устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений

Формула изобретения

1. Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений, содержащее первые входную и выходную клеммы и вторые входную и выходную клеммы, автоматический выключатель с управляющим входом, ограничитель напряжения со входом и выходом, датчик тока со входом, выходом и управляющим выходом и узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения проходящим по ограничителю напряжения током заданного порогового значения со входом и выходом, причем автоматический выключатель вставлен между первой входной и первой выходной клеммами, вторые входная и выходная клеммы соединены, ограничитель напряжения и датчик тока ограничителя напряжения соединены последовательно и подключены между первой и второй выходными клеммами, управляющий выход указанного датчика тока подсоединен ко входу указанного узла формирования сигнала отключения, отличающееся тем, что оно содержит

первый дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения со входом и выходом, второй дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения с первым и вторым входами и выходом, датчик напряжения со входом, выходом и управляющим выходом и схему ИЛИ с первым, вторым и третьим входами и выходом, причем указанный датчик напряжения подключен между первой и второй выходными клеммами,

управляющий выход указанного датчика напряжения подсоединен ко входу указанного первого дополнительного узла формирования сигнала отключения и к первому входу второго дополнительного узла формирования сигнала отключения, управляющий выход датчика тока подключен ко второму входу второго дополнительного узла формирования сигнала отключения, выходы узла формирования сигнала отключения, первого и второго дополнительных узлов формирования сигнала отключения подсоединены соответственно к первому, второму и третьему входам схемы ИЛИ, выход схемы ИЛИ подключен к управляющему входу автоматического выключателя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения содержит компаратор напряжения с первым и вторым входами и выходом и формирователь порога напряжения с выходом, причем выход датчика напряжения подсоединен ко первому входу компаратора напряжения, который является входом указанного дополнительного узла, ко второму входу которого подключен формирователь порога напряжения, а выход компаратора напряжения является выходом указанного первого дополнительного узла и подключен ко второму входу схемы ИЛИ.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения с первым и вторым входами и выходом содержит аналого-цифровой преобразователь тока с первым и вторым входами и выходом, аналого-цифровой преобразователь напряжения с первым и вторым входами и выходом, цифровой умножитель с первым и вторым входами и выходом, компаратор начала счета с первым и вторым входами и выходом, формирователь нижнего порога мощности с выходом, сумматор с первым, вторым и третьим входами и выходом, регистр с первым и вторым входами и выходом, тактовый генератор с выходом, компаратор превышения энергии с первым и вторым входами и выходом, формирователь верхнего порога энергии с выходом, причем выход датчика тока подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя тока, который является первым входом указанного второго дополнительного узла, выход датчика напряжения подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя напряжения, который является вторым входом указанного второго дополнительного узла, выходы указанных преобразователей подсоединены к цифровому умножителю, выход которого подсоединен к третьему входу сумматора и первому входу компаратора начала счета, ко второму входу которого подсоединен выход формирователя нижнего порога мощности, выход компаратора начала счета подсоединен к первому входу сумматора, выход которого подсоединен к первым входам компаратора порога энергии и регистра, выход тактового генератора подсоединен ко вторым входам аналого-цифрового преобразователя тока и аналого-цифрового преобразователя напряжения и ко второму входу регистра, выход которого подсоединен ко второму входу сумматора, формирователь верхнего порога энергии подсоединен ко второму входу компаратора порога энергии, выход которого является выходом указанного второго дополнительного узла и подсоединен к третьему входу схемы ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, а более точно, к устройствам защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений.

Известен узел для защиты от перенапряжений (Заглядин Н. Узел защиты радиоаппаратуры. - Радиолюбитель, 1996, № 7, с.20).

