Стабилизатор постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснна

Социаянстичеснмк

Республик

< 767735

/

/ (61) Дополнительное к акт. свил-ву (51)Nl K.Ç (22) Заявлено 13.12.78 (21) 2695369/24-07 с присоединением заявки № (28) Приоритет

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 30.09.80

6 05 F 1/56

Гооударстаенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УД6(621З16. .722 1 (088.8) (72) А втор изобретения

Н. И, Милюков (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике — —.и может быть использовано в стабилизированных источниках питания.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный последовательно с нагрузкой, измерительный орган, вход которогд подключен к выходу стабилизатора, а выход — ко входу регулирующего элемента, и балластное сопротивление, подключенное к выходу стабилизатора (1).

1О

Конедостаткам такого стабилизатора относится.наличие балластных сопротивлений, которые при работе с нагрузкой потребляют элект-. роэнергию, создают дополнительные потери

15 и снижают КПД.

Известен также компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий ряд параллельно соединенных регулирующих транзисторов с предохранителями в эмйттер-. ных цепях, схему сравнения, усилитель постоянного тока, релейно-транзисторную схему защиты от перенапряжений, управляющая цепь которой подключена параллельно выходным клеммам, а параллельно регулирующим транзисторам дополнительно подключено ряд резервных регулирующих транзисторов с предохранителяьпь в змиттерных цепях, причем в ба1 зовые цепи каждого из регулирующих, à JcoHтактная цепь реЛейно-транзисторной cxeMbi защиты подключена. параллельно выходным клеммам (2) .

Недостатком такого стабилизатора является отсутствие балластного сопротивления и, следовательно, невозможность нормальной работы при малых токах нагрузки.

Наиболее близким к изобретению по техническои сущности является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, состоящий по меньшей мере из одного силового транзистора, включенного в одну из силовых шин стабилизатора, измерительный орган, подключенный к выходным выводам стабилизатора и выходом соединенный с управляющим входом регулирующего элемента, и балластный элемент, подключенный к выходным выводам стабилизатора (3) .

7735

3 76

Недостатком этого устройства является то, что движок делителя опорного напряжения механически связан с движком резистора балластного сопротивления и реализовать механическую связь этих резисторов представляет определенные трудности как технологические, так и конструктивные. В реальных схемах эти резисторы, как правило, сильно отличают,ся по мощности, номинальным значениям и конструктивным исполнениям, поэтому осуществить такую связь не представляется возможным, что снижает область применения.

Механическая связь снижает точность регулирования, ресурс и надежность работы в целом.

Цель, изобретения — повышение КПД стабилизатора постоянного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизатор; постоянного напряжения введен датчик тока, вклщченный между выходным выводом стабилизатора н силовым транзистором регулирующего элемента, а балластный элемент выполнен на транзисторе, цепь коллектора которого подключена к общей силовой шиж, цепь змиттера через резистор — к точке соединения датчика тока с выходным выводом стабилизатора, а база — к выходу источника опорного напряжения, вход которого включен между общей силовой шиной стабилизатора и точкой соединения датчика тока с силовым . транзистором регулирующего элемента, а в цепь эмиттера транзистора балластного элемен- . та введен термочувствительиый элемент, вклю.: внный между эмиттером транзистора и ре жстором.

Принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения представлена иа чертеже.

Стабилизатор содержит ток оетабилизирующий каскад 1, включенный своим входом ко входу стабилизатора, выход его соединен с выходом измерительного органа 2 и входом регулирующего элемента 3 последовательного типа, выполненного по схеме составного транзистора, в эмиттерные цепи параллельно соединенных транзисторов 4 включены симметрирующне резисторы (датчики тока) 5. Измерительтий орган 2 своим входом соединен с выходом стабилизатора. Балластный элемент 6 содержит траимстор 7, к коллектору которого подклю:чаи везистор 8, другой его конец подключен к выходу стабилизатора, а в цепь эмиттера вклю. юи резистор 9, термочувствительный элемент

30, другой его конец соединен с другим выходным выводом стабилизатора и одним концом датчика S тока другой конец которого соеди. нен с эмиттером транзистора 4. К общей точке змиттера транзистора 4 и резистора 5 подключен один конец выходного стабилизатора, состоящего из последовательно соединенных источника 11 опорного напряжения и резистора 12, другой конец которого соединен с дру п м выходным выводом. Общая точка источника 11 опорного напряжения и резистора 12 соединена с базой транзистора 7, Стабилизатор работает следующим образом.

