Стабилизатор постоянного напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоустройств. Целью изобретения является повьшекие надежности функционирования. При пе .регрузках по току или коротком замыкании выхода падения напряжения на датчике 9 тока вызывает увеличение напряжения на выходе второго дифференциального усилителя 12, что вызывает уменьшение тока на выходе токостабилизирующего двухполюсника 3 и соответствующее ограничение тока через регулирующий элемент 1. При длительном состоянии перегрузки анализатор 19 сигнала длительной перегрузки вырабатывает напряжение, которое переключает узел 20 блокировки, вследствие чего весь ток двухполюсника 3 ответвляется через аналоговый элемент ИЛИ 2 Г на выход узла 20 и регулирующий элемент 1 запирается, Наличие двух взаимосвязанных узлов защиты - быстродействующей и инерционнойпозволяет повысить надежность функционирования при работе как на постоянную , так и на импульсную нагрузку , а также улучшить динамические свойства стабилизатора, 1 ил. с Ф (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4083271/24-07 (22) 02,07 ° 86 (46) 07 ° О! ° 88, Бюл, М (72) В.Г ° Павлов, В.Л.Верещагин, Р,Д,Летичевский и С,А,Мусаелян (53) 621 ° 316.722 ° 1(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР
N9 800980, кл, G 05 F 1/573, 1979, Попко С,М,, Штильман В,И, Микроэлектронный стабилизатор напряжения.
Устройства вторичных источников электропитания РЭА, Материалы семинара, РОТО МДНТП, 1976, с ° !48-153. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоустройств, Целью изобретения является повышение надежности функционирования. При пе.регрузках по току или коротком замы» кании выхода падения напряжения на
SU» 1365066 А1 (51)4 G 05 F 1/569 датчике 9 тока вызывает увеличение напряжения на выходе второго дифференциального усилителя 12, что вызывает уменьшение тока на выходе токо стабилизирующего двухполюсника 3 и соответствующее ограничение тока через регулирующий элемент 1 ° При длительном состоянии перегрузки анализатор 19 сигнала длительной перегрузки вырабатывает напряжение, которое пе реключает узел 20 блокировки, вследствие чего весь ток двухполюсника 3 ответвляется через аналоговый элемент ИЛИ 21 на выход узла 20 и регу лирующий элемент запирается. Наличие двух взаимосвязанных узлов защиты - быстродействующей и инерционнойпозволяет повысить надежность функционирования при работе как на постоянную, так и на импульсную нагруз-. ку, а также улучшить динамические свойства стабилизатора. 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоустройств.
Целью изобретения является повы5 шение надежности функционирования.
На чертеже приведена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения °
Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент, выполненный на проходном транзисторе
1, эмиттер которого соединен с выходной клеммой 2, между коллектором и базой которого включен первый токостабилизирующий двухполюсник З,между управляющим входом которого и коллектором проходного транзистора 1 включен элемент 4 смещения, первый реsHcTHBHbIH делитель 5 напряжения, 20 включенный между выходной 2 и общей
6 клеммами, выход которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 7 постоянного тока, неинвертирующий вход которого 25 соединен с общей клеммой 6 через первый источник 8 опорного напряжения, резистивный токовый датчик 9, первый вывод которого через второй резистивный делитель 10 напряжения, подклю- 30 ченный к второму источнику 11 опорного напряжения, соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя 12 постоянного тока, инвертирующий вход которого подключен
35 к второму выводу резистивного токового датчика 9, источник 13 тока 14, первый вывод которого соединен с общей клеммой 6, Между неинвертирующим входом второго дифференциального усили- 40 теля 12 постоянного тока и общей клеммой 6 включен второй токостабилизирующий двухполюсник14, управляющий вход которого соединен с выходной клеммой 2, Между управляющим входом первого токостабилизирующего двухполюсника 3 и вторым выводом источника
13 тока включен первый нелинейный элемент 16, образованный, например, одним или несколькими последовательно 50 соединенными стабилитронами в обратном включении. Между выходом второго дифференциального усилителя 12 постоянного тока и вторым выводом источника 13 тока включены последовательно соединенные второй нелинейный элемент 16, образованный, например, двумя последовательно соединенными диодами, и изолирующий диод 17. Между
66 2 выходом второго дифференциального усилителя 12 постоянного тока и базой проходного транзистора 1 регулирующего элемента включены последовательно соединенные третий токостабилизирующий двухполюсник 18, анализатор 19 сигнала длительности перегрузки, узел 20 блокировки и аналоговый элемент ИЛИ 21, другой вход которого соединен с выходом первого дифферен циального усилителя 7 постоянного тока, При этом управляющий вход третьего токостабилизирующего двухполюсника 18 соединен с общим выводом нелинейного элемента 16 и изолирующего диода 17, измерительный элемент резистивного токового датчика 9 включен между входной клеммой 22 и коллектором проходного транзистора 1 регулирующего элемента, Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.