Указанный узел для защиты содержит плавкий предохранитель, а также подключенные к выходным клеммам узла тиристор и цепочку из последовательно соединенных стабилизаторов и резистора. Точка соединения стабилизаторов и резистора подсоединена к управляющему входу тиристора. Если рассматривать эту принципиальную схему указанного узла, то напряжение на резисторе, включенном последовательно с ограничителем напряжения (стабилитронами), пропорциональное току через ограничитель напряжения, поступает на компаратор тока и формирователь сигнала управления выключателем, которые выполнены на тиристоре. Когда напряжение на управляющем входе указанного тиристора, пропорциональное току через ограничитель напряжения, оказывается выше заданного порогового напряжения включения тиристора, он срабатывает, и большой ток через тиристор выжигает плавкий предохранитель, выполняющий роль автоматического выключателя. Таким образом, в данном конкретном случае роль датчика тока выполняет измерительный резистор, включенный последовательно с ограничителем напряжения.

Принцип действия этой защиты таков: если ток через ограничитель напряжения превышает допустимый уровень, то от датчика тока формируется сигнал управления тиристором, который срабатывает и подает на предохранитель почти все напряжение, имеющееся на входных клеммах устройства, в результате чего выгорает предохранитель, разрывающий цепь питания защищаемой нагрузки и ограничителя напряжения.

Если рассматривать указанный узел защиты радиоаппаратуры в виде блок-схемы, то он содержит первую и вторую входные клеммы, первую и вторую выходные клеммы; автоматический выключатель (выполнен в виде плавкого предохранителя); ограничитель напряжения (стабилизатор) со входом и выходом и резистор, представляющие собой датчик тока ограничителя напряжения со входом, выходом и управляющим выходом; тиристор (на блок-схеме) реализуется в виде компаратора тока с первым и вторым входами и выходом, формирователя, задающего пороговое значение тока через ограничитель напряжения, и формирователя сигнала управления выключателем со входом и выходом. Причем первая входная клемма устройства подсоединена ко входу автоматического выключателя, выход автоматического выключателя подсоединен к первой выходной клемме устройства, которая подсоединена ко входу ограничителя напряжения, выход которого подсоединен ко входу датчика тока (резистор), выход которого подсоединен ко второй входной и второй выходной клеммам узла, управляющий выход датчика тока подсоединен к первому входу компаратора тока, второй вход которого подсоединен к выходу формирователя заданного порога тока, управляющий выход компаратора тока подсоединен ко входу формирователя сигнала управления выключателем, выход которого подсоединен ко входу автоматического выключателя.

Принцип действия этой защиты прост: если входное повышенное напряжение питания приводит к превышению допустимого значения тока, протекающего через ограничитель напряжения, то формируется сигнал отключения выключателя, который подается на автоматический выключатель, разрывающий цепь питания нагрузки и ограничителя напряжения.

Указанный узел для защиты радиоаппаратуры взят за прототип предлагаемого изобретения. В прототипе защиту нагрузки выполняет ограничитель напряжения. А сам ограничитель напряжения защищается с помощью плавкого предохранителя, который выгорает, когда ток через ограничитель напряжения превышает заданный порог для выбранного типа ограничителя напряжения. Но в прототипе ограничитель напряжения не защищается, когда напряжение на нем превышает заданный для выбранного типа прибора порог. Ограничитель напряжения не защищается и тогда, когда энергия, выделяемая на нем, превышает заданный для выбранного типа прибора порог.

