Стабилизатор постоянного напряжения с самозащитой от перегрузок

 

1. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С САМОЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК , содержащий регулирующий элемент , включенный .силовым выводом к входной клемме, узел обратной связи, подключенньй общим выводом к общей шине и состоящий из источника опорного напряжения, делителя выходного напряжения и усилителя обратной связи, подключенного выходом к входу управления регулирующего элемента, генератор запускающих импульсов, состоящий из однопереходного транзистора , резистора и конденсатора, причем резистор и конденсатор включены последовательно, свободный вывод резистора подключен к входной клемме и к одной из баз однопереходного транзистора, подключенного эмиттером к точке соединения резистора и конденсатора , а свободный вывод конденсатора подключен к выходной клемме, отключающий транзистор, подключенньй. коллектором к эмиттеру однопереходного транзистора, а базой - к второму силовому выводу регулирующего элемента, отлиг4ающийся тем, что, с целью повьппения эффективности защиты от перегрузок, в него введены транзистор защиты, разделительный диод, датчик тока, первый и второй резисторы, причем транзистор защиты подключен эмиттером к другой базе однопереходного транзистора, к входному выводу источника опорного напряжения и через разделительный диод - к выходной « клемме, коллектором - к входному сл выводу делителя выходного напряжения, а базой - к точке соединения первого и второго резисторов, свободньй вывод первого резистора подключен к общей шине, а второго - к эмиттеру отключающего транзистора, подключенного базой к первому выводу датчика тока, второй вывод которого подключен к выходной клемме. со 2. Стабилизатор по п. 1, отли00 4 чающийся тем, что, с целью повышения КПД, генератор запускающих Ф импульсов вьшолнен на двухтранзисторсл ном аналоге однопереходного транзистора , конденсаторе и резисторе.

СОЮЗ С08ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«9) SU <и< 1 1 (59 4 С 05 F 1/569 списочник изоБРятснИя ""

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 3752482/24-07 (22) 12.06. 84 (46) 15. 12.85. Бюл. № 46 (72) А.В.Воробьев (53) 621.316.722.1(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) Авторское свидетельство СССР, ¹ 72354 1, кл. С 05 F 1/56, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 857958, кл. G 05 F 1/58, 1981. (54)(57) 1. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С САМОЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащий регулирующий элемент, включенный .силовым выводом к входной клемме, узел обратной связи, подключенный общим выводом к общей шине и состоящий из источника опорного напряжения, делителя выходного напряжения и усилителя обратной связи, подключенного выходом к. входу управления регулирующего элемента, генератор запускающих импульсов, состоящий из однопереходного транзистора, резистора и конденсатора, причем резистор и конденсатор включены последовательно, свободный вывод резистора подключен к входной клемме и к одной из баз однопереходного транзистора, подключенного эмиттеромк точке соединения резистора и конденсатора, а свободный вывод конденсатора подключен к выходной клемме, отключающий транзистор, подключенный коллектором к эмиттеру однопереходного транзистора, а базой — к второму силовому выводу регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты от перегрузок, в него введены транзистор защиты, разделительный диод, датчик тока, первый и второй резисторы, причем транзистор защиты подключен эмиттером к другой базе однопереходного транзистора, к входному выводу источника опорного напряжения и через разделительный диод — к выходной клемме, коллектором — к входному . выводу делителя выходного напряжения а базой — к точке соединения первого и второго резисторов, свободный вывод первого резистора подключен к общей шине, а второго — к эмиттеру отключающего транзистора, подключен-, ного базой к первому выводу датчика тока, второй вывод которого подключен к выходной клемме.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, генератор запускающих импульсов выполнен на двухтранзистор ном аналоге однопереходного транзистора, конденсаторе и резисторе.

1198495

Изобретение относится к электро- . технике и может быть использовано в качестве второго источника электропитания аппаратуры связи и метрологий..

Цель изобретения — повышение эффективности защиты от перегрузок, а также повышение КПД стабилизатора.

На чертеже приведена схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, включенный в силовую шину, узел 2 обратной связи, подключенный выходом к входу управления регулирующего элемента 1 и состоящий из усилителя .3 обратной связи, источника опорного напряжения с элементами 4 и 5 и делителя выходного напряжения с элементами 6 и 7, генератор 8 запускающих импульсов, состоящий из однопереходного транзистора 9, конденсатора 10 и резистора 11 и подключенный выводом эмиттера однопереходного транзистора к коллектору отключающего .транзис" тора 12, транзистор 13 защиты, подключенный эмиттером через разделительный диод 14 к выходной клемме, общей базой через резистор 15 — к эмиттеру отключающего транзистора

12 и.через резистор 16 — к общей шине, датчик 1 7 тока, включенный между вторым силовым. выводом регулирующего элемента 1 и выходной клеммой.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на входные выводы стабилизатора напряжения питания оно через нагрузкф прикладывается к резистивно-емкостной цепи

10 и 11 генератора 8 импульсов и через резистор 16, открытый транзистор 13 и делитель 6 и 7 напряжения — .к промежутку Б -Б одиопереходного транзистора 9. При этом выходное напряжение U b,„ отсутствует, а разделительный диод 14 и отключающий транзистор 12 закрыты незна чительным по величине обратным напряжением, возникающим на делителе 6 и 7 и резисторе 16 из-за наличия сопротивления 6=10 кОм промежутка

Б -Б, однопереходного транзистора (это напряжение должно быть недостаточным для отпирания усилителя обратной связи, что легко обеспечивается выбором величины сопротивлений 6, 7 и 16). Конденсатор 10 заря!

