СОГЛАСУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в устройствах управления напряжением заряда аккумуляторных батарей систем автономного электроснабжения подвижных объектов.
Известен наиболее близкий по технической сути усилитель, взятый за прототип [см. Блок управления напряжением заряда (БУ3-1) ААОТ.468738.001 ЭЗ регулятора УРУСАЭ-1, Руководство по эксплуатации ААОТ.421417.103 РЭ, Украина, Харьков, 2002 г.], который входит в состав устройства управления напряжением заряда аккумуляторных батарей и содержит npn транзистор, включенный по схеме с общим коллектором, вход базы транзистора подключен к выходу преобразователя модулированных по длительности импульсов в постоянное изменяющееся напряжение, коллектор - к положительному выводу блока питания, эмиттер соединен одновременно с резистором нагрузки, выходом усилителя и катодом диода привязки устройства управления управляемого выпрямителя, анод этого диода соединен с первым входом компаратора и средней точкой омического делителя, запитываемого от вспомогательного источника постоянного тока, второй вход компаратора соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подключен ко входу управления управляемого выпрямителя, силовой вход выпрямителя подключен к
первичной сети переменного тока 380/220 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей.
Недостатками этого согласующего усилителя есть:
- низкая надежность, так как отсутствует защита от попадания внешнего несанкционированного высокого положительного потенциала, например, напряжения заряда аккумуляторных батарей, на выход усилителя при вводе в эксплуатацию системы, что приводит к отказу его транзистора и выгоранию нагрузочных резисторов;
- отсутствует контроль работы усилителя и, соответственно, всего устройства управления напряжением заряда аккумуляторных батарей, что усложняет обслуживание в эксплуатации.
В основу полезной модели поставлена задача повышения надежности согласующего усилителя за счет введения защиты, исключающей отказ транзистора и выгорание нагрузочных резисторов при попадании несанкционированного положительного высокого потенциала на его выход. Кроме того, с целью упрощения обслуживания устройства управления напряжением заряда аккумуляторных батарей в эксплуатации вводится световая индикация нормальной работы усилителя. При этом сохраняются функциональные возможности и качество работы усилителя.
Поставленная задача решается тем, что согласующий усилитель, который содержит npn транзистор, включенный по схеме с общим коллектором, вход базы транзистора подключен к выходу преобразователя модулированных по длительности импульсов в постоянное изменяющееся напряжение, коллектор транзистора соединен с положительным выводом блока питания, нагрузочный резистор соединен с выходом усилителя и катодом диода привязки устройства управления управляемого выпрямителя, анод диода соединен с первым входом компаратора и средней точкой омического делителя, запитываемого от вспомогательного источника постоянного тока, второй вход компаратора соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подключен ко входу управления управляемого выпрямителя, силовой вход выпрямителя
подключен к первичной сети переменного тока 380/220 В, выход выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей в соответствии с полезной моделью в него введен светоизлучающий диод, анод которого соединен с эмиттером транзистора, катод - с анодом развязывающего диода, катод этого диода через токоограничивающий резистор соединен с нагрузочным резистором и одним из выводов термистора с положительным температурным коэффициентом, другой вывод термистора подключен к выходу усилителя.
Суть предложения поясняется чертежом, где на фиг. представлена функциональная блок - схема предложенного усилителя.
Предлагаемый согласующий усилитель содержит npn транзистор 1, включенный на схеме с общим коллектором, к базе транзистора подключен выход преобразователя 2 модулированных по длительности импульсов в постоянное изменяющееся напряжение, к эмиттеру транзистора подключен анод светоизлучающего диода 3, катод которого соединен с анодом развязывающего диода 4, его катод соединен через токоограничивающий резистор 5 с нагрузочным резистором 6 и одним из выводов термистора 7 с положительным температурным коэффициентом, другой вывод термистора 7 через вход устройства управления выпрямителя 8 подключен к катоду диода привязки 9, анод этого диода соединен со средней точкой «Б» омического делителя 10, запитываемого от вспомогательного источника постоянного тока и первым входом компаратора 11, второй вход компаратора соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подключен ко входу управления управляемого выпрямителя 12, силовой вход выпрямителя 12 подключен к первичной сети переменного тока 380/220 В, выход управляемого выпрямителя соединен с аккумуляторной батареей 13, коллектор транзистора 1 усилителя подключен к положительному выводу блока питания 14.
