Импульсный стабилизатор напряжения

 

Использование: при проектировании вторичных источников питания. Сущность изобретения: устройство содержит регулирующий транзистор 3, через датчик тока включенный между входными и выходными выводами. При к.з. в нагрузке 11 по сигналу с датчика тока открывается транзистор 8 защиты, прекращающий подачу импульсов управления на регулирующий транзистор 3. Блок управления выполнен в виде мультивибратора, цепью питания через генератор тока подсоединенного к выводам питания. 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике в частности вторичных стабилизированных импульсных источников питания.

Известны устройства, в которых мультивибратор схемы управления транзисторным ключом генерирует импульсы, коэффициент заполнения которых зависит от разности между опорным напряжением и стабилизированным напряжением на выходе. Эти импульсы запускают транзисторный ключ на котором рассеивается относительно малая мощность. Эти устройства снабжают также защитой от короткого замыкания (к.з.) транзисторного ключа [1].

В известных устройствах с целью регулирования коэффициента заполнения импульсами собственно мультивибратора на транзисторах опорное и выходное напряжение подают на транзисторы, действующие в схеме дифференциального усилителя, нагрузкой которого является другой дифференциальный усилитель. Кроме того, для управления последовательным транзисторным ключом необходим предварительный усилитель, осуществляющий необходимый сдвиг уровней напряжения, т.е. в результате схема управления транзисторным ключом получается достаточно сложной. Схема защиты от к.з. в данном случае осуществлена по принципу "защелки" и для возобновления ее нормального функционирования после устранения к.з. требуется нажатие кнопки, что вызывает определенные неудобства в эксплуатации.

Прототипом изобретения является устройство, которое содержит последовательно включенные между входным и выходным выводами резистивный датчик тока и регулирующий транзистор, управляющий вход которого присоединен к выходу блока управления, причем датчик тока подсоединен к управляющему база-эмиттерному переходу транзистора защиты, база которого через первый резистор подключена к первому выводу первого транзистора, цепь второго вывода которого подсоединена к общему выводу, дополнительные два транзистора, три диода, два резистивных делителя, ограничительный резистор [2].

Устройство имеет сравнительно сложную схемотехническую структуру.

Изобретение решает задачу оптимизации схемы для достижения поставленной цели.

Для достижения цели в стабилизаторе напряжения в нем питание мультивибратора осуществляется через генератор стабильного тока, фиксирующий уровни напряжений на его выходах на требуемом уровне. С помощью порогового элемента на транзисторе обеспечивают его срабатывание в момент достижения напряжением на выходе требуемой величины, что влечет за собой открывание транзистора защиты за счет появления напряжения на первом резисторе делителя датчика тока, вследствие этого мультивибратор устанавливается в определенное состояние, когда отсутствует воздействие на транзисторный ключ. Аналогично в момент к.з. за счет появления напряжения достаточной величины, но на втором низкоомном резисторе делителя датчика тока, осуществляют функцию защиты транзисторного ключа.

Принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения представлена на чертеже.

Стабилизатор включает мультивибратор 1, генератор 2 стабильного тока, выходной транзистор 3 р-п-р-типа по схеме Шиклаи, пороговый элемент 4 на первом транзисторе 5, источник 6 опорного напряжения, схему 7 защиты, включающую транзистор 8 и резистивный делитель из двух резисторов 9 и 10, датчика тока, а также нагрузку 11.

Питание мультивибратора 1 осуществляется от входного вывода (клемма "плюс" источника питания) или через резистор 10 датчика тока через генератор 2 стабильного тока, который подключают к общей точке схемы (клемма "минус" источника питания). Вход транзисторного ключа 3 подключен к выходу мультивибратора 1, к выходу транзисторного ключа 3 подключены нагрузка 11 и вход порогового элемента 4, т.е. через второй резистор база первого транзистора 5. К второму выводу (эмиттеру) первого транзистора 5 подключен выход источника 6 опорного напряжения, первый вывод (коллектор) первого транзистора 5 соединен через первый резистор с базой транзистора 8 схемы 7 защиты, между базой и эмиттером которого включены два резистора 9, 10 делителя датчика тока, причем один вывод низкоомного резистора 10 соединен с эмиттером транзистора 8, тот же вывод подключен к входному выводу (клемме "плюс" источника питания), при этом питание транзисторного ключа 3 и мультивибратора осуществляется через низкоомный резистор 10 датчика тока.

Схема функционирует следующим образом.

После включения источника питания короткие импульсы с выхода мультивибратора 1 поступают на вход транзисторного ключа 3, а с выхода последнего - на нагрузку 11 и вход порогового элемента 4. В общем случае нагрузка 11 имеет комплексное сопротивление, т.е. имеет в том числе емкостную составляющую часть. Напряжение на ней возрастает за несколько периодов релаксаций мультивибратора 1 и, когда оно достигнет определенной величины, равной верхнему порогу чувствительности порогового элемента, через первый транзистор 5 и через резистор 9 датчика тока схемы 7 защиты начинает протекать ток. Появившееся на резисторе 9 датчика тока напряжение открывает транзистор 8, что за счет его связи с базой одного из транзисторов мультивибратора 1 устанавливает последний в определенное состояние, при котором отсутствует входное воздействие на транзисторный ключ 3, последний закрывается, и прекращается дальнейшее увеличение напряжения на нагрузке 11. Понижение напряжения на нагрузке 11 за счет потребления энергии до нижнего порога чувствительности порогового элемента 4 вызывает обратный процесс закрывания транзисторов 5, 8 и, следовательно, возобновление релаксаций мультивибратора 1. Далее процессы в схеме повторяются аналогично.

В случае возникновения к.з. в цепи нагрузки 11 за счет резкого увеличения падения напряжения до оговоренной величины на низкоомном резисторе 10 датчика тока открывается транзистор 8 схемы 7, вследствие чего прекращается ток через транзисторный ключ 3, при этом с некоторой частотой короткими импульсами со скважностью 0>10 схема будет "пытаться" вернуться в рабочее состояние и так до тех пор, пока не будет устранено к.з.

Технико-экономическая эффективность от внедрения изобретения на Челябинском заводе "Станкомаш" ожидается за счет серийного выпуска зарядных устройств по достаточно простой и надежной схеме. В перспективе возможно производство трансформаторных и бестрансформаторных источников питания для бытовой электронной аппаратуры.

Формула изобретения

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий последовательно включенные между входным и выходным выводами резистивный датчик тока и регулирующий транзистор, управляющий вход которого присоединен к выходу блока управления, причем датчик тока подсоединен к управляющему база-эмиттерному переходу транзистора защиты, база которого через первый резистор подключена к первому выводу первого транзистора, цепь второго вывода которого подсоединена к общему выводу, отличающийся тем, что блок управления выполнен в виде мультивибратора, цепь питания которого через введенный генератор тока включена между входными и общим выводами, одно из плеч мультивибратора является выходом блока управления, а другое присоединено к коллектору транзистора защиты, а в цепь второго вывода первого транзистора, входящего в состав порогового элемента, включен опорный элемент, причем база этого транзистора, являющаяся входом порогового элемента, через второй резистор подсоединена к выходному выводу, соединенному через третий резистор с общим выводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1