Универсальный высоковольтный стабилизатор напряжения
Использование: в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры Сущность 1 2 --х/ изобретения: устройство содержит регулирующий транзистор 1, транзистор защиты 5, запирающий транзистор 19, детекторы 6. 20, модуляторы 8,22, генератор импульсов 9, операционный усилитель 10, инвертор 23, компаратор 24,-источник опорного напряжения 17, элемент И 25, триггер 27, ключ управления 16 и выводы для подключения источников сигнала Пуск 26 и Сброс 28, В устройстве предусмотрена защита от перегрузки по току, благодаря обеспечению возможности ускоренного запирания регулирующего транзистора 1 устройство может работать как в линейном, так и в ключевом режимах 2 ил сл С vj 00 V4 VI
союз сОВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 F 1/569
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
28 28
Ф08. 1.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Ф (21) 4927245/07 (22) 04.02.91 (46) 15.12.92. Бюл. N. 46 (71) Проиэводсгвенное объединение "Кремний" .. (72) Б.А.Гарбуз, В;Н,Ловяго и B.Ë.Oïàëåâ (56) Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, Т.1. M. Мир, 1986, с. 340.
Авторское свидетельство СССР
N 1332292, кл. 0 05 F 1/569, 1985. (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТ-
НЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, Сущность Ы„„17а1677А1 изобретения: устройство содержит регулирующий транзистор 1, транзистор защиты 5, запирающий транзистор 19, детекторы 6, 20, модуляторы 8,22, генератор импульсов
9, операционный усилитель 10, инвертор 23, компаратор 24,-источник опорного напряжения 17, элемент И 25, триггер 27, ключ управления 16 и выводы для подключения источников сигнала "Пуск" 26 и "Сброс" 28, B устройстве предусмотрена защита от перегрузки по току. ьлагодаря обеспечению возможности ускоренного запирания регулирующего транзистора 1 устройство может работать как в линейном, так и в ключевом режимах. 2 ил. ф
1781677
10
20
30
40
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть йспользовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры, Известны стабилизаторы напряжения, Наиболее близким к данному изобретению является универсальный высоковольтный стабилизатор напряжения, отличающийся возможностью получения выходного напряжения разной полярности, уменьшенными остатками выходного напряжения в выключенном состоянии и повышенной надежностью, содержащий соединенные последовательно регулирующий транзистор и токоограничительный резистор, зключенные в первую силовую шину, причем коллектор регулирующего транзистора и свободный вывод токоограничительного резистора соединены соответственно .с первым входным и первым выходным выводами, транзистор защиты, коллектор которого подключен к базе регулирующего транзистора, эмиттером соединенного с базой, а через токоограничительный резистор — с эмиттером транзистора защиты, первый модулятор, выход которого через первый разделительный конденсатор подключен к входу первого детектора, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого модулятора, операционный усилитель; инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с первым выходным выводом и через второй резистор — с общей шиной, неинвертирующий вход соединен с первым выводом третьего резистора и через четвертый резистор К - с вторым выходным выводом, через вторую силовую шину соединенным с вторым входным выводом, а выход операционного усилителя подключен к второму входу первого модулятора, ключ управления, вход которого соединен с источником опорного напряженйя, а выход— с вторым выводом третьего резистора, конденсатор, включенный между первым и вторым выходными выводами.
Недостатком данного стабилизатора является отсутствие возможности ускоренного закрывания выходного регулирующего транзистора, что не позволяет использовать данный стабилизатор в ключевом режиме, а только в линейном.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы как в линейном, так и в ключевом режимах.
Поставленная цель достигается тем. что в универсальный высоковольтный стабилизатор напряжения введены запирающий транзистор, второй детектор, второй разделительный конденсатор, второй модулятор, инвертор, компаратор, элемент И, триггер и выводы для подключения источников сигнала "Пуск" и "Сброс", причем коллектор запирающего транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, Эмиттер — к первому выходному выводу, а база через соединенные последовательно второй детектор и второй разделительный конденсатор соединена с выходом второго модулятора, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход через инвертор соединен с выходом операционного усилителя подключенные также к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход — с первым входом элемента И, вторым входом подключенного к выводу для подключения источника сигнала "Пуск", а выходом — к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выводом для подключения источника сигнала "Сброс", а выход триггера подключен,к управляющему входу ключа управления, На фиг, 1 изображена структурная схема универсального высоковольтного стабилизатора напряжения; на фиг, 2 временные характеристики его работы.
