Стабилизатор постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержапщй регулирующий транзистор, коллектор которого подключен к входному вьшоду, эмиттер - к выходному выводу, прргчем к базе подключен первьй вывод источника тока, второй вьшод которого соединен с коллектором регулирующего транзистора , делитель выходного напряжения, входами подключенный к выходным вьшодам стабилизатора , выходом соединенный с истоком полевого транзистора, затвор которого подключен к общей шине, а сток через резистор - к выходному вьшоду , отличающийся тем, что, с целью ограничения выходного напряжения на уровне, близком к номинальному значению, при выходе из строя цепи обратной связи, в него дополнительно введены узел управления на стабилитроне, дополнительный резистор, токоограничивающий двухполюсник, усилитель тока , входом подключенный к стоку полевого транзистора,а выходом - к первому выводу токоограничивающего двухполюсника, второй вьгоод которого подключен к точке соединения (Л узла управления и дополнительного резистора, другим выводом соединенного с общим вьтодом стабилизатора, причем другой вьшод узла управления подключен к точке соединения источника тока и базы регулирукяцего транзистора. (ЭО о эо 0) Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (E9) (E E) (SE)4 С 05 Р 1 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3725061/24-07 (22) 13.04.84 (46) 23.09.85. Бюл. ¹ 35 (72) С.В. Галкин, Е.А. Даев и С.Г. Щербачев (53) 621.3 16.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 811234, кл. С 05 F 1/58, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 864267, кл. G 05 F 1/56, 1981. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий транзистор, коллектор которого подключен к входному выводу, эмиттер — к выходному выводу, причем к базе подключен первый вывод источника тока, второй вывод которо1

ro соединен с коллектором регулирую щего транзистора; делитель выходного напряжения, входами подключен- ный к выходным выводам стабилизатора, выходом соединенный с истоком полевого транзистора, затвор которого подключен к общей шине, а сток через резистор — к выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью ограничения выходного напряжения на уровне, близком к номинальному значению, при выходе иэ строя цепи обратной связи, в него дополнительно введены узел управления на стабилитроне, дополнительный резистор, токоограничивающий двухполюсник, усилитель тока, входом подключенный к стокУ полевого транзистора,а выходом — к первому выводу токоограничивающего двухполюсника, второй вывод которого подключен к точке соединения узла управления и дополнительного резистора, другим выводом соединенного с общим выводом стабилизатора, причем другой вывод узла управления подключен к точке соединения источника тока и базы регулирующего транзистора.

1180867

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является ограничение выходного напряжения стабилизатора на уровне, близком к номинальному значению, при выходе из строя цепи обратной связи.

На фиг. 1 приведеча функциональная схема стабилизатора,* на фиг. 2 ; зависимость тока стока полевого транзистора от напряжения затвор — исток; на фиг. 3 — вы ходное напряжение стабилизатора при отказе в цепи обратйой связи.

Стабилизатор постоянного напряжения (фиг. 1) содержит регулирующий транзистор 1, коллектор которого подключен к входному выводу 2, эмиттер — к выходному выводу 3, источник 4 тока, один вывод которого подключен к базе, а, другой — к коллектору транзистора

i узел 5 управления, одним выводом подключенный к точке соединения источника 4 тока и регулирующего транзистора 1, а другим выводом — к точке соединения дополнительного резистора 6, второй вывод которого соединен с общим выводом стабилизатора 7, и токоограничивающий двухполюсник 8, другой вывод которого подключен к выходу усилителя 9 тока, общий вывод которого соединен с выходным выводом 3 стабилизатора, а вход подключен к точке соединения резистора 1Î, вторым выводом подключенного к выход— ному выводу 3 стабилизатора, и сток полевого транзистора 11, зат1 вор которого соединен с общим выводом 7, а исток подключен к выходу рези"тивного делителя t2 выходного напряжения, входами подключенного к выходным выводам 3 и 7 стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При появлении постоянного напряжения на входе стабилизатора начинает работать источник 4 тока, что приводит к появлению тока базы регулирующего транзистора 1, который приоткрывается, и к выходным выводам 3 и 7 стабилизатора прилагается некоторая часть входного напряжения. Это вызывает протекание тока через делитель 12 выходного напряжения, появление входного тока усилителя 9 тока и, как следствие, уменьшение тока через узел 5 управления и увеличение тока базы транзистора 1. При этом выходное напряжение стабилизатора увеличивается. Это, в свою очередь, приводит к увеличению (по модулю)

10 напряжения сток — исток и напряжения затвор — исток полевого тран-. зистора 11. Увеличение первого из этих напряжений приводит сперва к росту величины тока стока по-.

15 левого транзистора 11 (на начальном участке характеристики) и стабилизации величины тока при дальнейшем увеличении напряжения сток исток (при постоянном напряжении

20 затвор — исток). Увеличение второго из этих напряжений всегда приводит к уменьшению величины тока стока полевого транзистора 11. Таким образом, ток стока полевого транд эистора 11 сначала увеличивается (при .малых напряжениях сток— исток),. достигает максимального значения, а затем начинает уменьшаться с ростом выходного напряжения стабилизатора (фиг. 2).

