Непрерывный стабилизатор постоянного напряжения

 

Использование: в системах регулирования электрических величин в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры с широким Т диапазоном использования. Стабилизатор, содержит регулирующий транзистор 1, источник 2 опорного напряжения, усилитель 3 постоянного тока, делитель 4 выходного напряжения и узел 5 защиты от перегроузок по току, включающий в себя датчик 7 тока нагрузки , транзистор 8, резистор 11, резистивный делитель 9 и конденсатор 10. В стабилизатор введены последовательно соединенные делитель на резисторах 14 и 15 и диод 13, Один из выводов этого делителя соединен с положительным выводом источника 2 опорного напряжения, его средняя точка - с одним из выводов резистивного делителя 9, а другой вывод через диод 13с выходом регулирующего транзистора 1. Это позволяет снизить требования к элементам стабилизатора и тем самым расширить область его использования. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 05 F 1/573! ! а о

С)

4 С0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4850071/07 (22) 12.07.90 (46) 23.09.92. Бюл. 34 35 (71) Московский научно-исследовательский институт приборостроения (72) Ю.Н.Шуваев (56) Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока.—

М.: "Сов. радио", 1980, стр. 264-271, рис.10,5в.

Авторское свидетельство СССР

М 1091144, кл. 6 05 F 1/573, 1980, (54) НЕПРЕРЫВНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в системах регулирования электрических величин в качестве источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры с широким,, SU 1764048А1 диапазоном использования. Стабилизатор, содержит регулирующий транзистор 1, источник 2 опорного напряжения, усилитель 3 постоянного тока, делитель 4 выходного напряжения и узел 5 защиты от перегроузок по току, включающий в себя датчик 7 тока нагрузки, транзистор 8, резистор 11, резистивный делитель 9 и конденсатор 10. В стабилизатор введены последовательно соединенные делитель на резисторах 14 и 15 и диод 13, Один из выводов этого делителя соединен с положительным выводом источника 2 опорного напряжения, его средняя точка — с одним из выводов резистивного делителя 9, а другой вывод через диод 13 с выходом регулирующего транзистора 1. Это позволяет снизить требования к элементам стабилизатора и тем самым расширить область его использования. 1 ил.

1764048

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

Известен непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, источник опорного напряжения на стабилитроне, дифференциальный усилитель постоянного тока, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, другой вход соединен с делителем выходного напряжения, а выход усилителя постоянного тока подключен к управляющему входу регулирующего элемента, блок защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состоящий из датчика тока нагрузки, транзистора защиты, эмиттер которого подключен к средней точке первого делителя напряжения защиты, а база соединена со средней точкой второго делителя - напряжения защиты, и конденсатора, включенного параллельно одному из резисторов второго делителя напряжения защиты.

Недостатком стабилизатора является то, что в нем запирание регулирующего элемента осуществляется с задержкой по времени после возникновения перегрузок по току и коротких замыканий и, следовательно, не обеспечивается защита регулирующего элемента при кратковременных перегрузках по току, т.к. нижнее плечо второго делителя напряжения защиты зашунтировано конденсатором и отпирающее напряжение подается на базу транзистора защиты с задержкой по времени, При отсутствии указанного конденсатора в момент включения стабилизатора открывается транзистор защиты, что приводит к запиранию регулирующего элемента, и не обеспечивается нормальный запуск стабилизатора. Этот недостаток снижает надежность стабилизатора, т.к. возможны выходы из строя регулирующего элемента при кратковременных, но значительных по величине перегрузках по току, а также снижает эффективность схемы защиты по току, Другими недостатками стабилизатора является низкая помехоустойчивость от всплесков питающего напряжения (схема дает ложные срабатывания) и зависимость тока срабатывания защиты от напряжения питающей сети.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является непрерывный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласующем транзисторах, включенный последовательно с резистивным датчиком