Универсальный высоковольтный стабилизатор напряжения, содержащий соединенные последовательно регулирующий транзистор 1 и токоограничительный резистор 2. включенные в первую силовую шину, причем коллектор регулирующего транзй-, стора 1 и свободный вывод токоограничйтельного резистора 2 соединены соответственно t . первым входным 3 и первым выходным 4 выводами, коллектор трайзистора защиты 5 подключен к базе регулирующего транзистора 1, эмиттером соединенного с базой, а через токоограни чительный резистор 2 — с эмиттером транзйстора защиты 5, выход модулятора .6 через разделительный конденсатор 7 подключен к входу детектора 8, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора 1, выход генератора импульсов 9 подключен к первому входу модулятора 8, инвертирующий вход операционного усилителя 10 через резистор 11 соединен с первым выходным выводом 5 и через резистор 12 — с общей шиной, неинвертирующий вход соединен с первым выводом резистора 13 и через резистор 14 — с вторым выходным выводом 15. через вторую силовую шину соединенным с вторым входным выводом, а выход операционного усилителя 10 подключен к второму
1781677
10
20
30
40
50
55 входу модулятора 8, вход ключа управления
16 соединен с источником опорного напряжения 17, а выход — с вторым выводом резистора 13, конденсатор 18, включенныф между первым и вторым выходными выводами 4 и 15, коллектор запирающего транзистора 19 подключен к базе регулирующего транзистора 1, эмиттер — к первому выходному выводу 4, а база через соединенные последовательно детектор 20 и разделительный конденсатор 21 соединена с выходом модулятора 22, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов 9, а второй через инвертор 23 соединен с выходом операционного усилителя 10, подключенным также к первому входу компаратора 24, второй вход которого соединен с источником опорного йапряжения 17; э выход — с первым входом элемента
И 25, вторым входом подключенного к выводу 26 для подключения источника сигнала
"Пуск", а выходом — к первому входу триггера 27, второй вход которого соединен с выводом 28 для подключения источника сигнала "Сброс", а выход триггера 27 подключен к управляющему входу ключа управления 16.
Универсальный высоковольтный стабилизатор напряжения может работать как в линейном, так и в ключевом режиме
В линейном режиме стабилизатор работает следующим образом, Генератор импульсов 9 вырабатывает сигнал с частотой 1 — 5 МГц (см.фиг. 2,1), Этот сигнал поступает нэ модулятор S, на выходе которого формируется такой же сигнал, но модулированный по амплитуде (см.фиг. 2.2).
Амплитуда этого сигнала определяется выходным напряжением операционного усилителя 10 и может устанавливаться с большой точностью в зависимости от сигналов на его входе.
В случае выходного напряжения поло- жительной полярности (силовая шина 15 подключена к общей шине) сигнал обратной связи поступает через делитель напряжения, состоящий из резисторов 11 и 12, на инвертирующий вход операционного усилителя 10, на неинвертирующий вход поступает напряжение с источника опорного напряжения 17, через ключ 16 и резистор
13. Изменение напряжения на выходе первой силовой шины 4 стабилизатора. например, его увеличение, вызывает уменьшение напряжения на выходе операционного усилителя 10, уменьшая амплитуду сигнала на выходе модулятора 8, Сигнал с выхода модулятора 8 через емкость 7 и детектор 6 поступает на базу регулирующего транзистора 1, при этом уровень базового тока lpga определяется амплитудой модулированного напряжения (см.фиг, 2,3).
Уменьшение напряжения, выпрямляемого детектором 6, вызывает закрывание регулирующего транзистора 1, что обеспечивает снижение выходного напряжения до исходного уровня. Конденсатор 18 служит для замыкания переменной составляющей сигналов модуляторов 8 и 22.
В случае получения выходного напряжения отрицательной полярности (выход первой силовой шины 4 подключен к общей . шине) сигнал обратной связи поступает через делитель, состоящий из резисторов 13 и
15. В остальном работа стабилизатора аналогична.
Стабилизатор выключается путем подачи сигнала "Сброс" на вход 28,триггер 27 переводится в состояние "Выключено" и выключается ключ 16, на выходе операционного усилителя 10, а следовательно и стабилизатора, устанавливается нулевое напряжение.
При подаче сигнала "Пуск" нэ вход 26 этот сигнал через схему И 25 устанавливает триггер 27 в состояние "Включено", напряжение с источника опорного напряжения 17 через ключ 16 и резистор 13 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 10 и на выходе стабилизатора появляется исходное напряжение.
