Стабилизатор напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитания . изобретения - повышение КПД и надежности путем повышения эффективности защиты от перегрузок по току. Стабилизатор содержит последовательно включенные в силовую шину датчик 1 тока и регулирующий элемент 2, усилитель 7 обратной связи, первый 6 и второй 7 транзисторы защиты, резистивный делитель 3 смещения. Введенные элементы (первый 1 и второй 15 диоды смещения , второй резистивный делитель И смещения, источник 17 напряжения смещения, делитель 21 выходного напряжения защиты) в сочетании с введенными связями между ними и известными элементами за счет уменьшения падения напряжения на датчике тока при срабатывании защиты увеличивают КПД устройства и одновременно обеспечивают его автоматический возврат в рабочее состояние после снятия перегрузки или короткое замыкание, 1 ил. (Г с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5g)5 (, 05 F 1/573

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21) 4786780/07 (22) 30.01.30 (46) 23.12.91. Бюл. 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Е.В.Баконин (53) 621 ° 316,722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ч 1265746, кл. Г 05 F 1/569, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1309014, .кл, G 05 F 1/569, 1987.

Авторское свидетельство СССР

II 1275406, кл. G 05 F 1/573, 1986. (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем повыИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизированных источниках электропитания.

Цель изобретения — повышение КП/1 и надежности путем повышения эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий.

На чертеже приведена схема предлагаемого стабилизатора напряжения постоянного тока.

Стабилизатор содержит последова-. тельно включенные в силовую шину датчик 1 тока и регулирующий элемент 2, 2 шения эффективности защиты от перегрузок по току. Стабилизатор содержит последовательно включенные в силовую шину датчик 1 тока и регулирующий элемент 2, усилитель 7 обратной связи, первый 6 и второй 7 транзисторы защиты, резистивный делитель 3 смещения. Введенные элементы (первый 4 и второй 15 диоды смещения, второй резистивный делитель 14 смещения, источник 17 напряжения смещения, делитель 21 выходногo напряжения защиты) в сочетании с введенными связями между ними и известными элементами за счет уменьшения падения напряжения на датчике тока при срабатывании защиты увеличивают

КПД устройства н одновременно ооеспе- (f чивают его автоматический возврат в рабочее состояние после снятия пе- С регрузки или короткое замыкание.

1 ил.

1 к общей точке которых одним входом подключен первый резистивный делитель 3 смещения, параллельно которому включен первый диод 4 смещения, соединенный через второй балластный резистор 5 с общей шиной. Первый транзистор 6 защиты эмиттером соединен с входным выводом, а коллектором - с точкой соединения управляющего входа регулирующего элемента 2 с выходом усилителя 7 обратной связи, один вход которого подключен к выходу источника 8 опорного напряжения на последовательно включенных

1700)48 между выходным выводом и общей шиной стабилитроне 9 и первом балластном резисторе 10, а другой вход соединен с выходом первого делителя 11 выходного напряжения на последовательно включенных между выходным выводом и общей шиной резисторах 12, 13. Второй резистивный делитель 14 смеще ния и второй диод смещения 15 сое-. . динены параллельно друг другу„, одна точка их соединения подключена к выходу первого резистивного делителя 3 смещения, а другая - к коллектору второго транзистора 16 защиты.

Выход второго резистивного 14 делителя смещения соединен с базой первого транзистора б защиты. База второго транзистора 16 защиты подключена к выходу источника 17 напряже- 20

,.ния смещения на последовательно включенных между входным выводом и общей шиной третьем балластном резисторе

18 "и двух последовательно соединенных диодах 19, 20., Змиттер второго транзистора 16 защиты подключен к выходу второго делителя 21 выходного напряжения защиты на последовательно включенных между выходным выводом и общей шиной двух резисторах 22, 23.

Стабилизатор работает следующим обра зом.

8 цепи обратной связи, содержащий источник 8 опорного напряжения и делитель 11 выходного напряжения, осуществляется сравнение части выходного напряжения стабилизатора и опорного напряжения на стабилитроне 9, сигнал рассогласования которых посту- 40 пает на вход усилителя 7 обратной связи. Усиленный сигнал рассогласования с выхода усилителя 7 обратной связи поступает на управляющий вход регулирующего элемента 2 и оказы-. вает благодаря отрицательной обратной связи в цепи на него воздействие, которое стабилизирует выходное напряжение при изменениях как входного напряжения, так и тока нагрузки стабилизатора. 8 исходном состоянии стабилизатора (при токах нагрузки, не превышающих номинальное значение) первый 6 и второй 16 транзисторы защиты находятся в закрытом состоянии. Управляющее напряжение на база-эмиттерном переходе второго транзистора 16 защиты определяется уравнением

59<6 <7 2(у где U — выходное напряжение источ<7 ника 17 напряжения (напряжение на диодах 19, 20), U7 — выходное напряжение делителя 21 выходного напряжения защиты °

Коэффициент деления, определяемый отношением сопротивлений резисторов

22, 23 делителя 71, выбирается таким образом, чтобы обеспечивалось в исходком состоянии условие

U дэ< -0,4-0,5В при котором„учитывая, что напряжение U z равнол1,2 В,выходное напряжение !1 делителя 21 должно быть не менее 0,7-0,8 В, В этом случае второй транзистор 16 защиты будет закрыт, а по цепи второй резистивный делитель 14 смещекия и второй диод 15 смещения, ток не течет. Следовательно, напряжение на выходе второго реэистивного делителя 14 равно нулю. Управляющее напряжение на база-эмиттерном переходе первого транзистора 6 защиты при этом

У = U + ц,, (2) где Ug - выходное напряжение первого резистивного делителя 3 смецения;

- падение напряжения на датчике 1 тока.