Таким образом, техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности устройства защиты от перенапряжений и его живучести.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений содержит первые входные и выходные клеммы и вторые входные и выходные клеммы, автоматический выключатель с управляющим входом, ограничитель напряжения со входом и выходом, датчик тока со входом, выходом и управляющим выходом и узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения проходящим по ограничителю напряжения током заданного порогового значения со входом и выходом, причем автоматический выключатель вставлен между первой входной и первой выходной клеммой, вторые входная и выходная клеммы соединены, ограничитель напряжения и датчик тока ограничителя напряжения соединены последовательно и подключены между первой и второй выходными клеммами, управляющий выход указанного датчика тока подсоединен ко входу указанного узла формирования сигнала отключения, (далее следуют отличительные признаки) также устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений содержит первый дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения со входом и выходом, второй дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения с первым и вторым входами и выходом, датчик напряжения со входом, выходом и управляющим выходом и схему ИЛИ с первым, вторым и третьим входами и выходом, причем указанный датчик напряжения подключен между первой и второй выходными клеммами, управляющий выход указанного датчика напряжения подсоединен ко входу указанного первого дополнительного узла формирования сигнала отключения и к первому входу второго дополнительного узла формирования сигнала отключения, управляющий выход датчика тока подключен ко второму входу второго дополнительного узла формирования сигнала отключения, выходы узла формирования сигнала отключения, первого и второго дополнительных узлов формирования сигнала отключения подсоединены соответственно к первому, второму и третьему входам схемы ИЛИ, выход схемы ИЛИ подключен к управляющему входу автоматического выключателя.

Сущность предлагаемого изобретения также состоит в том, что (далее следуют отличительные признаки) первый дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения содержит компаратор напряжения с первым и вторым входами и выходом и формирователь порога напряжения с выходом, причем

выход датчика напряжения подсоединен ко первому входу компаратора напряжения, который является входом указанного дополнительного узла,

ко второму входу которого подключен формирователь порога напряжения,

а выход компаратора напряжения является выходом указанного первого дополнительного узла и подключен ко второму входу схемы ИЛИ.

Сущность предлагаемого изобретения также состоит в том, что

(далее следуют отличительные признаки) второй дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения с первым и вторым входами и выходом содержит аналого-цифровой преобразователь тока с первым и вторым входами и выходом, аналого-цифровой преобразователь напряжения с первым и вторым входами и выходом, цифровой умножитель с первым и вторым входами и выходом, компаратор начала счета с первым и вторым входами и выходом, формирователь нижнего порога мощности с выходом, сумматор с первым, вторым и третьим входами и выходом, регистр с первым и вторым входами и выходом, тактовый генератор с выходом, компаратор превышения энергии с первым и вторым входами и выходом, формирователь верхнего порога энергии с выходом, причем выход датчика тока подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя тока, который является первым входом указанного второго дополнительного узла, выход датчика напряжения подсоединен к первому входу аналого-цифрового преобразователя напряжения, который является вторым входом указанного второго дополнительного узла, выходы указанных преобразователей подсоединены к цифровому умножителю, выход которого подсоединен к третьему входу сумматора и первому входу компаратора начала счета, ко второму входу которого подсоединен выход формирователя нижнего порога мощности, выход компаратора начала счета подсоединен к первому входу сумматора, выход которого подсоединен к первым входам компаратора порога энергии и регистра, выход тактового генератора подсоединен ко вторым входам аналого-цифрового преобразователя тока и аналого-цифрового преобразователя напряжения и ко второму входу регистра, выход которого подсоединен ко второму входу сумматора, формирователь верхнего порога энергии подсоединен ко второму входу компаратора порога энергии, выход которого является выходом указанного второго дополнительного узла и подсоединен к третьему входу схемы ИЛИ.

Предлагаемое изобретение будет понятно из нижеследующего описания, которое иллюстрируется чертежами на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 предлагаемое устройство изображено в виде структурной схемы, а на фиг.2 оно же представлено в виде подробной блок-схемы.

На чертежах используются следующие обозначения:

1 - первая входная клемма;

2 - первая выходная клемма;

3 - вторая входная клемма;

4 - вторая выходная клемма;

5 - автоматический выключатель;

6 - управляющий вход автоматического выключателя;

7 - ограничитель напряжения;

8 - вход ограничителя напряжения;

9 - выход ограничителя напряжения;

10 - датчик тока;

11 - вход датчика тока;

12 - выход датчика тока;

13 - управляющий выход датчика тока;

14 - узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения проходящим по ограничителю напряжения током заданного порогового значения;

15 - вход указанного узла 14;

16 - выход указанного узла 14;