При наличии на входных клеммах 22 и 6 постоянного нестабилизированного напряжения ток источника 13, который, в частности, может быть выполнен в виде токостабилизирующего двухполюсника, протекает через последовательно соединенные первый нелинейный элемент 15 и элемент 4 смещения и обеспечивает на них необходимые падения напряжения ° При этом падение напряжения на элементе 4 смещения прикладывается к управляющему входу первого токостабилизирующего двухполюсника 3, Выходной ток токостабилизирующего двухполюсника 3 используется в качестве базового тока проходного тран зистора 1, Избыточная часть тока двухполюсника 3 ответвляется через элемент ИЛИ 21, на выход первого дифференциального усилителя 7, На входах первого дифференциального усилителя 7 происходит сравнение напряжения первого источника 8 опорного напряжения с напряжением на вы ходных клеммах 2 и 6, через первый резистивный делитель 5 напряжения. На выходе дифференциального усилителя 7 вырабатывается такое напряжение, которое требуется для обеспечения стабилизации напряжения на выходных клеммах? и 6 °
Ток нагрузки стабилизатора протекает от входной клеммы 22 через последовательно включенные измерительный элемент реэистивного токового датчи!
3650
40 кя 9 и проходной транзистор l, 11адение напряжения ня датчике 9 линейно зависит ат така нагрузки, Между входами второго дифферен5 цияльнаго усилителя 2 прикладывается разность напряжения токового датчика 9 и порогового напряжения, снимаемого с резистора Н1 делителя 10, Пороговое напряжение на резисторе
Rl образуется за счет протекания через него двух токов: тока второго источника 11 опорного напряжения и <ака второго токостабилизирующега днухпалюсника !4, Ток токастабилизирующега днухпалюсника 14 пряма пропорционален величине напряжения на выходных клеммах
2 и 6 стабилизатора °
Пороговое значение напряжения на 20 резисторе Rl выбирается таким, чтобы при всех допустимых значениях тока нагрузки величина порогового напряжения была больше напряжения, снимаемого с токового датчика 9 ° При этом напряжение на выходе второго дифференциального усилителя 12 будет меньше, чем напряжене н точке, образованной соединением нелинейного элемента !
5 с источником !3 тока, Б результа- 30 те последовательно соединенные второй нелинеиный элемент 16 и изолируюший диод !7 оказываются включенными по отношению к прикладываемаму к ним напряжению в обратном направлении и ток через нижние протекает, При этом на втором нелинейном элементе 16 отсутствует падение напряжения, которое является упранляющим напряжением для третьего токастабилизирующега двухпалюсника 18, вследствие чего на
его ныхале отсутствует ток, Анализатор !9 сигналя длительной перегрузки и узел 20 блокировки находятся и исходном состоянии и не оказывают влия- 45 ния ня работоспособность стабилизятора, При некотором превышении максимальна допустимого тока нагрузки ня токоном датчике 9 образуется напряжение,5p превышающее пороговое напряжение, снимаемое с резистора Бl делителя .О.
Второй дифференциальный усилитель 12 безинерционно переходит и состояние, при котором напряжение ня ега выходе 55 превышает напряжение н тачке, образованной соединением нелинейного эле мента 1 > с и<..тачником 13 така. 0 этого момента ат источника 13 тока через не66 4 линейный элемент 56 и изолирующий диод 17 начинает отвеTâëÿò< cÿ часть тока, поэтому так через последовательно соединенные первый нелинейный элемент 15 и элемент 4 смещения уменьшается, чта сапранождяется уменьшением падения напряжения на нем и, следовательно, тока на выходе токостабилизирующего двухполюсника 3. В результате величина тока и базовой цепи проходного транзистора 1 оказывается недостаточной для стабилизации напряжения на выходных клеммах 2 и 6 °
Дифференциальный усилитель 7 вырабатывает на выходе напряжение, запирающее элемент ИЛИ 21, и стабилизатор переходит в режим стабилизации тока, При этом напряжение на выходных клеммах 2 и 6 уменьшается, чта влечет за собой уменьшение тока токостабилизирующего двухполюсника 14, в результате чего величина порогового напряжения на резисторе Rl делителя 10 уменьшается °
Дальнейшее уменьшение величины сопротивления нагрузки сопровождается дальнейшим уменьшением выходного напряжения и тока ° Этим достигается отрицательная падающая выходная характеристика стабилизатора.