55 тока в одну из силовых шин, схему сравнения, подключенную ВхОдОм к ВыхОдным выводам, делитель напряжения, включенный между базой проходного транзистора и общей шиной, транзистор защиты, эмиттер которого подключен к выходному выводу, коллектор подключен к базе согласующего транзистора, а база через резистор — к выходу делителя напряжения, конденсатор подключенный одним выводом к общей шине, а также нелинейный элемент и три резистора, причем один вывод нелинейного элемента подключен к базе транзистора защиты, а другой вывод через первый резистор — к другому выводу конденсатора и одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с выходом схемы сравнения и одним из выводов третьего резистора, другой вывод которого соединен с базой согласующего транзистора. Нелинейный элемент может быть выполнен в виде стабилитрона или диода совместно с введенным резистивным делителем, Недостатки стабилизатора заключаются в том, что в нем напряжение, Обеспечивающее "опрокидывание" схемы при срабатывании защиты, изменяется в узких пределах; Он не может быть применен при использовании в регулирующем элементе одного транзистора, а также в том, что в нем не обеспечивается полная компенсация изменения напряжения эмиттер-база транзистора защиты при изменении температуры окружающей среды, Указанные недостатки

Ограничивают область применения этого стабилизатора.

Целью изобретения является расширение области использования непрерывного стабилизатора постоянного напряжения, На чертеже представлена схема непрерывного стабилизатора постоянного напряжения.

Непрерывный стабилизатор постоянного напряжения содержит транзисторный регулирующий элемент 1, включенный в силовую шину, источник опорного напряжения 2, дифференциальный усилитель постоянного тока 3, первый резистивный делитель 4 и узел защиты от перегрузок по току 5, причем источник опорного напряжения 2 отрицательным выводом соединен с. выходным выводом 6 и инвертирующим входом дифференциального усилителя постоянного тока 3, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента 1, а неинвертирующий вход — к средней точке первого резисторног0 делителя 4, включенного между общей шиной и положительным выводом источника опорного напряжения 2, а узел защиты от перегрузок по

1764048 току 5 включает в себя резистивный датчик тока нагрузки 7, транзистор 8, второй резистивный делитель 9 и конденсатор 10, при этом резистивный датчик тока нагрузки 7 включен между выходом регулирующего элемента 1 и выходным выводом 6, куда подключен и эмиттер транзистора, коллектор которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента 1, а база через дополнительный резистор 11 соединена со средней точкой второго реэисторного делителя 9, один из выводов которого подключен к общей шине, а также последовательно соединенные третий резистивный делитель 12 и диод 13, при этом один вывод этого делителя соединен с положительным выводом источника опорного напряжения

2, его средняя точка — с другим выводом второго резистивного делителя 9 и одним из выводов конденсатора 10, а второй вывод— с анодом диода 13, катод которого подключен к выходу регулирующего элемента 1, а другой вывод конденсатора 10 подключен к выходному выводу 6.

Третий резистивный делитель 12 состоит из резисторов 14 и 15, Для обеспечения устойчивости стабилизатора параллельно переходу база-эмиттер транзистора 8 может быть включен корректирующий конденсатор 16, как показано на чертеже пунктиром.

Непрерывный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом, При нормальном режиме работы стабилизатора транзистор 8 закрыт и не влияет на работу стабилизатора, т,к. напряжение, прикладываемое к переходу база-эмиттер транзистора 8, выбирается соответствующей величины. Это напряжение определяется алгебраической суммой четырех напряжений: отпирающего напряжения, пропорционального току нагрузки, снимаемого с резистивного датчика тока нагрузки

7, отпирающих напряжений, снимаемых с резистора 15 третьего резистивного делителя 12 и диода 13, и запирающего напряжения, снимаемого с верхнего плеча второго резистивного делителя 9, При увеличении тока нагрузки стабилизатора падение напряжения на датчике тока нагрузки 7 увеличивается, потенциал базы транзистора 8 повышается, тогда как потенциал его эмиттера остается постоянным, и при токе нагрузки, равном току срабатывания защиты, транзистор 8 открывается, подзапирает регулирующий элемент 1 и выходное напряжение стабилизатора понижается. Вследствие этого запирающее напряжение на верхнем плече второго резистивного делителя 9 уменьшается, а отпирающее напряжение на базе транзистора