Благодаря тому, что первый диод 4 смещения включен параллельно первому резистивному делителю 3 смещения и запитан от входного напряжения стабилизатора через второй балластный резистор 5, выходное напряжение Uy первого резистивного делителя 3 смещения практически постоянно независимо от режима стабилизатора (исходное состояние, перегрузка по току или короткое замыкание)

1и почти не зависит от изменений входного напряжения. Выходное напряжение U) может быть выбрано равным

0,3-0,4 В. Тогда, как следует из уравнения (2), падение напряжения на датчике t тока в исходном состоянии стабилизатора должно быть не более 0,1-0,? В, для того, чтобы первый транзистор 6 защиты был закрыт.

При возникновении перегрузки стаби5

1 лизатора по току или короткое замыкание увеличивается парение напряжения U< . на датчике 1 тока. Когра это напряжение достигает значения, равного О,?-0,3 В, первый транзистор

6 защиты открывается, шунтируя баэаэмиттерный переход транзистора ре гулирующего элемента 2, который

I ! при этом подзапирается. Напряжение на выхоре стабилизатора начинает

llRpBTb В результате уменьшается выходное напряжение 1J< делителя

21 выхорного напряжения защиты,, возI растает управляющее напряжение 1, В на база-эмиттерном переходе второ го транзистора 16 защиты и при ростижении этого напряжения значения порядка 0,6 В втор6й транзистор 16 защиты открывается. Коллекторный ток второго транзистора 16 защиты, протекая по цепи - второй резистивный делитель 14 смещения и. второй диод

15 смещения, создает на выходе второго резистивного делителя 14 смещения напряжения U<<, рополнительно отпирающее первый транзистор 6 защиты. Это вызывает резкое уменьшение тока на выходе стабилизатора, так как происходит процесс лавинообразно

ro подзапирания регулирующего элемента 2. При этом выходное напряжение U(y второго реэистивного делителя 14 смещения имеет фиксированное значение, определяемое выбранным коэффициентом деления второго реэистивного делителя 14 смещения „

Причем благодаря второму диоду 15 смещения напряжение U< резко возрастает лишь при отпирании второго транзистора 16 защиты и в дальнейшем практически не меняется и не зависит от изменений тока коллектора второго транзистора 16 защиты.

При этом управляющее напряжение на база-эмиттерном перехоре первого транзистора 6 защиты определяется уравнением

700Я Я

20

Поскольку напряжение U регулируется выбором коэффициента деления второго резистивного делителя 14 смещения, как следует из уравнения (3), падение напряжения И на датчик 1 тока и, следовательно, ток короткого замыкания стабилизатора могут быть выбраны определенного

У эб = 0з + U< + U1O- (3) - 30

55 заранее заданного значения, в том числе не равного нулевому, благораря чему в описываемом стабилизаторе обеспечивается автоматический возврат после снятия герегрузки по току или короткому замыканию. Как следует из уравнения (3), если принять при коротком замыкании следующие значения напряжений: U равным 0,3 В,! равным 0,25 В, падение напряжения U на датчике 1 тока составит 0,1 В. Если в исходном состоянии стабилизатора парение напряжения,U „составляет 0,2 В, это означает, что ток короткого замыкания составляет половину номинального тока нагрузки. Учитывая, что датчик

1 тока включен в силовую шину и по нему протекает ток нагрузки стабилизатора, выигрыш по мощности (ро единиц Ватт) и соответственно увеличение КПД предлагаемого устройства будет существенным ° Соответственно этому будет выше и КПД прерлагаемого стабилизатора напряжения. формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательно включенные между входным и выходным выводами датчик тока и регулирующий элемент, первый транзистор защиты, эмиттер которого подключен к входному выводу, первый реэистивный делитель смещения, один вывод которого подключен к точке соединения датчика тока и регулирующего элемента, второй транзистор защиты, усилитель обратной связи, один вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения на последовательно включенных между выходным выводом и общей шиной стабилитроне и первом балластном резисторе, другой вход подключен к выходу делителя выходного напряжения цепи обратной связи на последовательно включенных между выходным вывором и общей шиной двух резисторах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения KHfl и надежности путем повышения эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, в него введены первый и второй диоды смещения, второй балластный резистор, второй делитель выходного напряжения, второй резистивный делитель

1700548

Составитель С.Каленов

Редактор Т.Шагова ° Техред А. Кравчук Корректор И.Самборская

Заказ 44оо7 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101 смещения и источник напряжения смещения, причем катод первого диода смещения подключен к точке соединения датчика тока, регулирующего элемента и первого резистивного делителя смещения, а анод через второй балластный резистор соединен с общей шиной, второй резистивный делитель смещения и второй диод смещения со- .10

, единены параллельно, причем один электрод диода подключен к выходу первого резистивного. делителя смещения, а другой - к коллектору второго транзистора.защиты, выхол второго резистивного делителя смещения соединен с базой первого транзисто- ра защиты, коллектор которого подключен к точке соединения входа регулирующего элемента и выхода усилителя обратной связи, база второго транзистора защиты подключена к выходу источника напряжения смещения, состоящего из последовательно включенных между входным выводом и общей шиной третьего балластного резистора и двух последовательно соединенных диодов, эмиттер второго транзистора защиты подключен к выходу второго делителя выходного напряжения защиты, состоящего из последовательно включенных между выходным выводом и общей шиной резисторов.