Стабилизатор постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, источник тока и узел защиты от перегрузки по выходному току и рассеиваемой мощности , состоящий из первого, второго и третьего транзисторов, стабилитрона , первого, второго, третьего , четвертого и пятого резисторов, причем силовой вход регулирующего элемента соединен с входным выводом , с входом питания источника тока и через стабилитрон - с первым выводом пятого резистора, управляющий вход регулирующего элемента связан с выходом усилителя сигнала рассогласования, с выходом источника тока, с эмиттером третьего транзистора и через второй и четвертый резисторы - соответственно с базами первого и третьего транзисторов , выход регулирующего элемента соединен через первый резистор с выходным выводом и с эмиттером второго транзистора, база первого транзистора через третий резистор S соединена с базой второго и коллексл тором первого транзисторов, коллектор второго транзистора соединен с базой третьего транзистора, коллектрр которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона допустимых токов нагрузки, второй вывод пятого резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к выхосо ду регулирующего элемента. 00 ;о 4:ib

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (}9) 01) }5}) 4 G 05 F 1/569

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ}ТИЙ (21) 3752039/24-07 (22) 12.06.84 (46) 15. 12.85. Бюл .. N 46 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им; В.И. Ульянова (Ленина) (72) А,Б. Исаков, .М.Â.Êàïèòîíîâ и }О.M. Соколов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Добкин Р.К. ИС с защитой нагрузки — эквивалент мощного тран- . зистора. — Электроника, 1974, В 3, с. 49, рис. 2.

Патент США }} 4071813 .кл. Н 03 К 3/126, 1978. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, источник тока и узел защиты от перегрузки по выходному току и рассеиваемой мощности, .состоящий из первого, второго и третьего транзисторов, стабилитрона, первого, второго, третьего, четвертого и пятого резисторов, причем силовой вход регулирующего элемента соединен с входным выводом, с входом питания источника тока и через стабилитрон — с первым выводом пятого резистора, управляющий вход регулирующего элемента связан с выходом усилителя сигнала рассогласования, с выходом источника тока, с эмиттером третьего транзистора и через второй и четвертый резисторы — соответственно с базами первого и третьего транзисторов, выход регулирующего элемента соединен через первый резистор с выходным выводом и с эмиттером второго транзистора, база первого транзистора через третий резистор соединена с базой второго и коллектором первого транзисторов, коллектор второго транзистора соединен с базой третьего транзистора, коллектор которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона допустимых токов нагрузки, второй вывод пятого резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к выходу регулирующего элемента.

1198494

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — расширение диапазона допустимых токов нагрузки.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения, на фиг.2 — зависимость выходного тока от пад ния напряжения на регулирующем элементе, на фиг.3 — зависимость мощности рассеивания от разности напряжений. вход-выход для предлагаемого и известного стабилизаторов.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент 1, усилитель 2 сигнала рас-согласования, источник 3 тока и узел защиты от перегрузки по выходному току и рассеиваемой мощности, состоящий из первого 4,второго

5 и третьего 6 транзисторов, ста,билитрона 7, первого 8, второго 9, третьего 10, четвертого 11 и пятого 12 резисторов. Силовой вход регулирующего элемента 1 соединен с входным выводом 13 стабилизатора, входом питания источника 3 и через последовательно соединенные стабилитрон 7 и резистор 12 связан с коллектором первого 4 и базой второго 5 транзисторов. Управляющий вход элемента 1 связан с выходом усилителя 2 сигнала рассогласования, с выходом источника 3 тока и с эмиттером транзистора 6, а выход элемента i соединен с эмиттером транзистора 4 и через резистор 8 с выходным выводом 14 стабилизатора и с эмиттером транзистора 5.

