Стабилизатор постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ПССТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержа1щй регулирующий элемент, включенный последовательно в силовую шину,; к управляющей цепи которого подключен выход усилителя постоянного тока, диоды, катод первого диода подключен к выходному выводу, анод второго диода подключен к средней точке потенциометра , включенного параллельно выходным выводам, анод третьего диода подключен к средней точке резистивного делителя входного напряжения, катоды второго и третьего диодов подключены к неинвертирую щему входу усилителя постоянного тока, источник опорного напряжения, подключенный к общей шине, конденсатор , включенньй между средней точкой делителя входного напряжения и общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты при коротком замыкании и перегрузках по току на выходе при работе с любой нагрузкой и регулируемом стабилизированном напряжении, в него введены конденсатор, четвертый диод, резистор и нелинейный злемент, причем i один вывод конденсатора соединен с выходным выводом, а другой его (Л вывод - с одним из выводов нелинейного элемента, анодом первого диода и катодом четвертого диода, анод которого и неинвертирующий вход усилителя постоянного тока соединены с одним из выводов резистора, другие выводы нелинейного элемента и резистора подключены к источнику опорного напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ag>SUun 11 2 адьо С 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2! ) 3 56644 2/24-07 (22) 21.03.83 (46) 07.04.85. Бюл. !j 13 (72) В.И. Брякин, В.И. Величко и Ю.П. Маханьков (71) Институт автоматики АН Киргиз- . ской ССР (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М- 340034, кл. Н 02 М 3/155, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 819904, кл. Н 02 M 3/155, 1979. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно в силовую шину,- к управляющей цепи которого подключен выход усилителя постоянного тока, диоды, катод первого диода подключен к выходному выводу, анод второго диода подключен к средней точке потенциометра, включенного параллельно выходным выводам, анод третьего диода подключен к средней точке резистивного делителя входного напряжения, катоды второго и третьего диодов подключены к неинвертирующему входу усилителя постоянного тока, источник опорного напряжения, подключенный к общей шине, конденсатор, включенный между средней точкой делителя входного напряжения и общей шиной, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности защиты при коротком замыкании и перегрузках по току на выходе при работе с любой нагрузкой и регулируемом стабилизированном напряжении, в него введены конденсатор, четвертый диод, резистор и нелинейный элемент, причем один вывод конденсатора соединен с выходным выводом, а другой его вывод — с одним из выводов нелинейного элемента, анодом первого диода и катодом четвертого диода, анод которого и неинвертирувщий вход усилителя постоянного тока соединены с одним из выводов резистора, другие выводы нелинейного элемента и резистора подклвчены к источнику опорного напряжения.

1 114923

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования постоянного тока в постоянный.

Целью изобретения является повы5 шение надежности защиты при коротком замыкании и перегрузках по току на выходе при работе с любой нагрузкой и регулируемом стабилизированном напряжении. 1Î

На чертеже представлена схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент

1, усилитель 2 постоянного тока, нормально замкнутый диод 3, ускоряющий конденсатор 4, нормально замкнутый диод 5, нелинейный элемент

6, резистор 7 обратной связи, стабилитроны 8 и 9, диоды 10 и 11, резистивные делители 12 и 13, конденсатор 14 включенный между средней точкой резистивного делителя

12 и 13 и общей шиной питания, и потенциометр 15, включенный между шинами стабилизированного налря1 жения.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Б момент подачи напряжения пита30 ния на стабилизатор на его выходе стабилизированное напряжение равно нулю, и, следовательно, напряжение на конденсаторах 4, 14 и 16 также равно нулю. Однако напряжение питания на усилитель 2 постоянного тока подается. Величина его определяется падением напряжения на стабилитро нах 8 и 9. Диоды 3, 10 и 11 закрываются, и на вход усилителя 2 посто- » янного тока поступает напряжение, .равное нулю. Через нелинейный элемент 6 начинается заряд конденсатора 4 до величины потенциала, достаточного для открытия диода 3.

На неинвертирующий вход усилителя 2 постоянного тока со стабилитрона

9 поступает напряжение, величина которого определяется падением напряжения на открывшемся диоде 5.

При этом на выходе усилителя 2 постоянного тока получим усиленную положительную разность напряжений, поданных на входы усилителя 2 постоянного тока. Этот потенциал подается на базу составного транзистора регулирующего элемента 1, в результате чего последний открыт..

2 2

По мере заряда конденсатора 16

I нагрузки происходит увеличение на— пряжения на неинвертирующем входе усилителя 2 постоянного тока до тех пор, пока напряжение на выходе стабилизатора не станет равным напряжению, подающему на стабнлитроне 9. На инвертирующем входе также возрастает напряжение, которое поступает с выхода стабилизатора через делитель напряжения на потенциометре 15. Так как напряжение на неинвертирующем входе возрастает быстрее, чем на инвертирующем, то в начальный момент стабилизатор через конденсатор 4 и открытый диод 5 охвачен положительной обратной связью.

