Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты от перегрузок по току с исключением брос- . ков тока за время отключения, увеличение помехозащищенности и ограничение тока включения. При возникновении перегрузок по току включается транзистор узла защиты и шунтирует опорный вход дифференциального усилителя обратной связи. Обеспечен автовозврат при исчезновении перегрузки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 F 1 573

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4081 793/24-07 (22) 03.07,86 (46) 15.б7.88. Бюл. Ф 26 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро специального техно логического оборудования (72) В.И.Осадчий (53) 621.316.722,1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 991393 ° кл. С 05 F 1/569, 1983

Электронная техника в автоматике

Йод ред. 10.И.Конева, вып,l0. M.:

Сов.радио, 1978, с.51, рис,llа. (54) ИИПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА..SU„„343 03 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты от перегрузок по току с исключением брос" ков тока за время отключения, увеличение .помехозащищенности и ограничение тока включения. При возникновении перегрузок по току включается транзистор узла защиты и шунтирует опорный вход дифференциального усилителя обратной связи. Обеспечен автовозврат при исчезновении перегрузки. 1 ил.. PQ

1410003

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты от перегрузок по току с исключением бросков тока за время отключения, увеличения помехозащищенности и огра- 10 ничеиия тока включения.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока. 1 „

Стабилизатор содержит регулируюпдй транзистор 1 и-р-и-типа типа проводимости, соединенный коллектором с плюсовой входной клеммой, эмиттером— с катодом коммутирую,щего диода 2 и 20 выводом дросселя 3 фильтра, подключенным другим выводом к плюсовому выводу конденсатора 4 фильтра и плюсовой выходной клемме, Иинусовой вывод конденсатора 4 25 соединен с минусовой выходной клеммой и через резистор 5 датчика тока— с анодом коммутирующего диода 2 и минусовой входной клеммой. Коллектор регулирующего транзистора 1 соединен 30 с эмиттером транзистора б р-и-р-типа проводимости и резистором 7 в цепи его базы,. а база транзистора 1 сое, динена с коллектором транзистора 6., Через резистор 8 база транзистора 6 35 соединена с коллектором согласующего, транзистора 9 и-р-и-типа проводимос ти, эмиттер которого соединен с выходной минусовой клеммой, а база через резистор 10 — с коллектором ин- @ вертирующего транзистора 11 р-n-p-типа проводимости. Змиттер транзистора

Il соединен с положительной шиной питания источника опорного напряжения и эмиттером вспомогательного регулн- 45 рующего транзистора 12 линейного стабилизатора опорного напряжения, коллектор которого соединен с плюсовой входной клеммой, а база — с катодом стабилитрона 13, соединенного анодом с минусовой выходной клеммой. База транзистора 11 с резистором 14 в цепи его базы соединена с коллектором транзистора 15 п-р-и типа проводимости триггера Шмитта, эмиттер которого соединен с эмиттером второго транзистора 16 п-р"n-типа проводимости триггера Шмитта и через резистор 17 — с минусовой выходной клеммой, а база— с коллектором транзистора 16 и резистором 18 в цепи ецио коллектора. База транзистора 16 соединена с резистором

19 в цепи его базы и эмиттером согласующего транзистора 20 и-р-и-типа проводимости, коллектор которого соединен с змиттером транзистора 12, база — с резистором 21 в цепи его базы н коллектором транзистора 22 и-р"n" типа проводимости операционного усилителя. Эмиттер транзистора 22 соединен с эмиттером второго транзистора

23 и-р-и-типа проводимости операционного усилителя и через резистор 24с минусовой выходной клеммой. Коллектор транзистора 23 соединен с эмиттером транзистора 12,а база — со средней точкой делителя выходного напряжения стабилизатора на резисторах 25 и 26.

Змиттер транзистора 27 и-р-и-типа проводимости порогового усилителя соединен через резистор 28 с минусовой входной клеммой и через резистор 29 и диод 30 в прямом направлении — с плюсовой выходной клеммой. Коллектор транзистора 27 соединен со средней точкой делителя на резисторах 31 и 32 источника опорного напряжения, а база через резистор 33 — с минусовой выходной клеммой и через резистор 34 — . с эмиттером транзистора 12.

Стабилизатор работает следующим образом.

При включении напряжения питания на выходе линейного стабилизатора опорного напряжения, т.е. на эмиттере регулирующего транзистора 12 этого стабилизатора появляется напряжение, равное. напряжению стаби1 лизацин стабилитрона 13, которое используется также для питания триггера Шмитта и операционного .усилителя.

