11 is connected to the common bus, and the cathode is connected through an additional Resistor 13 - with input bus; the output of the main capacitor 7 is connected to the collector of the protective transistor 6, the cathode of the second diode 10 through the second resistor 9 is connected to the base of the protective Transistor 6, and the anode to the cathode additionally th capacitor 12. The system works as follows. If, for example, the input supply voltage 1 is turned on before the input supply voltage Ug, then the output of the stabilizer 2 is the voltage and. igbi appears earlier than the voltage and the output выходе of the output of the stabilizer 1, while through the return diode 4 of the stabilizer 1 and the total load a current begins to flow, which opens the diode 4 and creates an artificial short circuit at the output of the Iopa 1. During the time until the voltage Ug reaches the value of the voltage of the breakdown of Zener diode 11, which is chosen to be Ug, the current through the second diode 10, the resistors 8 and 9 are not enough to put the protective transistor 6 into saturation mode. By increasing the voltage drop across the resistor 5, the protection transistor 6 opens and, shunting the base circuit of the control transistor 3, translates it into a current stabilization mode with a value exceeding 1.5 to 2 times the nominal load current, and - Precisely for closing the diode 4, which closes it, eliminates a short circuit at the output of the stabilizer 1 and increases the output voltage Ug, to the nominal value. When the input voltage Ug reaches the voltage, it begins to conduct the breakdown of the zener diode 11. Since the stabilization voltage of the Zener diode 11 is chosen to be approximately equal to the voltage Ug, the current in the diode 10 circuit — the resistors 9 and 8 stop, the protection transistor 6 closes, and the stabilizer 1 enters the normal stabilization mode. In the event of an overload or short circuit in the load, the protection transistor 6 starts to open, the control transistor 3 is locked, the output voltage drops, a current through the diode 10 appears - resistors 9 and 8, the transistor 6 goes into saturation mode and fully closes the control transistor 3. Diode 10 serves. an obstacle to the occurrence of a voltage protection shut-off for the transistor 6 on the resistor 8 and in the normal mode, and in case of its replacement with the LED, and the warning light of the emergency mode. The capacitor 7 provides for the circuit to return to its initial state after elimination of the overload or short circuit in the load. If the slew rate of the input supply voltages after the moment of switching on is very high (for example, when they are turned on from one switching device - toggle switch, etc.), an additional delay is provided in the circuit to turn on the Zener diode 11 using a capacitor 12, which is necessary to set the nominal value voltage at the output of the stabilizer. Thus, the voltage regulators included in the proposed, go to the nominal mode of operation, regardless of the sequence of switching on the input voltage, while The short circuit is reduced to the threshold level of protection k, thereby preventing a possible failure of the control transistor due to power overload. In the event of a short circuit, the load in the voltage regulators connected in series, the control transistors are locked, therefore In this mode, stabilizers can operate for a long time. Claims of the Invention A power supply system with protection containing at least two series-connected voltage stabilizers and, each of which 544 consists of a control transistor connected in series to the power bus, a first semiconductor diode connected in parallel to the output terminals in the opposite direction, a resistive current sensor connected between the emitter of the control transistor and the output terminal, a protective transistor whose collector is connected to the base of the regulating transistor, the emitter - with the output terminal, and the base - with one of the terminals of the main capacitor and through the first resistor of the voltage divider - with the emitter of the regulating transistor, the second resistor and the second diode, characterized in that, in order to increase the reliability and enhance the functionality, an additional capacitor, a third resistor and a zener diode are inserted into each stabilizer. said additional capacitor, the anode of the Zener diode connected to the common bus and the cathode through the third resistor to a matching output, while the other output of the main capacitor is connected to the collector of the protective transistor, the cathode of the second diode is connected to the base of the protective transistor and the anode to the cathode zener diode.