При перегрузке стабилизатора по выходному току увеличивается падение напряжения на токоограничительном резисторе
2, и открывается транзистор защиты 5. забирая на себя базовый ток регулирующего транзистора 1, Выходной сигнал операционного усилителя 10 отрабатывает снижение выходного напряжения на выходе стабилизатора, и напряжение нэ выходе операционного усилителя возрастает до максимально возможного. Это приводит к срабатыванию компаратора 24, который в свою очередь устанавливает триггер 27 в состояние "Выключено", на выходе операционного усилителя 10 низкий уровень выходного напряжения, и регулирующий транзистор 1 закрывается полностью.
Работа стабилизатора в ключевом режиме, В этом слу ае регулирующий транзистор 1, должен работать в режиме насыщения и иметь минимально возможное время выключения.
С этой целью используется запирающий транзистор 19, который управляется сигналом модулятора 20.
Управление операционным усилителем
10 возможно как непосредственно по его . входам, так и с помощью входов 26 "Пуск" и
28 "Сброс", на которые поступает широтно1781677
20
30
50 модулированный сигнал со схемы управле..ния в зависимости от напряжения на выходе стабилизатора. При уменьшении напряжения на выходе стабилизатора схема управления выдает сигнал "Пуск" на вход 26, при этом включается ключ управления (6, на выходе операционного усилителя 10 появляется напряжение, которое посредством модулятора 8 через разделительный конденсатор 7 и детектор 6 открывает регулирующий транзистор 1, Напря>кение на выходе стабилизатора 5 увеличивается, достигая требуемого значения, После этого схема управления выдает сигнал "Сброс" на вход 28. Ключ 16 закрывается, на выходе операционного усилителя 10, а следовательно, и базе регулирующего транзистора
1 напряжение уменьшается до нуля, Одновременно на выходе инвертора 23, а следовательно и на выходе модулятора 22 появляется напря>кение, которое через разделительный конденсатор 21 и детектор 20 поступает в базу запирающего транзистора
19, обеспечивая ускоренное закрывание регулирующего транзистора 1. Напряжение на выходе стабилизатора уменьшается, Схема управления выдает сигнал "Пуск" на вход
26 и процесс повторяется, Таким образом, ключевой режим регулирующего транзистора 1 обеспечивает поочередным формированием сигнала, подаваемого на детекторы 6 или 20 с помощью включения одного из модуляторов 8 или 22. Формируемые при этом сигналы ,изображены на фиг, 2.4 и 2,5. Напряжение, формируемое регулирующим транзистором
1 в ключевом режиме, показано на фиг, 2,6, Формула изобретения
Универсальный высоковольтный стабилизатор напряжения, содержащий соединенные последовательно регулирующий транзистор и токоограничительный резистор, включенные в первую силовую шину, причем коллектор регулирующего транзистора и свободный вывод токоограничительного резистора соединены соответственно с первым входным и первым выходным выводами, транзистор защиты, коллектор которого подключен к базе регулирующего транзистора, эмиттером соединенного с базой, а через токоограничительный резистор — с эмиттером транзистора защиты, первый модулятор, выход которого через первый разделительный конденсатор подключен к входу первого детектора, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого модулятора, операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с первым выходным выводом и через второй резистор — с общей шиной, неинвертирующий вход соединен с первым выводом третьего резистора и через четвертый резистор — с. вторым выходным выводом, через вторую силовую шину соединенным с вторым входным выводом, а выход операционного усилителя подключен к второму входу первого модулятора, ключ управления, вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход — с вторым выводом третьего резистора, конденсатор, включенный между первым и вторым выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работы как в линейном, так и в ключевом режимах, в него введены запирающий транзистор, второй детектор, второй разделительный конденсатор, второй модулятор, инвертор, компаратор, элемент И, триггер и выводы для подключения источников сигнала "Пуск" и
"Сброс", причем, коллектор запирающего транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, эмиттер — к первому выходному выводу, а база через соединенные последовательно второй детектор и второй разделительный конденсатор соединена с выходом второго модулятора, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход через инвертор соединен с выходом операционного усилителя, подключенным также к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход — с первым входом элемента И, вторым входом подключенного к выводу для подключения источника сигнала "Пуск", а выходом — к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выводом для подключения источника. сигнала "Сброс", а выход триггера подключен к управляющему входу ключа управления, 1701677 иг. иг.2.2.
1/2.2.5.
U22
У2. 2,5.
Фиг.2.8
4О
Составитель B.Îïàëåâ
Техред M.Ìîðãåíòàë
Редактор
Корректор M.Àíäðóøåíêo
Заказ 4274 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113(135. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101
