Стабилизатор постоянного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЮП 0 Q5 F 1 58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и (21) 3300318/24-07 (22) 10.06.81 (46) 07 ° 08.83. Бюл.929 (72 ).Л.Н. Федоров (53) 621 .316.722.1(088.8) .(56) 1. Сафрошкин Ю.В. Переходные характеристики и устойчивость транзисторных стабилизаторов напряжения и тока. M. "Энергия", 1968; с.82, рис ° 38.

2. Авторское свидетельство СССР Р 485433, кл. C 05 P 1/58, 1973. (54 )(57 ) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, выполненный по схеме составного транзистора на выходном и входном транзисторах.разного типа проводимости с резистивным датчиком тока, включенном в коллекторную цепь выходного транзистора, и токоограничительным резистором, включенным в змиттерную цепь входного транзистора, и источник опорного напряжения, Подключенный к общей шине, отличающийся тем, что, с целью

- повышения стабильности выходного

-напряжения при одновременном повьыеи

„„SU„„34025 А нии надежности путем повышения эффективности защиты транзисторов и по- вышения КПД путем уменьшения мощности; рассеиваемой на транзисторах, в него введены дополнительный источник опорного напряжения, шесть резисторов связи и балластный резистор, при этом эмиттер входного тран- зистора через первый резистор связи, а эмиттер выходного транзистора непосредственно подключены -к входному выводу, датчик тока и токоограничительный резистор подключены к выходному выводу, балластный резистор включен между входным и выходным выводами, дополнительный источник опорного напряжения подключен одним И выводом к выходному выводу, а другим через третий резистор связи — к кол- Яф лектору выходного транзистора, через уа четвертый резистор связи - к входному выводу, и через шестой резистор связи — к базе вхбдного транзистора, которая через второй и пятый резисто рыы связи подключена соответственно к коллектору выходного транзистора и к основному источнику опорного напряжения.

1034025

Изобретение относится к электро-. технике и может быть использовано для питания различных электронных устройств.

Известен стабилизатор напряжения, содержащий транзисторы разного ти- 5 па проводимости, источники опорного напряжения, датчик тока и компенсирующие связи 1 .

Недостатком его является необходимость включения не менее трех транзисторов, большая выделяемая мощность на выходном транзисторе, вызывающая перегрев транзистора и снижение стабильности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, выполненный по схеме составного транзистора на выходном и входном транзисторах разного типа проводимости с резистивным датчиком тока, включенным н коллекторную цепь выходного транзистора, и токоограничительным резистором, включенным в эмиттерную 25 цепь входного транзистора, и измерительно-усилительный узел обратной связи с источником опорного напряжения, подключенным к общей шине (?).

Недостаток известного устройстванизкая стабильность выходного напря-. жения, недостаточная эффективность защиты и большая выделяемая мощность. на транзисторах регулирующего элемента.

Цель изобретения.- повышение ста-. З5 бильности выходного напряжения при одновременном повышении надежности путем повышения эффективности защиты транзисторон и повышении КПД путем уменьшения мощности, рассеиваемой 40 на транзисторах.

Поставленная цель достигается тем,, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, выполненный по схеме состав 45 ного транзистора на выходном и вход ном транзисторах разного типа проводимости с резистивным датчиком тока, включенным в коллекторную цепь выходного транзистора, и токоограничитель 5О ным резистором, включенным в эмиттерную цепь входного транзистора, и источник опорного напряжения, подключенный к общей шине, введены дополнительный источник опорного напряжения, шесть резисторов связи и бал ластный резистор, при этом эмиттер входного транзистора через первый резистор связи, а эмиттер выходного транзистора непосредственно подключены к входному выводу, датчик тока 60 и токоограничительный резистор подключены к выходному выводу, балластный резистор включен между входным и выходным выводами, дополнительный источник опорного напряжения под- 65

% ключен одним выводом. к выходному выводу, а другим через третий резистор связи к коллектору выходного транзистора, через четвертый резистор связи — к входному выводу, и через шестой резистор связи — к базе входного транзистора, которая через ° второй и пятый резисторы связи подключена соответственно к коллектору выходного транзистора и к основному источнику опорного напряжения.

На чертеже представлена принци-пиальная электрическая схема стаби.лизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит составной регулирующий элемент, выполненный на входном 1 и выходном 2 транзисторах разного типа проводимости (при этом эмиттерный переход последнего шунтиронан резистором 3 для обеспечения пассивного запирания). В эмиттерную цепь транзистора 1 включен токоограничительный резистор 4. Первый резистор 5 связи включен между входным выводом и эмиттером транзистора

1. Резистивный датчик б тока включен в коллекторную цепь выходного тран« зистора 2. База транзистора 1 соединена с коллектором транзистора 2 через второй резистор 7 связи. Источник опорного напряжения выполнен на резисторе 8 и стабилитроне 9. Третий резистор 10 связи включен между дополнительным источником опорного напряжения 11, выполненным на стабилитроне и коллектором транзистора 2. Четвертый резистор 12 включен между входной шиной 13 и стабилитроном 11. Пятый резистор 14 и шестой резистор 15 подключены к базе транзистора 1. Между выходным ныводом 16 и входным выводом 13 включен балластный резистор

17. Между общей шиной 18 и выходным выводом включен конденсатор 19 фильтра.

Для обеспечения нормальной работы . устройства необходимо выполнить следующие условия.

