Стабилизатор постоянного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3695692/24-07 (22) 16.01.84 (46) 23.01.86. Бюл. У 3 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (72) А.Б.Исаков, M.Â.ÊàïèòoíîB, К.П.Полякин, Н.Н.Прокопенко, Ю.М.Соколов и Е.И.Старченко (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 638943, кл. G 05 F 1/56, 1978.

Авторское свидетельство СССР

9 203007, кл. G 05 F 1/56, 1967. (54) (57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий токозадающий двухполюсник и силовой транзистор, включенные параллельно между входным и выходным выводами, регулирующий транзистор, подключенный коллектором к выходному выводу, эмиттером— к общей шине, а базой — к выходу усилителя сигнала рассогласования, входы которого соединены с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, источник тока, один вывод которого подключен к базе силового транзистора, а т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик стабилизатора при импульсной нагрузке путем уменьшения первого выброса и длительности переходного процесса, в него введен управляющий транзистор подключенный база-эмиттерной цепью параллельно база-эмиттерной цепи регулирующего транзистора, а коллектором к базе силового транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу, а коллектор — к .входному выводу и к другому выводу источника тока.

06759!

1 12

Изобретение относится к электро= технике и может использоваться для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик стабилизатора при импульсной нагрузке.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема стабилизатора; на фиг 2— кривые переходного процесса на выходе стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжения (фиг. 1) содержит токостабилиэирующий двухполюсник 1, включенный . между входом 2 и выходом 3 стабилизатора. Делитель 4 выходного напряжения своим входом соединен с выходом 3 стабилизатора, а выходом подключен к первому входу 5 усилителя 6 сигнала рассогласования.

Второй вход 7 усилителя 6 сигнала рассогласования соединен с выходом источника 8 опорного напряжения.

Выход усилителя 6 сигнала рассогласования подключен к базе регулирующего транзистора 9, коллектор которого соединен с выходом 3 стабилизатора, а эмиттер — с.общей шиной

10. Эмиттерно-базовый переход управ ляющего транзистора 11 включен параллельно эмиттерно-базовому переходу регулирующего транзистора 9, коллектор управляющего транзистора

11 соединен с базой силового транзистора 12 и выходом источника 13 ,тока, вход которого подключен к выходу 2 стабилизатора. Эмиттер. транзистора 12 соединен с выходом

3, а коллектор с входом 2 стабилизатора.

Крнденсатор 14 нагрузки совместно с корректирующими цепями усилителя 6 сигнала рассогласования обеспечивает устойчивую работу стабилизатора.

Вместо биполярного транзистора

12 могут использоваться составные транзисторы. В качестве токостабилиэирующего двухполюсника 1 может применяться резистор или более сложные схемы. Мощные выходные транзисторы стабилизаторов. в полупроводниковом интегральном исполнении реализуются в виде параллельного соединения нескольких маломощных транзисторов с токовыравниваю щими резисторами малого сопротивления в эмиттерных цепях. Поэтому управляющий транзистор 11 при полупроводниковом исполнении микросхемы является одной из секций-мощ— ного транзистора с иным подключением коллектора, что упрощает технологическую реализацию устройства.

Стабилизатор при импульсном характере тока нагрузки работает следующим образом.

В начальный промежуток времени после скачкообразного увеличения тока нагрузки коллекторный ток выходного регулирующего транзистора не снижается и, следовательно, ток на выходе стабилизатора сохраняет свое минимальное значение 3 щ„ „„„"ВЫХ. МИН

О(н 3„ О). Это объясняется инерционностью канала обратной связи (усилителя сигнала рассогласования), которая особенно проявляется при наличии корректирующих конденсаторов. Изменение тока нагрузки осуществляется за счет разряда конденсатора 14 нагрузки. При этом в начальный момент времени ток разряда

KOHgeHCGTOPB PBBeH h. . = 3 И.м.к.

Далее с определенным запаздыванием закрывается выходной регулирующий транзистор 9 и за счет снижения

его коллекторного тока происходит увеличение тока на выходе 3 стабилизатора. Следует отметить, что разряд конденсатора нагрузки происходит до тех пор, пока на выходе 3 стабилизатора не создается приращение тока, бл з о к Ь3„ = 3 „ макс

Чтобы поддержать уровень выходного

И макс

40 чить подзаряд конденсатора нагрузки необходимо в выходной цепи стабилизатора на определенный интервал времени обеспечить приращение выход аих 4 К iJ Ч, макс °

При этом разность токов h3g — 3 „

45 является зарядным током конпенсатора 14 нагрузки. Так как даже при полном запирании выходного регулирующего транзистора Q J u

k AlQ c конденсатора 14 нагрузки (64

= g. сии ) определяется минимальным током коллекторной цепи выходного регулирующего транзистора.

Если минимальный ток коллектора

55 выходного регулирующего транзистора 9 выбирается, исходя из обеспечения высокого коэффициента полезного дей СТВИях то 3 Н, щИ. с 3 М.,иаир

206759.

Составитель В. Ес

Редактор В. Иванова Техред А.Бабинец;

Корректор С. Шекмар

Заказ 87.11/49.

Тираж 837

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 1

Таким образом, если не принимать специальных мер, то разряд конденсатора нагрузки в первые моменты времени осуществляется током ь3 Зн

И Н МАРКС а заряд (после закрытия выходного регулирующего транзистора) производится током 1,„ ci Л „ . мин И. мсвнс

Поэтому выходное напряжение стабилизатора сравнительно медленно подходит к установившемуся значению (фиг. 2, кривая 1).

Быстрый подзаряд конденсатора нагрузки.и тем самым сокращение длительности переходного процесса обеспечивается управляющим транзистором 11, транзистором 12 и источником 13 тока.

До тех пор, пока регулирующий транзистор 9 находится в активном режиме, т.е. в его коллекторной цепи протекает ток, в активном режиме находится и управляющий транзистор 11. Выходной ток 3 источника 13 тока протекает по коллекторной цепи управляющего транзистора 11 и транзистор 12 при этом закрыт (находится в режиме отсечки). Как только закрывается регулирующий транзистор 9, переходит в режим отсечки и управляющий транзистор 11. При этом выходной ток 3ь источника 13 тока поступает в базу

I транзистора 12 и открывает его.

В выходной цепи 3 стабилизатора появляется дополнительное приращение тока 63,„ =(3 1, где Р коэффициент усиления тока базы транзистора 12. Это дополнительное приращение тока форсирует заряд конденсатора 14 нагрузки и снижает длительность переходного процесса (фиг. 2, кривая 2). При скачкообразном снижении тока нагрузки переходный процесс на выходе стаби10 лизатора протекает сравнительно быстро, так как в этом режиме регулирующий транзистор (работающий на отпирание) способен обеспечить большие изменения выходного тока в

15 переходных режимах.

Преимущества предлагаемого устройства связаны с тем, что за счет резкого уменьшения времени переходного процесса и первого выброса

2р существенно повышается качество стабилизации выходного напряжения при кратковременной импульсной нагрузке. Это позволяет повысить надежность функционирования быстро25 действующей радиоэлектронной аппаратуры, у которой возможны сбои из-за длительных переходных процессов в цепях питания. Кроме того, улучшение динамических характерисЗо тик стабилизаторов постоянного напряжения позволяет снизить требования к цепям развязки функциональных узлов аппаратуры по питанию.