55 жается от Uù через резистор 11 и нагрузку. Через определенный интервал времени генератор 8 вырабатывает запускающий импульс, разряжая конденсатор 10 (через переход Э-Б транзистора 9, нагрузку и открытый транзистор 13) на делитель 6 и 7 выходного напряжения и резистор 16.

Этот импульс напряжения прикладывается к диоду 14 и входу (переходу эмиттер-база) транзистора 12 в запирающей полярности, а к входу усилителя обратной связи 3 (через делитель 6 и 7) — в отпирающей полярности, чем обеспечивается запирание диода 14 и транзистора 12 (т.е. предотвращает шунтирование генератора 8 цепью нагрузки на этапе запуска), а с другой стороны, отпирание усилителя обратной связи 3, регулирующего элемента 1 и появление U b,> . П 1, через те же диод 14 и переход база-эмиттер транзистора

12 (воздействуя на них уже в отпирающей полярности) прикладывается к цепи источника 4 и 5 опорного напряжения, к делителю 6 и 7 выходного напряжения (через открытый транзистор 13) и к цепи из последовательно соединенных резисторов 15 и 16. Транзистор 12 отпирается, шунтируя вход (переход Э-Б1) однопереходного транзистора 9, чем обеспечивается срыв колебаний генератора

8 запускающих импульсов при появлении U ы„. На этом этап запуска заканчивается, и стабилизатор переходит в режим нормальной работы.

Транзистор 13 защиты нормально будет открыт и насыщен за счет протекания через его входную цепь части тока резистора 16, оставшаяся часть тока которого протекает через резистор 15.

Насыщенное состояние транзистора

13 обеспечивается выбором величи:1ы сопротивления резистора 15 и датчи1 ка 1? тока. При возникновении перегрузки на выходе стабилизатора (при уменьшении сопротивления нагрузки) увеличивается ток нагрузки, падение напряжения на датчике 17 тока и ток, протекающий через резистор 15 (величина напряжения на этом резисторе практически равна сумме напряжений перехода эмиттер-база транзистора

13 и датчика тока, поскольку напря- жение на переходе база-эмиттер транзистора 12 и разделительном диоде

14 взаимно компенсируют ее), а ток базы транзистора 13 уменьшается настолько, насколько увеличивается ток через резистор 15 (поскольку U д, а следовательно, и ток резистора 16 еще остаются практически неизменными). При достижении током нагрузки (при, его увеличении в процессе перегрузки) заданной пороговой величины I транзистор 13 переходит из насыщенного состояния в активный режим, что приводит к уменьшению . его коллекторного тока (тока делителя 6 и 7) и далее к прекращению роста входного и выходного токов усилителя 3 обратной связи и тока нагрузки стабилизатора (при этом ток нагрузки ограничивается практически на уровне I ). При дальнейшем уменьшении сопротивления .нагрузки

П начинает уменьшаться, вызывая

Вых уменьшение тока через резистор 16., еще более глубокое запирание транзистора 13, усилителя 3 и уменьшение тока нагрузки, что вызывает пропорциональное уменьшение U <, тока

ЬМх резистора 16 и дальнейшее запирание транзистора 13. Этот процесс развивается регенеративно и приводит к быстрому и полному запиранию стабили" затора, пропаданию U, и запиранию транзистора 12. Генератор 8 начинает вырабатывать импульсы запуска (длительностью порядка миллисекунд), периодически (с периодом повторения порядка десятых долей секунды и секунд) включающие стабилизатор, — импульсы опроса нагрузки, По окончании запускающего импульса сразу же срабатывает защита и вык1

198495 4 лючает стабилизатор до появления

l очередного импульса запуска и т.д.

Поскольку скважность импульсов запуска весьма велика (100), средние мощность и ток, потребляемые стабилизатором в аварийном режиме, значительно (как минимум на порядок) меньше мощности и тока, потребляемых им в режиме нормальной работы, чем

10 и определяется эффективность защиты от перегрузок. После устранения или исчезновения перегрузки первый же очередной запускающий импульс вызывает восстановление Увы и певих ревод стабилизатора в режим нормальной работы.

Для обеспечения высокой эффективности регенеративного выключения стабилизатора при перегрузке величина падения напряжения на датчике тока при нормальном токе нагрузки выбирается значительно меньше напряжения (0,6-0,9 В) перехода открытого транзистора 13 защиты и практически равна 0 15-0,2 В, это позволяет минимизировать потери напряжения и мощности на датчике тока, а следовательно, его габариты и вес, Для повышения КПД стабилизатора ( целесообразно увеличивать сопротивление делителя 6 и 7 и резисторов

15 и 16, а следовательно, и междубазовое сопротивление (сопротивление промежутка Б -Б,) однопереходного . транзистора 13, величина которого

35 у промышленных транзисторов не превышает 10 кОм). Для этого используется в качестве однопереходного

М транзистора 9 его двухтранзистор40

Составитель Г.Мачавариани

Редактор М.Дылын Техред А.Бабинец Корректор И.Иуска

Заказ 7720/47 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ITIIII "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4