При закорачинании выходных клемм
2 и 6 выходной ток токастабилизирук щего двухполюсника 14 оказывается ранным нулю и пороговое напряжение на резисторе Н5 делителя 10 становится минимальным и определяется только источником ll опорного напряжения и соотношением плеч резисторов Rl и R2 делителя 10. При этом выходной ток стабилизатора минимально допустим, и неличина его определяется минимальной величиной порогового напряжения на резисторе Rl делителя 10.
Таким образом обеспечивается быстродействующая защиты стабилизатора от кратковременной перегрузки по току, вызванной, например, подключением емкостной нагрузки или случайным коротким замыканием на ныходе.
С момента времени, когда через, нелинейный элемент 16 и изолирующий диод 17 начинает протекать ток, на нелинейном элементе 16 образуется падение напряжения, которое прикладывается к управляющему входу третьего токостабилизирующего днухполюсника
18, Поэтому одновременно с началом работы быстродействующей зашиты на
1 16 <1166 выходе третьего токостабнл!1::<ирующего двухполюсника 18 но>!»ллГтся ток, л
Анализатор 19 сигнала длительной перегрузки, который может 6ыт1. »Мио tнен, например, в виде интегратора, производит измерение времени наличия тока на выходе двухполюсника 18, Если ток на выходе двухполюсника 18 10 имеет место в течение наперед заданного интервала времени, то анализатор
19 вырабатывает напряжение, включающее узел 20 блокировки, который может быть выполнен, например, в лиде триггера. При этом весь ток токозадающего двухполюсника 3 ответвляется через аналоговый элемент И. 1И 21 на выход узла 20 блокировки и проходной транзистор 1 запирается, Таким образом производится защита стабилизатора при наличии длительной перегрузки по току.
Благодаря введенным средствам ста2<> билизатор постоянного напряжения при кратковременных перегрузках по току безинерционно переходит в режим, при котором обеспечивается отрицательная падающая выходная характеристика, при этом мощность, выделя мая на ttpo- З0 ходном транзисторе, оказывается в пределах допустимой величины. 11осле снятия кратковременной перегрузки по току устройство восстанан!!Нвает режим стабилизации напряжения. При длитепь- <<, ной перегрузке, в том числе и длительном коротком замыкании на выходе стабилизатора, последний а»томатически выключается.
Наличие двух взаимосвязанных узлов 40 защиты - быстродействующей и инерционной — позволяет повысить надежность стабилизатора при работе как на постоянную, так н на импульсную нагрузку. Сочетание двух систем за- 45 щиты улучшает также и его динамические характеристики, в результате ч<го повышается надежност1. функц1<сн<грования стабилизатора при работе на емкостную нагрузку, <0
Ф о р м у л а и з О 6 р е т е и и л
Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, выполненный на проходном транзисторе, эмиттер которого соединен с I»>tходной клеммой, между коллектором и 6;1 !Ой которого включен нер»ый токостабилиt PV1<)li!1111 IН> КНО«>1 ч VIIP I»
ttNItIktM» ХОДОМ КОТОРО О и КОЛ:1< .К ТОРОМ проходного транзистор; »ключен элемен т < ме!!(ения > пе1)»ый р oзи Г тllн» ый! rte ли тель»апрлже пня, » клн<чеьнп !й между выходной и общей клеммами, выход коTОр<>ГО ГОE ДИНPII с Itll»C pтИpую! jloM пер»о! о дифференциального усил!теля постоянногo тока, It< ktktBppòèpóI<щий »ход которого соединен с общей клеммой через первый источник опорного напряжения, резистивный токовый датчик, первый вывод которого через второй резистивный делитель напряжения, подключенный к второму источни ку опорного напряжения, соединен с неинверт!<рующим входом второго дифференциального усилителя постоянного тока, ин»ертирующий вход которого подключен к второму выводу резистивного токового датчика, и источник тока, первый вывод которого соединен с Об!!<ей клеммой, о т л и ч а ю щ и йс л тем, что, с целью .".ot iticÃÎ элемента пОГледо»а 1 еJII kio co единенные третий токостабнлнзнрующий двухполюсник, анализатор с г<гала длитs> »ключе» между входной клеммой и коллектором проходного транзистора реI улирующего элемента, 