17 - первый дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения;

18 - вход указанного узла 17;

19 - выход указанного узла 17;

20 - второй дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения;

21 - первый вход указанного узла 20;

22 - второй вход указанного узла 20;

23 - выход указанного узла 20;

24 - датчик напряжения;

25 - вход датчика напряжения;

26 - выход датчика напряжения;

27 - управляющий выход датчика напряжения;

28 - схема ИЛИ;

29 - первый вход схемы ИЛИ;

30 - второй вход схемы ИЛИ;

31 - третий вход схемы ИЛИ;

32 - выход схемы ИЛИ;

33 - компаратор тока;

34 - первый вход компаратора тока;

35 - второй вход компаратора тока;

36 - выход компаратора тока;

37 - формирователь порога тока;

38 - выход формирователя порога тока;

39 - компаратор напряжения;

40 - первый вход компаратора напряжения;

41 - второй вход компаратора напряжения;

42-42 - выход компаратора напряжения;

43 - формирователь порога напряжения;

44 - выход формирователя порога напряжения;

45 - аналого-цифровой преобразователь тока;

46 - первый вход аналого-цифрового преобразователя тока;

47 - второй вход аналого-цифрового преобразователя тока;

48 - выход аналого-цифрового преобразователя тока;

49 - аналого-цифровой преобразователь напряжения;

50 - первый вход аналого-цифрового преобразователя напряжения;

51 - второй вход аналого-цифрового преобразователя напряжения;

52 - выход аналого-цифрового преобразователя напряжения;

53 - цифровой умножитель;

54 - первый вход цифрового умножителя;

55 - второй вход цифрового умножителя;

56 - выход цифрового умножителя;

57 - компаратор начала счета;

58 - первый вход компаратора начала счета;

59 - второй вход компаратора начала счета;

60 - выход компаратора начала счета;

61 - формирователь нижнего порога мощности;

62 - выход формирователя нижнего порога мощности;

63 - сумматор;

64 - первый вход сумматора;

65 - второй вход сумматора;

66 - третий вход сумматора;

67 - выход сумматора;

68 - регистр;

69 - первый вход регистра;

70 - второй вход регистра;

71 - выход регистра;

72 - тактовый генератор;

73 - выход тактового генератора;

74 - компаратор превышения энергии;

75 - первый вход компаратор превышения энергии;

76 - второй вход компаратор превышения энергии;

77 - выход компаратор превышения энергии;

78 - формирователь верхнего порога энергии;

79 - выход формирователя верхнего порога энергии;

80 - проводник для подключения входного напряжения к автоматическому выключателю.

Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений, показанное на структурной схеме (фиг.1), содержит первую 1 и вторую 3 входные клеммы, к которым подключена сеть электропитания. К первой 2 и второй 4 выходным клеммам подключена нагрузка (не показана). Между первыми входной 1 и выходной 2 клеммами подключен автоматический выключатель 5, который может быть выполнен в виде, например, теплового предохранителя или электромагнитного реле и может включать необходимые схемы управления выключателем, к которым подключается управляющий вход 6 автоматического выключателя. В некоторых случаях к автоматическому выключателю 5 должно быть подведено входное напряжение, при этом к автоматическому выключателю 5 дополнительно подключается вторая входная клемма 3 с помощью проводника 80. Это необходимо, например, когда в состав автоматического выключателя 5 входит тиристор.

Ограничитель напряжения 7 и датчик тока 10 соединены последовательно и выход 9 ограничителя напряжения подсоединен к входу 11 датчика тока. Цепочка из ограничителя напряжения и датчика тока подсоединена параллельно нагрузке (вход 8 ограничителя напряжения - к первой выходной клемме 2, а выход 12 датчика тока - к второй выходной клемме 4).

Выход 13 датчика тока подсоединен к входу 18 узла 17 формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения проходящим по ограничителю напряжения током заданного порогового значения.