Базы транзисторов 4 и 6 через резисторы 9 и 11 соответственно соединены с управляющим входом элемента 1, коллектор транзистора 5 связан с базой транзистора 6, коллектор которого подключен к общей шине 15 стабилизатора, а коллектор и база транзистора 4 соединены через резистор 10.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При изменении по какой-либо причине выходного напряжения его приращение подается на вход усилителя 2 сигнала рассогласования.

Усиленный сигнал рассогласования подается на управляющий вход регулирующего элемента 1, при этом на его выходе появляется приращение тока, компенсирующее первоначальное изменение выходного напряжения.

При токах нагрузки, меньших тока срабатывания защиты (1„ ), транзисторы 4 и 5 работают в режиме микротоков (Г = 20-40 мкА), а транзистор 6 практически обесточен. Когда ток нагрузки достигает определенного значения 1„> резко возраста-. ет эмиттерный ток транзистора 5, появляется ток в цепи эмиттера транзистора 6, что приводит к ограничению выходного тока стабилизатора.

При увеличении разности напряжений вход-выход выше 7 В (напряжение стабилизации стабилитрона 7) появляется дополнительное приращение напряжения эмиттер-база транзистора 4, что сдвигает порог срабатывания цепи защиты в сторону меньших выходных токов. Термокомпенсация ? > достигается за счет компенсации положительного температурного коэффициента разности напряжений эмиттер-база транзисторов 4 и 5 отрицательным температурным коэффициентом падения напряжения на резисторе 10.

В стабилизаторе постоянного на-! пряжения введена нелинейная зависимость напряжения коллектор-эмиттер транзистора 4 от разности напряжений вход-выход стабилизатора. При этом в режиме перегрузки удается стабилизировать мощность, рассеиваемую на регулирующем элементе стабилизатора, на максимально допустимом уровне в широком диапазоне изменения напряжений.

Ток срабатывания цепи защиты стабилизатора определяется соотношением где

М" s» (1еык 11с ) 0эь,= Чтpn

12(20 -11э 4

LIэ, — напряжение эмиттер-база

j -го транэистора1 5qi — площадь перехода эмиттепбаза — го транзистора з ц+ — сумма напряжений эмиттер 6 база транзисторов, входящих в состав регулирующего элемента;

К = 0 при "в < Ue„x+0 К = 1

telex - и„,„° Ц

1,2;

= 25 м — температурный потенциал.

Анализ выражения показывает, что при соответствующем выборе номиналов резисторов 9-11 и соотношения площадей эмиттеров транзисторов 4 и 5 мощность, рассеивае-. мая на регулирующем элементе стабилизатора, начиная с некоторого значения входного напряжения 0 > практически не зависит от изменения входного напряжения. Так, например, при R« = 6,7 .кОм, R9 = 20 кОм, R = 390 Ом, R = 36 кОм, Рз

= 004 Ом, 0с .= 14 В и (R /R) (б q / 5> ) = 10 мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе стабилизатора, не превышает.

40 Вт + 5Ж в диапазоне изменения

1198494 .4 разности напряжений вход-выход 1540 В. При этом температурный дрейф тока срабатывания защиты составляет .0,033/с.

Зависимости выходного тока от падения напряжения на регулирующем элементе приведены на фиг.2, где кривая b — для данного стабилизатора, кривая а — для известного

10 стабилизатора. Анализ показывает, что при больших значениях разности напряжений вход-выход данный стабилизатор имеет в 2-5 раз более широкий диапазон допустимых токов

15 нагрузки.

Зависимости мощности рассеива- ния от разности напряжений вход-выход для предложенного и известного стабилизаторов приведены на фиг.3, 20 кривые b и а соответственно, где для сравнения также приведена аналогичная зависимость для стабилизатора, у которого отсутствует схема защиты от перегрузки по мощ25 ности (кривая С ).

1198494

4и 2

Рнжс. два

Pg О@|

Составитель В. Есин

Техред Л.Микеш Корректор Л. Патай

Редактор М. Дылын

Заказ 7720/47

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ?ПШ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4