Ток делителя. напряжения, ббразуемый резисторами 4 и 5, должен быть больше тока коллектора транзистора 1 по крайней мере в несколько раз. Резистором 5 устанавливают равенство выходного напряжения при максимальном и минимальном напряжении питания, а резистором 4 — ток делителя. Суммарный ток резисторов 4,17 и источника 11 при максимальном напряжении питания должен быть несколько меньше минимального тока нагрузки, а сумма выходного напряжения и напряжения источника 11 должна быть больше суммы напряжения источника 9 и падения напряжения на резисторе 14, ток через .который должен быть много больше тока базы транзистора 1.

Резистор 12 предназначен для включения стабилизатора, и в режиме авто10.34025,матического включения резистор 12 остается включенным все время. устройство работает следующим образом.

При подключении входных выводов

13 и 18 к источнику питания через 5 резисторы 4.,5,12,17 и нагрузку течет . ток. На нагрузке устанавливается напряжение, величина которого определяется источником 9 опорного напряжения. Точное значение выходного напря-10 . жения меньше суммы напряжения на источнике 9 и резисторе 14 на сумму напряжений на резисторе 4 и переходе база-эмиттер транзистора 1.

Для того, чтобы выходное напряжение оставалось неизменным при воздействии дестабилизирующих Факторов необходимо изменять напряжения на резисторах 4 и 14 в соответствии с изменением напряжения на переходе база-эмиттер. В связи с тем, что напряжение на переходе транзистора изменяется мало (на десятые доли вольта) в тех же пределах требуется изменение напряжения на резисторах

4 и 14. При увеличении тока нагрузки через транзисторы должен протекать большой ток, следовательно напряжение перехода база-эмиттер транзистора 1 должно увеличиться.

Это увеличение. напряжения обеспечивается делителем 7 и 14 от датчика

6 тока напряжение на котором увеличиI вается при увеличении тока нагрузки.

При малой величине резистора 7 напряжение на выходе может увеличивать-35 ся при увеличении тока нагрузки.

В связи с тем, что напряжение на переходе база-змиттер изменяется нелинейно, и напряжение на резисторе б изменяется пропорционально току 40 нагрузки, необходимо напряжение на резисторе 14 изменять с помощью дополнительных связей через резисторы 8,10 и 15. В качестве источника

11 может быть использован низковольт-45 ный стабилитрон или один-два диода, включенные последовательно в прямом направлении. Если используются жесткие источники опорного напряжения 9 .и 11, то последовательно с источником 9.может быть включен диод. Вольтамперная характеристика диода приб-! лижается к характеристике перехода

1 баз а-эмиттер транз истора, поэтому резисторами 14 и 15 можно получить

: более линейную характеристику регу- .55 лирования во всем диапазоне .изменения тока нагрузки. Точное значение выходного напряжения ри максимальном токе нагрузки устанавливается резистором 7. Если выходнре напря- 60 жение при максимальном токе нагрузки будет чуть меньше, чем при минимальном, цеобходимо резистор 7 уменьшить, а если в середине диапазона наблюдается небольшое увеличение выходного напряжения при увеличении тока нагрузки, то необходимо резистор 7 увеличить, а резисторы 14 или 15. уменьшить, добиваясь нЕиэменности выходного напряжения во всем диапазоне изменения тока. нагрузки.

При увеличении входного напряжения ток через резисторы S 12 и 17 увеличивается, чтобы выходное напряжение сидалось неизменным, необходимо ток транзисторов на эту величину уменьшить. Это достигается увеличением напряжения на резисторе 4 при увеличении напряжения питания на требуемую величину. За счет нелинейности входной характеристики транзистора в конце диапазона при увеличении входного напряжения будет наблюдаться уменьшение выходного напряжения. Для компенсации уменьшения выходного напряжения в конце диапазона необходимо уменьшить величину резистора 17. Режим работы транзисторов целесообразно выбирать так, чтобы при увеличении напряжения ток транзисторов уменьшался пропорционально увеличению напряжения, Тогда мощность на транзисторах будет оставаться неизменной, уменьшатся уходы выходного напряжения из-за перегрева транзисторов, повысится надежность работы стабилизатора напряжения.

При коротком замыкании выходных выводов увеличивается напряжение .на резисторе 4, транзистор 1. закрывается, -напряжение на резисторе б у уменьшается до нуля. Для включения стабилизатора после устранения короткого замыкания необходимо подключить резистор 12. Можно обеспечить и автоматическое .включение стабилизатора после устранения короткого замыкания выбором режима работы. В этом случае напряжение опорного источника

11 должно превышать напряжение базы транзистора 1 на небольшуо величину, тогца при увеличении напряжения на: резисторе 4 в момент короткого замыкания транзисторы будут закрываться, а при устранении замыкания напряжение на нагрузке восстановится и напряжение на источнике 11 будет больше напряжения базы транзистора 1..

Благодаря введенным средствам воз.можно существенное уменьшение тока через транзисторы пропорционально увеличению напряжения питания. Режим работы транзисторов выбран таким, чТо при максимальном напряжении питания максимальный ток нагрузки обеспечи" вается .в основном током через резисторы 5,12 17, а при уменьшении напряжения питания транзисторы открываются, шунтируя эти резисторы.

Изобретение позволяет обеспечить защиту транзисторов от перегрузок без введения дополнительных транзис1034025

Составитель О. Овсянников

Редактор И. Ковальчук ТехредЖ.Кастелевич Корректор.A.

° ЮЮ

Заказ 5625/51 Тираж 874 Подписное ..ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11,3035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

° Ь

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 торов при более высокой эффективности защиты, при одновременном снижении мощности на транзисторах. Стабиль ность выходного напряжения повышается при, рдновременном повыаении эффективности защиты транзисторов,