186469. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés túlfeszültség elleni védelemre
3 186469 4 A találmány tárgya áramköri elrendezés túlfeszültség elleni védelemre, főleg egyenfeszültségű stabilizátorok részére, amely stabilizator kimenetéire közvetlenül vagy soros elem(ek)on keresztül vezérelt kapcsoló áramvezető kapcsai csatlakoznak. A villamos berendezések túlfeszültség elleni védelmének legelterjedtebb módja az, hogy a védeni kívánt kapocspárra tirisztor áramvezető kapcsait kötik, míg vezérlő elektródját úgy vezérlik, hogy amikor a feszültség egy meghatározott szint fölé emelkedik a tirisztor kinyisson. A nyitott tirisztor rövidrezárja a védeni kívánt kapocspárt, miáltal a túlfeszültség megszűnik. Mivel az áramot vezető tirisztoron a feszültségesés kicsi, a teljesítmény veszteség nem jelentős. Ennek a megoldásnak hátránya az, hogy mind a túlfeszültséget okozó hiba, mint az elektronikát tápláló tápegység áramot hajt át a tirisztoron, így a hiba megszűnése után nem áll vissza automatikusan az eredeti állapot, tehát a tirisztor továbbra is vezet. Újabb megoldásokban a tiriszloros lúlfeszültségvédelmet kombinálják egy vezérlő tranzisztorral, amely a tápegység áteresztő elemének vezérlő pontjára csatlakozik s így a tirisztor bekapcsolása után lezárja az áteresztő elemet. Ennek a megoldásnak előnye az, hogy a túlfeszültség megszűnése után a tirisztor lezár, tehát automatikusan visszaáll az eredeti állapot. Az előbbi megoldások hátránya az, hogy csak vezérlésre alkalmasak, hiszen beavatkoznak akkor is, amikor a túlfeszültség kiszabályozhaló lenne. Mivel beavatkozásuk folytán a tápfeszültség megszűnik, zavart okoznak a táplált elektronika működésében. A találmány célja elrendezés létrehozása, mely nem rendelkezik a fenti hiányosságokkal, ugyanakkor egyesíti magában az eddigi megoldások előnyös tulajdonságait. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy adott feszültségszintnél a túlfeszültség érzékelő áramkör átveheti a stabilizátor feszültségbeállító elemének szerepét és az adott feszültségértéken tartja a tápegység kimenetét. Amennyiben valamilyen hatás a kimeneti feszültséget még ennél az értéknél is magasabbra emelné, a vezérelt kapcsoló bekapcsol és rövidre zárja a stabilizátor kimenetét. A találmánynak az a lényege, hogy a vezérelt kapcsoló vezérlő bemenetére közvetlenül vagy közvetve szabályozó és vezérlő elem kimenete csatlakozik és a elem másik kimenete a stabilizátor szabályozó bemenetére, előnyösen hibajelerósitő, fázístartó bemenetére van kötve, míg a szabályozó és vezérlő elem bemenetére közvetlenül vagy közvetve túlfeszüllségérzékelő áramkör kimenete csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli példák segítségével ismertetjük. Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példájának blokkvázlatát ismertetjük. a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példáját mutatja be. A találmány tárgyát képező elrendezésnél a stabilizátor kimeneti kapcsaira tirisztor áramvezető elektródái csatlakoznak soros elemen vagy elemeken keresztül. Az 1. ábrán látható 4 túlfeszüllségérzékelő áramkör kimenete 3 szabályozó és vezérlő elem bemenetére van kötve, melynek vezérlő kimenete 2 vezérelt kapcsoló vezérlő elektródájára, míg szabályozó kimeriele 5 stabilizátor szabályozó bemenetére, célszerűen a hibajelerósitő fázistartó bemenetére csatlakozik. A 2 vezérelt kapcsoló közvetlenül, vagy 1 soros elemen keresztül az 5 stabilizátor kimenetelre van kötve. A találmány szerinti elrendezés előnyei a következők:- túlfeszültség megjelenésekor a 3 szabályozó és vezérlő elem szabályozó kimenete úgy szabályozza a tápegységet, hogy a túlfeszültség megszűnjék. Ezáltal a táplált elektronika működésében semmilyen zavar nem keletkezik.- ha a túlfeszültség nem szabályozható ki, akkor a 3 szabályozó és vezérlő elem vezérlő kimenete úgy vezérli a tirisztort, hogy az kinyisson. Ezáltal a túlfeszültség megszűnik.- az átkapcsolás automatikusan történik, s az átkapcsolási pont nagyon jól kézbenlarlható.- a tápegység a tirisztoron vezérlési üzemmódban sem hajt ál áramot, ezáltal kicsi a leljesítményveszteség.- az a feszültség ahol a szabályozás működni kezd, nagyon jól kézbentartható.- a túlfeszültséget okozó hiba megszűnése utón visszaáll az eredeti állapot.- az ilyen megoldású túlfeszültségvédó bármilyen rendszerű tápegységhez használható. A 2. ábrán látható kapcsolási elrendezésben levő TI áteresztő tranzisztorból, Irefv áramgenerátorból, Pv feszültségbedllító-potencioniéterből és Av hibajelerósitőból felépített feszültségslabilízátor általánosan ismert. Az erősítőként működő E tranzisztor emilleréro a tápegység pozitív kimenete csatlakozik, míg bázisára a referenciafeszültség, kollektora amely a 4 túlfeszültség érzékelő áramkör kirnende pedig TI tranzisztor bázisára van kötve. TI tranzisztor emillere Tnl tranzisztor vezérlő elektródjára, kollektora Dl dióda és Th1 tirisztor közös pontjára valamint a tápegység p pontjára kapcsolódik. Thl tirisztor áramvezető elektródái a Dl diódán keresztül, illetve közvetlenül tápegység kimenetel pontjaira vannak kötve. Egy előnyös kiviteli példa szerint a 4 túlfeszüllségérzékelő áramkör áramtükör, amely áramtükör kimenetére Z zéner dióda 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