Параллельно нагрузке также подключен датчик напряжения 24, вход 25 которого подключен к клемме 2, а выход 26 - к клемме 4. Управляющий выход 27 датчика напряжения подключен к входу 15 первого дополнительного узла 14 формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения.

Управляющий выход 27 датчика напряжения 24 и управляющий выход 13 датчика тока 10 подключены к второму дополнительному узлу 20 формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения (соответственно к первому входу 21 и второму входу 22).

Выходы 19 (узла 17), 16 (первого дополнительного узла 14) и 23 (второго дополнительного узла 20) подключены к входам схемы ИЛИ 28 (соответственно к первому 29, второму 30 и третьему 31 входу).

Выход 32 схемы ИЛИ 28 подключен к входу 6 автоматического выключателя 5.

На фиг.2 узлы 17, 14 и 20 показаны подробно.

Узел 17 формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения проходящим по ограничителю напряжения током заданного порогового значения содержит компаратор тока 33 и формирователь порога тока 37 (фиг.2), причем вход 18 узла 17 (фиг.1) подключен к первому входу 34 компаратора тока 33 (фиг.2), а выход 38 формирователя 37 подключен ко второму входу 35 компаратора тока 33. Выход 36 компаратора тока 33 (фиг.2) является выходом 19 узла 17 (фиг.1).

Первый дополнительный узел 14 формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения поступающим из сети напряжением заданного порогового значения содержит компаратор напряжения 39 и формирователь порога напряжения 43, причем вход 15 узла 14 (фиг.1) подключен к входу 40 компаратора напряжения 39 (фиг.2), а выход 44 формирователя порога напряжения 43 подключен ко второму входу 41 компаратора напряжения 39. Выход 42 компаратора напряжения 39 подключен к выходу 16 узла 14 (фиг.1) и, соответственно, к второму входу 30 схемы ИЛИ 28.

Второй дополнительный узел формирования сигнала отключения нагрузки и ограничителя напряжения от источника питания при условии превышения выделяемой на ограничителе напряжения энергией заданного порогового значения содержит аналого-цифровой преобразователь тока 45 (фиг.2), аналого-цифровой преобразователь напряжения 49, цифровой умножитель 53, компаратор начала счета 57, формирователь нижнего порога мощности 61, сумматор 63, регистр 68, тактовый генератор 72, компаратор превышения энергии 74 и формирователь верхнего порога энергии 78.

Выход 13 датчика тока 10 подсоединен также к первому входу 46 аналого-цифрового преобразователя тока 45. Выход 27 датчика напряжения 24 подсоединен также к первому входу 50 аналого-цифрового преобразователя тока напряжения 49. На вторые входы 47 и 51 преобразователей соответственно 45 и 49 подсоединен выход 72 тактового генератора 71.

Выход 48 преобразователя 45 и выход 52 преобразователя 49 подсоединены к первому 54 и второму входам цифрового умножителя 53. Выход 56 цифрового умножителя 53 подсоединен к первому входу 58 компаратора начала счета 57 и третьему входу 66 сумматора 63. Выход 62 формирователя нижнего порога мощности 61 подсоединен к второму входу 59 компаратора 57, выход которого 60 подсоединен к первому входу сумматора 64.

Выход 67 сумматора подсоединен к первому входу 69 регистра 68 и к первому входу 75 компаратора превышения энергии 74.

Выход 73 тактового генератора 72 подсоединен ко второму входу 70 регистра 68, выход которого 71 подсоединен к первому входу 65 сумматора 63.

Выход 79 формирователя верхнего порога энергии 78 подсоединен к второму входу 76 компаратора превышения энергии 74, выход 77 которого подсоединен к третьему входу 31 схемы ИЛИ 28.

Автоматический выключатель 5 может быть выполнен в виде предохранителя и тиристора, с помощью которого производится выжигание предохранителя при критическом уровне помехи в сети. В состав автоматического выключателя может входить аналоговая схема, формирующая импульс управления тиристором для выжигания предохранителя. Эта схема может быть в виде транзисторного ключа, который открывается по перепаду входного потенциала на управляющем входе автоматического выключателя. Период открытого состояния ключа (длительность импульса управления тиристором) определяется параметрами времязадающей RC-цепи.

