Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения

 

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ по авт. св. № 9189 4О, о т л и ч а ю щ и и с я тем, чго, с целью повышения надежности работы, уменьшенвя анерго. потребления, габаритов и веса, в кажаую из параллельных цепочек регулирующего элемента стабилизатора в разрыв 1юпи межцу соответствующим резистором и входной клеммой ввеаеиы аиооы, поюиао ченные анодами fK входной клемме стабилизатора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН дц iG05 F 1/56

t,,1и(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 918940 (21) 2752255/24-07 (22) 12 .04.79 (46) 15.06.83. Бюа. 34 22 (72) Ф. М. Гарцман и B. К. Долгов (71 ) Всесоюзный научноисследовательский и конструкторский институт научного приборостроения (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

34 2478740/24-07, кл. G 05F 1/56, 25.04.77.

„SU„„1023298 (54) (57) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ . по авт. св. Ж 918940, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью иовьпиеиия йадежности работы, уменьшений энерго потребления, габаритов и веса, в каждую из параллельных цепочек регулирующего элемента стабилизатора в раз ыв ивпи между соответствующим резистором и входной клеммой введены диоды, подюпоченные анодами 1к входной клемме стабилизатора.

1023298

Изобретение относится к электротехни-, ке и может быть использовано для электропитания устройств различного назначения.

По основному авт. св. № 918940 известен компенсационный стабилизатор постоян5 ного напряжения последовательного типа, в котором включены параллельно друг другу по меньшей мере две последователь ные цепочки, кажцая из которых состоит из регулирующего транзистора и выравни ваюшего резистора в коллекторной цепи послецнего. Свобоцный конец выравнивающего резистора каждой из последовательных цепочек соединен с входной клеммой, а между коллектором каждого из регулирующих транзисторов и обшей

/ шиной подключен конденсатор. Благодаря упомянутому выше поцключению конценсаторов резисторы параллельно соединенных последовательных цепо:ек обеспечивают не только выравнивание мощностей, рассеиваемых параллельно включенными регулирующими транзисторами, но и сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения на их коллекторах. При этом фильтрация выпрямленного напряжения осуществляется каждым из образованных таким образом сглаживающих!1С-фильтров (1).

Недостатком такого стабилизатора. являются провалы напряжения на выходе кажцого из сглаживаюших кС-фильтров, обусловленные разряцом;конденсаторов; фильтров через соответотвуюшие (вырав кивающие) резисторы и конпенсатор, включенный на выходе выпрямителя, в, З5 течейие цлительности тэй части отрица- тельного (относительно среднего значения) полупериоца пульсаций напряжения, на выходе выпрямителя, во время которой выполняется соотношение 40 гдето (,)- мгновенное значение напряжеЬЬ ния на выходе выпрямителя;

lQ - мгновенное значение напряже ния на выходе сглаживающего фильтра.

Провалы напряжения на конденсаторах сглаживающих фильтров обуславливают возможность насыщения одного или нескольких регулирующих транзисторов (например, при уменьшении напряжения питающей сети в пределах, установленных нормативно-технической документацией), вследствие чего происходят периодические (с частотой пульсаций выпрямленного напряжения) срывы стабилизации и сбои в работе питаемых устройств то есть сни»

: жается надежность функционирования как стабилизатора, так и питаемой быстроцействуюшей рациоэлектронной аппаратуры.

Устранение недостатков может быть осуществлено либо увеличением емкости конденсатора, включенного на выхоце выпрямителя, что cHHMGGT надежность работы вентилей последнего (бросок тока при включении стабилизатора), либо увеличением емкости каждого из конценсаторов сглаживающих РС-фильтров, что увеличивает габариты и вес стабилизатора, либо увеличением выходного напряжения выпрямителя, что вызывает увеличение энергопотребления, габаритов и веса стабилизатора. Данные недостатки проявляются тем сильнее, чем выше стабилизированное выходное напряжение.

Uem изобретения - повышение надежности работы, уменьшения энергопотребления, габаритов и веса компенсационного стабилизатора постоянного напряжения путем существенного уменьшения провалов напряжения питания стабилизатора, исключения срывов стабилизации и сбоев в работе питаемой аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационном стабилизаторе постоянного напряжения в каждую из параллельных цепочек. регулирующего элемента в разрыв цепи между резистором и входной клеммой ввецены диоцы, аноды которых подключены к входной клемме стабилизатора (выходу выпрямитепя), На чертеже приввцена функциональная схема компенсационного стабилизатора постоянного напряжения.

Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения содержит три параллельно соединенные последовательные цепочки из регулирующих транзисторов 1 - 3, выравнивающих резисторов 4 - 6 и циоцов 7 - 9, включенные в оцну из силовых шин, конденсаторы 10 - 12, подключенные каждый межцу коллектором соответствукм щего регулирующего транзистора и обшей шиной, причем аноды диодов соединены с .питающим источником постоянного напряжения - выпрямителем 13, содержащим на выходе конденсатор 14, указанный на чертеже пунктиром. К базам параллельно включенных регулирующих транзисторов и. обшей шине подсоединен соответствующими обклацками конденсатор 15.

Компенсационный стабилизатор постоян ного напряжения работает следующим образом.

1023298

p03p1 к-31 н

ВНИИПИ Заказ 4211/32 Тираж 874 Подписное

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

Ф

В течение части отрицательного полупериопа пульсаций напряжения на выходе выпрямителя 13, во время которой выполняется соотношение (1), диоды 7 — 9 заперты, а конденсатор каждого из сглаживающих фильтров (4,10; 5,11 и.6,12) разряжается по цепи, сопротивление которой равно

При эдом выполняется следующее равенство

U 1(-91 + U вЫ а1

pt 1kb p „+)(4+Г(р P j + 4. +" с .гъ 15 где (- емкостное сопротивление конденсатора 14;

Y --сопротивление запертого диода„ включенного последовательно с резистором 4-ro сглаживающего фильтра;

P„. — сопротивление резистора j-ro сглаживающего фильтра;

0 - среднее значение напряжения

К-Э

25 между коллектором и эмиттером < -го регулирующего тран зисторщ

Д . - среднее значение напряжения

С1 на конденсаторе j -го сглажи30 ваюшего фильтра; (напряжение на выходе стабилиЬЮ затора.

Так как Г, р к,, + )(4, то очевидно, что включение диодов 7 — 9 практически исключает дополнительное увеличение тока разряда Ь 1рс„ „ конпенсаторов со ответствующих сглаживающих -фильтров за время М, в течение которого выполняется соотношение (1), а следовательно и соответствующие этому увеличению тока

40 дополнительные провалы напряжения Ъ ) ц

При этом необходимое дополнительное увеличение выходного напряжения выпрямителя составит, независимо от величины выхоцного напряжения стабилизатора, тока, нагрузки и количества параллельно соединенных последовательных цепочек, только 4 0,7В, что соответствует лапен ю напряжения на открытом кремниевом днопе.

Возможно подключение конденсатора 15 параллельно питаемой нагрузке непосредственно к ее выводам. Емкость конденсатора 15 в этом случае должна быть .увеличена в Q раз (p- коэффициент пере- 55 дачи тока базы регулирующего транзисторе). При этом, улучшаются динамические характеристики, особенно когда изза конструктивного исполнения нагрузки необходимо реализовать распределенную стабилизацию при централизованном стабилизированном источнике питания, Эффективность от включения диодов последовательно с, резисторами соотве ствуюших сглаживающих ЯС-фильтров заключается в возможности уменьшения выходного напряжения выпрямителя на

"величину

1 )ьыпр )ььар = )с ь эыХ+" (к э выл к-э

Э

I 1 SbiX к-э гпе Ь |3 „ — увеличение выходного напряжения выпрямителя 13, устраняющее срыв стабилизации при отсутствии диодов 7 9;

- номинальный ток нагрузки н иом стабилизато ра;

С 4 - емкость конденсатора 14;

0 7 — величина напряжения на открытом кремниевом диоде;

С . - емкость конденсатора

1 сглаживающего фильтра.

При этом мощность, потребляемая ста билизатором от выпрямителя, снижается на величину, характеризующую экономический эффект от использования изобретения

+ 5b>np ч.чом.

Для (ьых н.чом „= @ Ь0 „=0,338, а Р=Я т.

В,случае Uâ р=Ю2э,а аР =456 Вт

Кроме того, эффективность от исключения провалов напряжения на коллекторах регулирующих, транзисторов определяется существенным уменьшением вероятности сбоев в работе питаемой быстродействующей электронной аппаратуры.