Это приводит к тому, что на выходе усилителя 2 постоянного тока максимальное положительное напряжение, которое и позволяет через регулирующий элемент 1 быстро зарядить конденсатор 16. При этом закрывается диод 5, и цепь положительной обратной связи отключается, а дальнейшее увеличение напряжения на конденсаторе 16 нагрузки определяется только разницей между задаваемой величиной напряжения на стабилитрсне 9 и напря>кением, снимаемым через диод 10 с делителя на потенциометре 15.

При равенстве этих напряжений стабилизатор работает в режиме стабилизации. Так как постоянная времени заряда конденсатора 14 через резисторы

12 и 13 больше постоянной времени заряда конденсатора !6 нагрузки, то диод 11 при подключении питания к стабилизатору закрывается, и цепь делителей на резисторах 12 и 13 участия в работе стабилизатора не принимает.

После выхода на режим стабилизации конденсатор 16 нагрузки находится под высоким напряжением, а ускоряющий конденсатор 4 заряжаются через нелинейный элемент 6 до напряжения, равного разности .напряжений выходного и опорного со стабилитрона 9.

Диоды 3 и 5 находятся в закрытом состоянии, так как напряжение на выходе стабилизатора больше опорного.

Диод 11 закрыт, так как напряжение с делителя иа потенц»»ометре 15 больше напряжения на конденсаторе 14 с делителя на резисторах 12 и 13.

В случае возникновения иа выходной шине возмущения по напряжению, последнее подается через ускоряющий конденсатор 4 на нелинейный элемент

114923

6. И если величина этого возмущения достаточна для того, чтобы протекающий через нелинейный элемент 6 ток переэаряда ускоряющего конденсатора

4 обеспечил падение напряжения до величины, которая откроет диод 5, на резисторе 7 падает напряжение, которое плюсом приложено к источнику опорного напряжения — стабилитрону

9, а минусом — к неинвертирующему 1О входу усилителя 2 постоянного тока, В результате этого на его выходе на-, пряжение уменьшается, что, в свою очередь, уменьшает напряжение на эмиттере составного транзистора pery- 15 лирующего элемента 1. Это уменьшение опять передается через ускоряющий конденсатор 4 и диод 5 на неинвертирующий вход усилителя 2 постоянного тока и т.д, Вызванный таким образом 20 лавинообразный процесс приводит к закрытию регулирующего элемента 1.

По мере разряда ускоряющего конденсатора 4 через резистор 7 и диоды

5 и 3 потенциал иа выходе стабили- 25 затора становится ниже, чем опорное напряжение, в результате чего открывается диод 3, и к неинвертирующему входу усилителя 2 постоянного тока оказывается приложенным ноложитель- щ ной полярностью напряжение, подающее на диодах 3 и 5 за счет тока стабилитрона 8. Так как это напряжение ниже напряжения, поступающего с делителя на резисторах 12 и 13 через диод 11 на инвертирующий вход усилителя 2 постоянного тока, на его выходе низкий потенциал, и составной трензистор 1 останется закрьггьм.

Для ввода стабилизатора в действие необходимо произвести его повторное включение. К срабатыванию защиты приводят возмущения отрицательной г 4 полярности, которые имеют место в— случае короткого замыкания.

Для обеспечения защиты от пере— грузок по току необходимо, чтобы постоянная времени заряда конденсатора 4, определяемая величиной емкости конденсатора 4 и сопротивлением нелинейного элемента 6, в момент подачи напряжения питания на стабилизатор была значительно меньше постоянной времени разряда этих же элементов в момент срабатывания защиты. Элементом, обеспечивающим выполнение такого условия, может быть, например, диод, анод которого подключен к конденсатору 4, а катод — к аноду стабилитрона 8. Тогда в момент подачи напряжения питания на стабилизатор заряд конденсатора 4 будет проходить через открытый диод

6,когда его сопротивление минимально.

При уменьшении выходного напряжения, хотя и медленно, диод 6 закрывается, и его сопротивление становится максимальным, открывается диод 5, и изменение выходного напряжения передается на инвертирующий вход усилителя

2 постоянного тока, что приводит к срабатыванию защиты.

Величина броска тока при коротком замыкании на выходе определяется уровнем открытия диода 5 и величиной сопротивления .нелинейного1 элемента 6 и не зависит от величины выходного напряжения, в то время как в известном устройстве срабатывание защиты происходит при уменьшении выходного напряжения до уровня, меньшего опорного, т.е. чем выше выходное напряжение, тем больше время срабатывания защиты, а значит, и больше вероятность теплового пробоя регулирующего элемента.

1149232

9НЯИПИ Заказ 1881/33 Тираж 863 . ВоД33иеВОе фидиаа ШВ "Патент", г.Уат©род, ул.Проектов, 4