Датчик 10 тока ограничителя напряжения может быть выполнен в виде измерительного резистора, включенного последовательно с ограничителем напряжения 7.

Датчик напряжения 24 на нагрузке может быть выполнен в виде резисторного делителя напряжения, подключенного параллельно нагрузке.

Аналоговые компаратор тока 33 и компаратор напряжения 39 могут быть выполнены с помощью стандартных аналоговых схем. Формирователь 37 порога тока и формирователь 43 порога напряжения могут быть выполнены в виде резисторных прецизионных делителей напряжения, на которых с помощью стабилизированного напряжения задаются соответствующие уровни порогов тока и напряжения.

Преобразователи 45 и 49, компараторы 57 и 74, формирователь 61 нижнего порога мощности и формирователь 78 верхнего порога энергии (запоминающие пороговые значения в виде цифрового кода), умножитель 53, сумматор 63, регистр 68 и схема ИЛИ 28 выполнены с использованием стандартных цифровых логических микросхем.

Предложенное устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений в сети питания постоянным током работает следующим образом. В устройстве с помощью формирователя порога тока 37 задано предельно допустимое значение тока через ограничитель напряжения. С помощью формирователя порога напряжения 39 задано предельно допустимое напряжение на ограничителе напряжения 7 и нагрузке. В формирователе нижнего порога мощности 61 задано минимальное значение мощности на ограничителе напряжения, при котором начинается подсчет энергии, выделяемой на ограничителе напряжения 7. В формирователе верхнего порога энергии 74 задано предельно допустимое значение энергии, выделяемой на ограничителе напряжения 7.

Во время работы устройства с помощью датчиков 24 и 10 постоянно производится контроль напряжения на ограничителе напряжения 7 и нагрузке, а также контроль тока, проходящего через ограничитель напряжения 7.

В цифровом умножителе 53 во время работы устройства постоянно происходит подсчет мощности, имеющейся на ограничителе напряжения (происходит умножение мгновенных значений напряжения и тока, полученных с датчиков 24 и 10).

Рассмотрим различные состояния устройства при различных входных напряжениях:

1. Входное напряжение номинальное, при этом автоматический выключатель 5 открыт, входное напряжение поступает на выход устройства.

2. Входное напряжение выше номинального, но меньше предельно допустимого. Выключатель 5 открыт, при этом напряжение на нагрузке меньше, чем входное, и ограничено на уровне, определяемом ограничителем напряжения 7, через который протекает ток ограничения.

Если ток, протекающий через ограничитель напряжения 7, достигает значения, при котором мощность на ограничителе напряжения 7 оказывается больше порогового значения, находящегося в формирователе нижнего порога мощности 61, то начинается подсчет энергии, выделяемой на ограничителе напряжения 7. При этом во втором дополнительном узле 20 подсчитывается энергия, выделяемая на ограничителе напряжения 7 из-за протекания через него тока ограничения и вычисляемая по формуле E_он=U_огр×I_огр × t, где U_огр - напряжение ограничения, обеспечиваемое ограничителем напряжения, I_огр - ток ограничения, протекающий через ограничитель напряжения, t - время протекания тока I_огр через ограничитель напряжения. Если вычисленная энергия E_он больше значения E_пор, установленного в формирователе верхнего порога энергии 78, то в компараторе 74 будет сформирован сигнал, который через схему ИЛИ 28 поступит на управляющий вход 6 выключателя 5, который выключит поступление напряжения на нагрузку и ограничитель напряжения 7 и тем самым предотвратит выход из строя ограничителя напряжения из-за слишком большой рассеиваемой на нем энергии.