Увеличение величины тока стока полевого транзистора 11 приводит к увеличению выходного тока усилителя 9 тока, а следовательно, к увеличению падения напряжения на дополнительном резисторе 6. В результате этого уменьшается напряжение, прикладываемое к узлу 5 управления, выполненному на стабилитроне, что вызывает уменьшение величины тока, протекающего через узел 5 управле- ния. Это, в свою очередь, приводит к увеличению тока базы регулирующего транзистора 1 и дальнейшему росту выходного напряжения стабилизатора, что приводит к дальнейшему росту величины тока стока полевого транзистора 11 и величины выходного тока усилителя 9 тока. Начиная с некоторого значения, вели о чина выходного тока усилителя 9 тока ограничивается максимальным значением, которое определяется величиной тока ограничения токоограничивающего двухполюсника 8.

55 Однако выходное напряжение стабилизатора продолжает возрастать по величине. При этом ток стока полевого транзистора 11 достигает

1180867

55 максимального значения (фиг. 2) и начинает уменьшаться по величине.

Начиная с некоторой величины тока стока, уменьшение тока стока приводит к уменьшению величины выходного тока усилителя 9 тока. При этом величина падения напряжения на дополнительном резисторе 6 уменьшается (за счет уменьшения величины выходного тока усилителя 9 тока).

Следовательно, увеличивается напряжение, приложенное к узлу 5 управления, что вызывает увеличение величины тока через узел 5 управления.

Это уменьшает ток базы и ток коллектора регулирующего транзистора 1 и уменьшает скорость заряда выходного корректирующего конденсатора (не показан). Дальнейший рост выходного напряжения теперь вызывает уменьшение величины тока стока полевого транзистора 11, уменьшение величины выходного тока усилителя

9 тока, увеличение величины тока через узел управления и дальнейшее уменьшение тока базы регулирующего транзистора 1. Это приводит к приэакрыванию регулирующего транзис тора 1 и еще большему уменьшению скорости роста выходного напряжения стабилизатора.

По истечении времени переходного процесса на выходе стабилизатора устанавливается номинальное значение выходного напряжения, которое при достаточно большом коэффициенте усиления тока усилителя 9 тока можно определить в соответствии со следующим выражением

0, поп" где U„. — напряжение на выходе стабилизатора;

U0 — напряжение отсечки полевого транзистора 11 — коэффициент передачи делителя 12 выходного напряжения.

Рассмотрим работу стабилизатора при воздействии дестабилизирующих факторов.

При увеличении выходного напря" жения, вызванном увеличением входного напряжения стабилизатора, увеличивается ток через делитель 12 выходного напряжения, что приводит к призакрыванию полевого транзистора 11 и уменьшению тока стока.

Уменьшение входного тока усилите ля 9 тока вызывает уменьшение тока через дополнительный резистор 6, а значит увеличение тока узла 5 управления и уменьшение тока базы регулирующего транзистора 1, что приводит к возвращению выходного напряжения к установившемуся значению. При уменьшении выходного напряжения процесс протекает в обратном направлении — уменьшение тока через делитель 12 выходного напряжения вызывает увеличение тока стока полевого транзистора 11, увеличение выходного тока усилителя 9 тока, уменьшение тока узла 5 управления, увеличение тока базы регулирующего транзистора 1 и возвращение выходного напряжения к установившемуся значению. Аналогично протекают процессы в стабилизаторе при изменении выходного напряжения, вызванном изменением тока нагрузки стабилизатора.

Рассмотрим работу стабилизатора при отказах в цепи обратной связи.

Отказы в цепи обратной связи.приводят либо к уменьшению величины выходного тока усилителя 9 тока до нуля, либо к увеличению

его величины до максимального значения, которое определяется величиной тока ограничения токоограничивающего двухполюсника 8.

Отказ в цепи обратной связи, сопровождающийся уменьшением величины выходного тока усилителя 9 тока до нулевого значения, приводит к уменьшению величины напряжения на выходе стабилизатора (фиг. 3a) по сравнению с установившимся значением U, „, так как в этом случае через узел 5 управления протекает . максимальный ток. Ток базы регулирующего транзистора 1 при этом минимальный по величине.

Отказ в цепи обратной связи, сопровождающийся увеличением величины выходного тока усилителя 9 до максимального значения, определяемого величиной тока ограничения токоограничивающего двухполюсника

8, приводит к увеличению величины напряжения на выходе стабилизатора (фиг. Зб) по сравнению с установившимся значением Ut,, так как в

1180867 жкю ИЗ. 2

Составитель С. Горбачева

Техред Л.Микеш Корректор И. Эрдейи

Редактор Г. Волкова

Заказ 5923/46 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППИ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 этом случае через узел управления протекает минимальный ток. Ток базы регулирукицего транзистора 1 при этом максимальный по величине, но его величина значительно меньше величины тока источника 4 тока, что позволяет ограничить выходное напря. жение стабилизатора на уровне, близком к номинальному выходному напряжению.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения позволяет осуществить ограничение выходного напряжения на уровне, близком к номинальному значению при выходе иэ строя цели обратной связи, что очень важно при питании от стабилизатора аппаратуры, не допускающей сущест10 венного изменения значений питающих напряжений.