Согласующий усилитель с втекающим через вентильную нагрузку током работает следующим образом.
С выхода преобразователя 2 постоянное напряжение, уровень которого изменяется в соответствии со скважностью входных модулированных по длительности импульсов, поступает на вход транзистора 1 согласующего усилителя. При максимальном уровне этого напряжения транзистор 1 - открыт, протекает эмиттерный ток, величина которого ограничивается резистором 5. В этом случае ярко светится светодиод 3, падение напряжения на нагрузочном резисторе 6 становится больше потенциала в точке «Б» омического делителя 10 и диод привязки 9 - заперт.Соотношение сигналов на входах компаратора 11 определяет состояние его выхода, а следовательно, и угол открытия, например, тиристоров управляемого выпрямителя 12. При высоком уровне сигнала на первом входе компаратора 11, который задается потенциалом точки «Б» делителя 10, силовые ключи управляемого выпрямителя 12 полностью открыты, зарядный ток аккумуляторной батареи 13 - максимальный. При уменьшении напряжения на входе базы транзистора 1 он подзапирается, уменьшаются эмиттерный ток, яркость свечения светоизлучаемого диода 3 и падение напряжения на нагрузочном резисторе 6. Диод привязки 9 отрывается, начинает протекать ток (втекающий для усилителя 1) от омического делителя 10 (точка «Б») через диод 9, термистор 7, нагрузочный резистор 6.
Поскольку суммарное значение номинала терморезистора 7 при нормальной температуре окружающей среды и включенного последовательно с ним нагрузочного резистора 6 значительно меньше сопротивления нижнего резистора делителя 10, то потенциал точки «Б» уменьшается в пределе практически до нуля. При низком уровне сигнала на первом входе компаратора силовые ключи выпрямителя 12 - заперты и ток заряда аккумуляторной батареи 13 отсутствует. В процессе работы усилителя в зависимости от величины тока в цепи эмиттера транзистора 1 изменяются напряжение на нагрузочном резисторе 6, яркость свечения светоизлучающего диода 3, проводимость диода привязки 9 и величина втекающего в усилитель тока, то есть потенциал точки «Б» делителя 10, который сравнивается с пилообразным напряжением на втором входе
компаратора 11 и в результате формируются на его выходе переменной длительности импульсы, управляющие коммутацией выпрямителя 12 и, соответственно, током заряда аккумуляторной батареи 13.
Учитывая, что через диод привязки 9 протекает ток, втекающий в усилитель, то установить встречно включенный ему диод в выходную цепь усилителя для предотвращения попадания в усилитель несанкционированного высокого положительного потенциала не представляется возможным. В этом случае применение и включение разделительного диода 4 исключает возможные отказы светоизлучающего диода 3 и транзистора 1. Защита от выгорания нагрузочного резистора 6 обеспечивается термистором 7 с положительным температурным коэффициентом, который резко увеличивает свое сопротивление, когда от протекающего через него максимального тока при нагреве будет превышена характеристическая температура. Кроме того, термистор 7 защищает усилитель от перегрузки по току при возможном коротком замыкании выхода усилителя. Номинал термистора 7 при протекании через него втекающего в усилитель тока практически не изменяется во всем диапазоне рабочих температур.
Таким образом, последовательное включение в эмиттерную цепь транзистора 1 светоизлучающего диода 3, развязывающего диода 4, токоограничивающего резистора 5 и применение термистора 7 с положительным температурным коэффициентом повышает надежность усилителя при возникновении нештатных ситуаций, обеспечивает контроль его работы, что упрощает обслуживание устройств управления напряжением заряда аккумуляторных батарей в эксплуатации.