SU845213A1 - Устройство дл защиты электрическойцЕпи OT пЕРЕгРузКи пО ТОКу иНАпР жЕНию - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ И НАПРЯЖЕНИЮ

1

Изобретение относитс  к устройствам защиты электрических цепей от перегрузки по току и напр жению и может быть использовано дл  защиты вторичных источников питани .

Известные устройства защиты электрических цепей от перегрузки по току 1 и устройства защиты электрических цепей от перенапр жени  2 предусматривают использование в качестве активных элементов полупроводниковые приборы.

Эти устройства характеризуютс  тем, что они не совмещают в себе функцию защиты от перенапр жени  и перегрузки по току , что ограничивает их область применени .

Известные устройства защиты электрических цепей от перегрузки по току и напр жению 3 содержат два транзистора различного типа проводимости, включенные по схеме триггера, одно из плеч которого используетс  как ключевой транзистор, а другое - как .сравнивающий транзистор.

Указанные устройства не обеспечивают стабильного срабатывани  защиты от перенапр жени , так как уровень напр жени .

при котором срабатывает защита, зависит от сопротивлени  нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство защиты электрических цепей от перегрузок по току и напр жению 4, содержащее защитный (ключевой) транзистор и орган сравнени , состо щий из транзистора, коллектор которого соединен с базой ключевого транзистора и через резистор соединен с общей щиной источника питани , а база через опорный элемент и резистор подключена к нагрузке , причем ключевой транзистор коллектором подключен к нагрузке, а эмиттером к выходной щине источника питани .

Это устройство имеет тот же недостаток что и другие известные устройства, а нали5 чие в цепи положительной обратной св зи, котора  определ ет быстродействие отключени  нагрузки от источника питани , токоограничивающего резистора уменьщает быст- родействие и стабильность срабатывани  защиты от перегрузки по току и напр жению. Это наиболее сильно про вл етс  при защите цепей посто нного тока с высоким напр жением (100-300 В)., когда номинальный

рабочий ток опорного элемента может быть обеспечен только за счет значительного увеличени  значени  сопротивлени  резистора. Быстродействие защиты определ ет экстремальное значение тока через ключевой транзистор при больших импульсных перегрузках и следовательно, определ ет надежность устройства , так как недостаточное быстродействие может привести к выходу из стро  ключевого транзистора за счет больших экстремальных токов.

Все перечисленные недостатки-ограничивают область применени  данного устройства и снижают его надежность.

Цель изобретени  - увеличение надежности .

Это достигаетс  тем, что в устройство защиты от перегрузки по току и напр жению введены стабилитрон, дополнительный резистор , RC-цепи, коммутируемый диод, причем база транзистора органа сравнени  подключена к общей шине источника питани  через последовательную цепь из стабилитрона и дополнительного резистора, упом нутый токоограничивающий резистор через резистор RC-цепи подключен к общей шине источника питани  и через конденсатор RC-цепи подключен к выходной шине источника питани , а обща  точка токоограничивающего резистора и опорного элемента через коммутируемый диод подключена к нагрузке .

На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема описываемого устройства; на фиг. 2 - зависимости срабатывани  зашиты как от перегрузки по входному напр жению UBX при различных значени х сопротивлени  нагрузки R так и зависимость выходного напр жени  от тока нагрузки .(1„лгр) при UBX 15 В.

Устройство зашиты от перегрузок по току и напр жению содержит ключевой транзистор 1, источник питани  2, нагрузку 3, резистор 4, орган сравнени  5, содержащий транзистор 6, опорный элемент 7, токоограничивающий резистор 8, коммутируемый диод 9, стабилитрон 10, дополнительный резистор 11 и RC-цепь (резистор 12 и конденсатор 13).

Работает устройство следующим образом .

При подаче напр жени  от источника питани  2 на вход устройства в первую очередь по вл етс  базовый ток ключевого транзистора 1, величина которого задаетс  ре-, зистором 4. Временный приоритет по влени  базового тока ключевого транзистора 1 над по влением базового тока транзистора 6 обеспечиваетс  временной задержкой RC-цепи 12, 13 и наличием в базовой цепи транзистора 6 опорного элемента 7.

