151115. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés tranzisztoros stabilizált áramforrások rövidzár védelmére
3 Megbízható védelmet gyorsműködésű elektronikus áramkörökkel biztosíthatunk. A. tranzisztoros tápegységek rövidzár-, illetve túláramvédelmének ugyanis két alapvető követelményt kell kielégítenie. Az egyik követelmény,-. hogy folyamatos növekedéssel előálló túláram ese. tén megóvja az áramkört" a meghibásodástól, a másik, hogy az A és B kapcsok rövidzárása esetén (ugrásszerű áramnövekedés) sem lépjen fel a tápegység elemeinek károsodása. Az első követelmény általában kielégíthető túláramvédő jelfogóval, vagy olvadó biztosítékkai, a második követelmény igényli a gyors elektronikus védelmet E feladatra a szakirodalóm különböző megoldásokat ajánl. Egy ismert megoldás az áramkorlátozó kapcsolás, amelynek működését a 2. ábra kapcsán követhetjük. Az azonos feladatot ellátó egységek jelölése a 2. ábrán megegyezik az 1. ábra jelöléseivel. A 2 soros szabályozó egység emitter követő lánc. Az (egyik) emitter követő fokozat 6 emitter-kivezetésének feszültsége üzemi állapotban néhány tized volttal pozitívabb, mint a 9 báziskivezetésé. Az A kapcson átfolyó áram, valamint a 4 feszültségoszto árama teljes egészében átfolyik a 7 soros* ellenállásion. A 8 félvezető (általában Zener-dióda) mindaddig szakadásnak tekinthető, amíg a 7 soros ellenálláson fellépő feszültségesés kisebb a vonatkozási (Zener) feszültségnél. Amikor a 7 soros ellenálláson fellépő feszültségesés eléri a vonatkozási (Zener) feszültséget, az áramkorlátozás megtörténik, a tápegységből ezután csak a 7 soros ellenállás feszültsége és a 8 félvezető (Zener-dióda) feszültsége által meghatározott munkaponti áram vehető ki. Hibája a megoldásnak az, hogy nagy az időállandója és így a terhelő áramkör rövidzárja esetén nem biztosát megfelelő védelmet. Ekkor a 2 soros szabályozó, egységen fellépő disszipáció túllépheti a megengedett értéket, amikor is a 2 soros szabályozó elemet alkotó tranzisztorok tönkremennek. Egy másik ismert megoldás túláram (rövidzár) esetén lezárja a 2 soros szabályozó egységet. Ezen megoldás jellemzője, hogy a fci< menő áramot — elhanyagolható feszültségesést és teljesítményveszteséget okezó — soros ellenállás feszültségeként érzékelik. Ezt a feszültséget bistabil multivibrátor egyik bázisköri referencia feszültségéhez hasonlítják. Ha a soros ellenálláson eső feszültség értéke a referenciafeszültségét túllépi, a multivibrátor átbillen és az emitterkövetőt lezárja. Ekkor a terhelés. felé folyó áram megszűnik. Mindkét ismertetett megoldás hiányossága, hogy bonyolult, költséges áramköri megoldásokat igényel. Egyes esetekben a védőáramkör realizálásakor különleges, nehezen beszerezhető speciális félvezető alkatrészek (pl. ún. silicon cortrolled rectifier, $CR) szükségesek. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés tranzisztoros tápegységek rövidzár védelmére. A találmány szerinti áramkör az utóbb leírt ismert áramkörhöz hasonlóan működik, de a 4 felsorolt hiányosságok nélkül. Kevesebb aktív elem alkalmazása szükséges, nem tartalmaz különleges félvezető alkatrészt, rövidzár esetén mégis biztosan véd, gyors indítással. A meg-5 oldás lényege, hogy egyetlen tranzisztort tartalmazó áramkör beiktatásával a szokványos felépítésű tápegység egyik meglevő emitterkövető fokozatát bistabil rendszerré egészítjük ki. Ennek üzemi állapotai a következők: 10 1. Normál üzemi állapot, amikor a soros szabályozó egység vezet. 2. Védelmi állapot (rövidzár, vagy túlterhelés esetén), amikor a soros szabályozó egység lezár. 15 A védőáramkör példaképpeni kivitele a 3. ábrán látható és működése a következő. (Az ábra jelölései a megegyező elemeknél megegyeznek az L ábráéval.) A stabilizátor 2 soros szabályozó egysége egy vagy több emitterkö-2fr vető fokozatból álló áramkör. Az ábrán berajzoltunk egy emitterkövető fokozatot T4 tranzisztorraL A C és B kapcsokra jut a stabilizálandó egyenfeszültség. A T4 tranzisztor emitter kivezetése alkotja a negatív polaritású 25 A kapocspontot A T5 tranzisztor emitter feszültségét a stabilizált kimenőfeszüítség és a D segédfeszültség közötti különbség határozza meg, amely az Rí és Ra feszültségosztóra jut. Ugyanennek a tranzisztornak a bázisieszült<-30 ségét az állandó D segédfeszültség határozza meg, amely az R3 és R 4 feszültségosztóra jut. Normális terhelési viszonyok mellett a T4 tranzisztor vezet és a vezetés mértékét a 3 hibajelerősítő a terhelési állapotnak és a stabili-35 zálandó egyenfeszültség változásának megfelelően vezérli. Ekkor a T5 tranzisztor lezárt állapotban van,' mert bázisa pozitívabb feszültségen van, mint az emitter, a lezárt T5 Ttranzisztor a T4 tranzisztor vezérlését nem befolyá-40 solja. Ez az egyik stabil állapot, amely mindaddig megmarad, amíg túlterhelés vagy rövidzár hatására az A és B kapcsok között a feszültség nem csökken le arra az értékre, amelynél az átbillenés megkezdődik. Ezt a kapcsolás 45 paraméterei és az alkalmazott D segédfészültség nagysága határozzák meg. Az átbillenés folyamata a következő: a kimenőfeszültség csökkenése miatt a T5 tranzisztor vezetni kezd, mert az emitter a bázisnál: pozitívabbá vélik. 50 A nyitott T5 tranzisztor vezetése csökkenti a T4 tranzisztor vezérlő feszültségét aminek hatására annak soros ellenállása növekszik' és ezért a kimenőfeszültség még jobban csökken. A kimenőfeszültség csökkenésé a TB tranzisz-55 tort még jobban kinyitja, ez viszont a T4 tranzisztort tovább zárja, tehát az a folyamat, amely végeredményben a T4 tranzisztor lezárásával, a terhelő áramkör megszakításával végződik, önmagát gyorsítja; így áll elő a má-60 sodik stabil állapot, amikor az emitterkövető kapcsolású T4 tranzisztor lezár és a T5 tranzisztor vezet. A terhelő áramkör (rövidzár) megszakításával a rendszer visszabillen az első stabil álla-65 pótba. Ugyanis, a tranzisztorokon lezárt álla-2