8 увеличивается. Транзистор 8 еще больше открывается, регулирующий элемент 1 за5 пирается, выходное напряжение стабилизатора еще больше уменьшается и схема

"опрокидывается", При этом транзистор 8 полностью открыт под действием положительного напряжения, снимаемого с рези10 стора 15 третьего резистивного делителя 12 и диода 13, регулирующий элемент 1 полностью закрыт, выходное напряжение и ток нагрузки стабилизатора равны нулю. Базовый ток транзистора 8 протекает от средней

15 точки третьего резистивного делителя 12 через верхнее плечо второго резистивного делителя 9 и дополнительный резистор 11.

Для возврата схемы в исходное состояние необходимо выключить стабилизатор, 20 устранить неисправность, а затем повторно включить стабилизатор, Конденсатор 10 служит для временной задержки срабатывания защиты и предотвращения "опрокидывания" схемы при вклю25 чении стабилизатора.

Падение напряжения на диоде 13 компенсирует падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 8, поэтому при изменении температуры окружающей сре30 ды и воздействий других дестабилизирующих факторов происходит одновременное изменение этих напряжений, что обеспечивает стабильность тока срабатывания защиты при воздействии дестабилизирующих

35 факторов.

Основной особенностью стабилизатора является введение третьего резистивного делителя 12 и компенсирующего диода 13.

Падение напряжения на резисторе 15 обес40 печивает открывание транзистора 8, полное запирание регулирующего элемента 1 и "опрокидывание" схемы после срабатывания защиты по току, а падение напряжения на диоде 13 компенсирует падение напряже45 ния на переходе база-эмиттер транзистора

8 и обеспечивает стабильность тока срабатывания защиты при изменении температуры окружающей среды и воздействии других дестабилизирующих факторов.

50 По сравнению с известными устройствами данное схемотехническое решение позволяет упростить узел защиты по току и повысить его эффективность за счет обеспечения полного и надежного запирания регу55 лирующего элемента при перегрузках по току и коротких замыканиях, исключения о его кратковременных перегрузок, а также повышения помехоустойчивости и исключения зависимости тока срабатывания защиты от напряжения питающей сети. о

1764048

Составитель Ю.Щуваев

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор С, Юско

Редактор

Заказ 3457 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Непрерывный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный в силовую шину, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель постоянного тока, резистивный делитель и узел защиты от перегрузок по току, причем источник опорного напряжения отрицательным выводом соединен с выходным выводом и инвертирующим входом дифференциального усилителя постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, а неинвертирующий вход — к средней точке первого резистивного делителя, включенного между общей шиной и положительным выводом источника опорного напряжения, а узел защиты от перегрузок по току включает в себя резистивный датчик тока нагрузки, транзистор, второй резистивный делитель и конденсатор, при этом резистивный датчик тока нагрузки включен между выходом регулирующего элемента и выходным выводом, куда подключен и эмиттер транзистора, коллектор которого соединен с управляющим

5 входом регулирующего элемента, а база через дополнительный резистор соединена со средней точкой первого резистивного делителя, один из выводов которого подключен к общей шине, отличающийся тем, 10 что, с целью расширения области использования, в узел защиты от перегрузок по току введены последовательно соединенные третий резистивный делитель и диод, при этом один вывод этого- делителя соединен с

15 положительным выводом источника опорного напряжения, его средняя точка — с другим выводом второго резистивного делителя и одним из выводов конденсатора, а второй вывод — с анодом диода, катор

20 которого подключен к выходу регулирующего элемента, а другой вывод конденсатора подключен к выходному выводу.