Дальнейшее состо ние устройства зависит от выполнени  одного из следующи-х двух неравенств: + UAS 11з5, + UAIUSKI + UAS sS(. + UAT, где U, - падение напр жени  между эмиттером и коллектором ключевого транзистора; Од-у, Цд9 напр жение отпирани  опорного элемента 7 и коммутируемого диода 9; напр жение открывани  базового перехода транзистора 6.

При выполнении первого неравенства (нормальные услови ) открываетс  коммутируемый диод 9 (опорный элемент 7 заперт) и ток, величина которого задаетс  резисторами 8, 12, ответвл етс  через коммутируемый диод 9, открытый транзистор 1 в выходную шину источника питани  2, мину  базу транзистора 6.

В этом случае устройство находитс  в рабочем состо нии. При увеличении тока

5 нагрузки до значени , при котором начинает выполн тьс  второе неравенство, за счет возрастани  падени  напр жени  Uj,,, на открытом ключевом транзисторе 1 часть тока начинает ответвл тьс  через опорный элемент 7 в базу транзистора 6. По вление базового тока транзистора 6 вызывает его открывание , в результате чего базовый ток ключевого транзистора 1 уменьшаетс  и еще больше возрастает падение напр жени  LJ транзистора 1. Этот процесс лавинообразно

5 возрастает и приводит к полному отключению цепи нагрузки 3 от источника питани  2. В состо нии « Выключено через опорный элемент 7 и базу транзистора 6 протекает весь ток, который при рабочем состо нии устройства протекал через диод 9. Диод 9,

когда устройство находитс  в состо нии «Вы ключено, заперт обратным напр жением, а база транзистора 1 шунтирована полностью открытым транзистором 6 и, следовательно, транзистор 1 заперт, что и обеспечивает

полное отключение цепи нагрузки от источника питани  2.

Если входное напр жение (устройство на ходитс  в рабочем состо нии) превысит папр жение пробо  стабилитрона 10, через резистор 11 и базу транзистора 6 начинает

0 течь ток, в результате чего также возникает лавинообразный процесс выключени , т. е. срабатывает защита от перегрузки по напр жению. Из двух приведенных неравенств следует, что падение напр жени  U при котором срабатывает защита, может быть снижено до любой очень малой величины за счет подбора напр жени  отпирани  опорного элемента 7, коммутируе.мого диода 9 и базового перехода транзистора 6. Так как сигнал положительной обратной св зи подаетс  в базу транзистора б через малое динамическое сопротивление пр мосмещенных опорного элемента 7 и коммутируемого диода 9, то лавинообразный процесс выключени  характеризуетс  высокой скоростью его развити , что обеспечивает высокое быстродействие срабатывани  защиты.

В р де случаев возможно упрощение устройства за счет исключени  резистора 8,

при этом несколько снижаетс  быстродействие защиты, но сохран ютс  все остальные достоинства данного устройства.

Использование новых элементов - стабилитрона 10, резистора 11, диода 9, RC-цепи 12, 13 выгодно отличает данное устройство защиты от перегрузки по току и напр жению от известного устройства 4, так как позвол ет увеличить надежность устройства защиты и увеличить стабильность порога срабатывани  защиты как по току, так и по напр жению. В результате повыситс  надежность- защиты электронных блоков различных устройств и в раде случаев устранитс  необходимость использовани  одновременно двух различных устройств, одно из которых предназначено дл  защиты от перегрузок по току, а другое дл  защиты от перенапр жений.

Claims (4)

1.Патент ФРГ № 2529883, кл. Н 02 Н 3/08 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 467430, кл. Н 02 Н 3/20, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 542288, кл. Н 02 Н 3/24, 1978.

4.Мартынов Е. М. Бесконтактные переключающие устройства. М., «Энерги , 1970, с. 158 (прототип).

InoefljA

0,2 ид

OJ

,

Q,J 0,2

uff

ол

ff.5

L

0,40,5iHozfl.A

(р1/.г