Величина опорного напряжения 11 и сопротивления резистора 9 выбраны так, что обеспечивают протекание начальных токов транзисторов 4 при отсутствии нагрузки и максимальной температуре нх переходов. Балластный элемент 6 фактически является стабилизатором тока с включенным в него датчиком 5 тока и, следовательно, величина тока коллектора транзистора 4 не изменяется от изменения выходного напряжения стабилизатора напряжения. В этом режиме падение напряжения на датчике 5 тока составляет, малую величину, так как ток элемента 6 распределяется равномерно между параллельно включенными транзисторами 4, Прн включении нагрузки напряжение на резисторе 5 увеличивается, ток в цепи коллектора транзистора 7 уменьшается, так как сумма падений напряжений на резисторе 9 и резисторе 5 уменьшается, а опорное напряжение источника 11 остается постоянным, величина входного сигнала, поступающая на транзистор 7, уменьшается и транзистор 7 закрывается.

ЗО

Когда падение напряжения на резисторе 5 больше опорного напряжения, транзистор 7 закрывается и ток через него не протекает..

Так происходит отключение резистора 8 при достижении величины тока нагрузки величины начального тока коллектора составного транзистора 3. При дальнейшем увеличении тока нагрузки до номинального значения транзистор. 7 будет закрыт и ток через резистор

8 не протекает. При отключении нагрузки стабилизатор работает аналогичным образом в обратном порядке, то есть при отключении нагрузки автоматически включается резистор 8 и через составной транзистор 3 протекает начальный ток коллектора требуемой величины.

Величина начального токе коллектора транзистора 4 сильно зависит от температуры мрехода. Причем, чем больше температура, тем больше начальный ток коллектора. Поэтому в устройство введен термочувствительный элемент 10, расположенный в непосредственной бпиэости. к основанию транзистора 4 и находится с ним в тепловой связй.

Термочувствительный, элемент 10 имеет отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН) и уменьшает свое внутреннее сопротйвлВ3яе с увеличением температуры.

Так как термочувствительный элемент 10 включен в цепь эмиттера токостабилизирующего транзистора 7,,то с увеличением температу767735

5. ры перехода транзистора 4 увеличивается температура термочувствительного элемента

10.

Напряжение на термочувствительном элементе 10 падает, а, следовательно, увеличивается напряжение входного сигнала, подаваемого иа транзистор 7. Транзистор 7 открывается и обеспечивает протекание увеличившегося на. чального тока коллектора составного транзистора 3. Этим достигается уменьшение потерь и повышение КПД при работе стабилизатора в широком диапазоне регулирования токов нагрузки и выходного напряжения.

Кроме того, регулирующий элемент стабилизатора напряжения при работе под нагрузкой разгружается от токов, протекающих через резистор 8. Это уменьшает мощность рассеяния регулирующего элемента и повышает

его надежность.

Использование в качестве датчика тока падения напряжения на симметрирукяцвм резисторе 5 не вносит дополнительных потерь..

Такой вариант является наиболее рациональным.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, состоящий по меньшей мере из одного силового транзистора, включенного в одну из силовых шин стабилизатора, измерительный орган, подключен6 ный к выходным выводам стабилизатора и выходом соединенный с управляющим входом регулирующего элемента, и балластный элемент, подключенный к выходным выводам стабилизатора, отличающийся тем, что; с целью повышения КПД стабилизатора, в него введен датчик тока, включенный между выходным выводом стабилизатора и ашовым транзистором регулирующего элемента, а балластный элемент выполнен на транзисторе, цепь коллектора которого подключена к общей силовой шине, цепь эмиттера через резистор — к точке соединения датчика тока с выходным выводом стабилизатора, а база — к выходу источника опорного напряжения, вход которого включен между общей силовой шиной стабилизатора и точкой соединения датчика тока с силовым транзйсгором регулирующего элемента.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в цепь эмиттера транзистора балластного элемента введен . термочувст» вительный элемент, включенный между эмиттером транзистора и резистором.

25 Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Карпов В. И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и. тока М., "Энергия", 1963, с. 121, рис. 70.

2. Авторское свидетельство СССР P 408289, кп G 05 Р 1/56, 1974, 3, Авторское свидетельство СССР У 550628, кл. G 06 F 1/56, 1975.

767735

Составитель С. Ситко

Техред Н.Барадулина

Ьдактор И. Нанкина

Корректор Н. Стец

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 7005/17 . Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

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