Поскольку на выходе стабилизатора, а соответственно, на базе транзистора 23 операционного усилителя напряжение равно нулю, то все транзисторы находятся в следующем устойчивом зависимом состоянии: транзистор 22 операционного усилителя Открыт, согласующий транзистор 20 закрыт, транзистор 16 триггера Шьжтта закрыт, транзистор 15 триггера Шмитта открыт, инвертирующий транзистор 11 открыт, второй согласующий транзистор 9 открыт, первый согласукиций транзистор

6 открыт и регулирукиций мощный тран1410003 зистор 1 также открыт. На выходе стабилизатора напряжение возрастает до заданного верхнего стабилиэируемого порогового уровня. В этот момент на

5 дросселе 3 наблюдается напряжение, равное разности входного и выходного напряжений стабилизатора, и в нем накапливается магнитная энергия. Как только напряжение на выходе стабилизатора превысит верхний .пороговый уровень, напряжение на резисторе 26 в цепи базы транзистора.23 операционного усилителя станет чуть больше опорного напряжения на базе транзистора 11 этого же усилителя и транзистор 22 закроется. В результате все транзисторы стабилизатора переключаются во второе устойчивое зависимое друг от друга состояние, при котором транзистор 20 открыт, транзистор 16 открыт, транзистор 15 закрыт, транзистор 11 закрыт, транзисторы 6 и 9 закрыты и регулирующий мощный транзистор 1 также закрыт. В этот момент 26 на дросселе 3 возникает ЭДС самоиндукции, отпирающая коммутирующий диод

2 и поддерживающая ток в цепи нагрузки. На выходе стабилизатора напряжение уменьшается до заданного нижнего стабилизируемого порогового уровня, после чего описанный процесс повторяется.

Таким образом, стабилизатор имеет два стабилизируемых пороговых уровня, что и обуславливает его двухпозицио. ный режим работы и определяет амплитуду пульсаций напряжения на выходе, которые тем меньше, чем больше коэффициент усиления по напряжению опера- 4 ционного усилителя. При изменении напряжения питания стабилизация выходного напряжения осуществляется изменением соотношения времени открытого и закрытого состояний регулирующего транзистора 11 сигналом с модулятора длительности триггера Шмитта.

В нормальном режиме работы стабилизатора транзистор 27 порогового усили-5О теля закрыт, так как сумма напряжения на резисторе 5 датчика тока и опорного напряжения на резисторе 34,,включенных в отпирающем направлении по отношению к транзистору 27, меньше суммы прямого напряжения на переходе эмиттер — база транзистора 27 и напряжения на резисторе 28, включенных в запирающем направлении.

При воздействии на выходе стабилизатора перегрузки по току увеличи— вается напряжение на резисторе 5 датчика тока и как только сумма напряжений на резисторах 5 и 33 превысит сумму напряжений прямого на переходе эмиттер — база транзистора 27 и резисторе 28, транзистор 27 открывается, шунтируя опорное напряжение на базе транзистора 22 операционного усилителя. Опорное напряжение уменьшается до величины, прямо пропорциональной сопротивлению коллекторного перехода транзистора 27, т.е. току перегрузки, так как увеличивается падение напряжения на верхнем плече делителя, резисторе 31. Изменяется скважность прямоугольных импульсов на выходе модулятора, коллекторе транзистора 15 триггера Шмитта, увеличивается время закрытого состояния регулирующего транзистора 1, и напряжение на выходе стабилизатора уменьшается. Соответственно уменьшается напряжение на резисторе 28, нижнем плече делителя выходного напряжения. Так как должно сохраниться предыдущее условие равенства сумм напряжений в цепи базы транзистора 27, то уменьшается напряжение на резисторе 5 датчика тока, что возможно только при уменьшении порогового значения тока перегрузки.

При дальнейшем уменьшении сопротивле- . ния нагрузки на выходе стабилизатора, вплоть до короткого замыкания, напря- жение на резисторе 28 стремится к нулю, соответственно уменьшается напряжение на резисторе 5 датчика тока за счет уменьшения порогового значения тока перегрузки, которое. становится значительно меньше рабочего тока в нормальном режиме работы..Это говорит о том, что в режиме перегрузки резко снижается мощность, пропускаемая через регулирующий транзистор. 1. Если при таком, ключевом, режиме работы стабилизатора снять перегрузку на его выходе, то он автоматически воэвращается к нормальному режиму работы.