3. Входное напряжение выше предельно допустимого, а выходное напряжение не вышло за уровень, определяемый ограничителем напряжения 7. Узел 17 срабатывает, когда есть превышение максимально допустимого тока через ограничитель напряжения 7, зафиксированное датчиком тока 10 и компаратором 33. Выключатель 5, на который поступает сигнал через схему ИЛИ 28, обрывает цепь подачи напряжения.

4. Выходное напряжение выше заданного напряжения ограничения в ограничителе напряжения. (Если бы не было защиты с помощью предложенного устройства, то ограничитель напряжения вышел бы из строя - сгорел.) Но срабатывает защита, выключатель 5 закрывается, выход устройства отключается от его входа. Защита сработала от уровня выходного напряжения, зафиксированного датчиком напряжения 24 и превысившего заданный порог в формирователе 43. При этом компаратор 39 выдает сигнал (на выходе 42), который поступает на схему ИЛИ 28 (по входу 30) и далее на выключатель 5.

Подсчет рассеиваемой на ограничителе напряжения энергии производится следующим образом. Аналогово-цифровой преобразователь тока 45 и аналогово-цифровой преобразователь напряжения 49 преобразуют сигналы с датчика тока 10 и датчика напряжения 24 в цифровые коды, которые поступают на цифровой умножитель 53. Результат умножения, представляющий собой цифровое представление рассеиваемой мощности P на ограничителе напряжения, подается на вход компаратора 57 начала счета, в котором производится его сравнение с минимальным порогом мощности P_min, рассеиваемой в ограничителе напряжения, задаваемой формирователем нижнего порога мощности 61. Только при P P_min (что фиксируется сигналом на выходе 60) начинается подсчет выделяемой на ограничителе напряжения энергии с тактовым периодом t, определяемым тактовым генератором 72, который обеспечивает также синхронизацию преобразователей 45 и 49. В сумматоре 63 с помощью регистра 68 происходит сложение текущего мгновенного значения мощности P_B, поступающего по входу 66, и значения энергии, полученной на сумматоре 63 в предыдущем такте и хранящейся в регистре 68. Итак мгновенное значение мощности с цифрового умножителя 53 через его выход 56 поступает на вход 66 сумматора 63, с выхода 67 которого подается на вход 69 регистра 68 и вход 75 компаратора 74. В следующем такте, по сигналу с выхода 73 тактового генератора 72, значение энергии, накопленное в регистре 68, по выходу 71 поступает на вход 65 сумматора 63.

Таким образом, код, образующийся на выходе 67 сумматора 63, представляет собой цифровое выражение текущего значения энергии, выделенной в ограничителе напряжения 7. Если оно превышает значение порога энергии, задаваемое формирователем 78 верхнего порога энергии, то на выходе компаратора 74 превышения энергии, который сравнивает заданное и текущее значение указанной энергии, появляется сигнал, который через схему ИЛИ 28 приводит к срабатыванию выключателя 5.

Если при начавшемся подсчете энергии в очередном такте работы описываемого устройства измеренное значение рассеиваемой мощности на ограничителе напряжения 7, представленное выходным (на выходе 56) цифровым кодом в цифровом умножителе 33, оказывается меньше, чем порог, заданный в формирователе 61, текущий результат подсчета энергии на ограничителе напряжения сбрасывается в сумматоре (по выходу 60 компаратора 57 на вход 64 сумматора 63) путем обнуления сумматора 63 для перевода описываемого устройства в режим ожидания очередного входного перенапряжения.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить надежность электропитания нагрузки и повысить живучесть самого устройства, так как при отключении нагрузки при поступлении импульса перенапряжения выгорает только предохранитель (который затем заменяется), а устройство остается в рабочем состоянии. Если же в качестве автоматического выключателя используется быстродействующее реле, то достаточно, например, предусмотреть в устройстве кнопку включения питания, которая при нажатии приведет реле в исходное состояние.

Предложенное изобретение может быть реализовано, так как необходимые схемные элементы и технологии известны и доступны для использования.