Когда напряжение на выходе стабили-затора станет меньше прямого напряжения диода 30 (или меньше напряжения стабилизации стабилитрона, в случае, если вместо диода 30 установлен стабилитрон}, делитель на резисторах 28 и

29 датчика выходного напряжения отключается от выхода стабилизатора и транзистор 27 полностью открывается

II 410003 ог1орным Йапряжением, снимаемым с делителя на резисторах 33 и 34, даже п и отсутствии напряжения на датчике тОка, резисторе 5. В этом случае опорнфе напряжение на базе транзистора

2 операционного усилителя полностью з корачивается, регулирующий транзист р 1 закрывается и напряжение на вых де стабилизатора будет равно нулю 10 д е при снятии перегрузки. Повтори е включение стабилизатора в этом с учае возможно или выключением питан я на его входе с последующим его в лючением или подачей на -эмиттер т анэистора 27 порогового усилителя п ложительного пускового импульса, н пример, от специального генератора, Изменяя величину опорного напряж ния на базе транзистора 27 порого- 2О в ro усилителя с помощью делителя на р эисторах. 33 и 34, можно регулировать п рог срабатывания защиты от переr узки по току.

Возможен второй режим (частный слу- 25 ч й) работы стабилизатора с защитой о перегрузки, когда на его выходе н пряжение автоматически восстанавлив ется после снятия короткого замык ния. В этом случае диод 30 или ста- 30 б итрон исключается и делитель на р зисторах 28 и 29 датчика выходного н пряжения подключается непосредственнЬ к выходу стабилизатора, Так как в э том случае напряжение на резисторе

2$ (при коротком замыкании) равно . нинулю, то сумма напряжений на резисторах 5 и 33 должна быть равной прямонапряжению перехода эмиттер — база анзистора 27 (устанавливается дели- 4р елем на резисторах 33 и 34). При ом стабилизатор продолжает работать ключевом режиме, а при снятии ко1 откого замыкания автоматически возвращается к нормальному режиму рабоqIbi.

При включении напряжения питания г роисходит автоматическое ограничение

st0êà включения, т.е. тока заряда конденсатора 4 фильтра на уровне уста- gp ловленного значения порога срабатывания защиты, так как пороговый усилитель на транзисторе 27 не имеет ника их элементов, отключающих его на

1 ремя включения,, например конденсато1 ов.

При воздействии на резистор 5 дат ика тока импульсных помех также не

1 наблюдается срабатывания защиты, т.е. полного отключения напряжения питания. Возможны только кратковременные провалы выходного напряжения, которые тем меньше, чем больше емкость конденсатора 4 фильтра.

Таким образом, благодаря введенным средствам повьппена надежность устройства, так как обеспечена защита от перегрузки по току, устранены броски тока при выключении, повьппена помехозащищенность, ограничен ток включения.

Формула и з о б р е т е н и я

Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий составной транзистор, соединенный коллектором с плюсовой входной клеммой, эмиттером — c катодом коммутирующего диода и первым выводом дросселя фильтра, базой — через согласующий и инвертирующий транзисторы - с выходом триггера Шмитта, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, к одному входу которого подключен через резистивный делитель источник опорного напряжения, а к другому входу — через резистивный делитель выходного напряжения плюсовая выходная клемма и конденсатор фильтра, подключенный плюсовым выводом к второму выводу дросселя фильтра, а минусовым выводом — к минусовой выходной клемме и общей шине, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше- ния надежности путем обеспечения защиты от перегрузок по току с исключением бросков тока эа время отключения, увеличения помехозащищенности и ограничения тока включения, в него введен узел защиты, состоящий из датчика тока и порогового усилителя защиты на транзисторе, диоде и четырех резисторах, при этом коллектор транзистора порогового усилителя защиты подключен к входу дифференциального усилителя его эмиттер — через первый резистор к датчику тока, включенному в общую шину, и к аноду коммутирующего диода, а через второй резистор и диод, включенный в прямом направлении,- к.плю- совой выходной клемме, а база через третий резистор. — к другому выводу датчика тока и минусовой выходной клемме и через четвертый резистор — к питающему выводу источника опорного напряжения.

1410003

Составитель О.Овсянникова.

Техред. Л.Сердюкова

Корректор А.Обручар,Редактор E.Êîï÷à

Подписное

Тираж 866

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3480/44

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, оектная 4