Стабилизатор напряжения

 

Использование: во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры , где требуется высокая надежность. Сущность изобретения: стабилизатор содержит N регулирующих транзисторов , N-1 коммутирующих транзисторов с цепями смещения измерительно-усилительный узел. Регулирующие транзисторы включены между выходной шиной и входными шинами для подключения N источников питания . Соединение выхода измерительноусилительного узла с управляющей цепью первого регулирующего транзистора непосредственно , а с управляющими цепями остальных регулирующих транзисторов - через соответствующие коммутирующие транзисторы, управляющие входы которых подключены к входным шинам, кроме последней , через соответствующие цепи смещения , позволяет обеспечить включение только первого регулирующего транзистора при подаче питающего напряжения, исключить включение остальных регулирующих транзисторов, устранить их Пусковые токи и пиковые мощности рассеШия й ем самым повысить надежность стабилизатора. 1 ил. (Л t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (я)з G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДETEJtbCTBY

1 (21) 4769989/07 (22) 09.11.89 (46) 23.08.92. бюл. N. 31 (71) Запорожский научно-исследовательский институт радиосвязи (72) И.А, Фокин (56) Авторское свидетельство СССР

N. 583416, кл. G 05 F 1/56, 1977.

Авторское свидетельство СССР N. 5311 40, кл. G 05 F 1/56, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 1693595, кл. 6 05 Р 1/56. 1989. (54) СТАбИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, где требуется высокая надежность. Сущность изобретения: стабилизатор содержит N регулирующих транзисторов, ЬИ коммутирующих транзисторов с цепями смещения измерител ьно-усилительИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания и автоматики.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий основной и N дополнительных регулирующих транзисто- ров, коллекторы которых подключены соответственно к основному и М дополнительным. источникам питания;" а эмиттеры — к одному из выходных выводов, Nзапирающих транзисторов,,эмиттеры которых соединены.с эмиттерами, а базы — с базами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, при этом база каждого из запирающих транзисторов че2 ный узел, Регулирующие транзисторы включены между выходной шиной и входными шинами для подключения N источников питания. Соединение выхода измерительноусилительного узла с угт йвляющей цепью первого регулирующего транзистора непосредственно, а с управляющими цепями остальных регулирующим транэисторов— через соответствующие коммутирующие транзисторы, управляющие входы которых подключены к входным"шйнам; кроме последней, через соответстцующие цепи смещения, позволяет обеспечить включение только первого регулирующего транзистора при подаче питающего напряжения, исключить включение остальных регулирующих транзисторов, устранить Их пусковые токи и пиковые мощности рассеяййя и тем самым повысить надежность стабилизатора. 1 ил. реэ резистор подключена к коллектору предыдущего регулйрдющегo транзисторе, а базы основного и дополнительных регулирующих транзисторов через резисторы подключены к выходу блока управления.

Однако известное техническое решение имеет значительные йульсации напряжения при максимальных зйачеййях йапряжений входных источников вследствие непосредственной связи входных источников с выходом через резистивные делители и проводящие эмиттерные переходы запирающих транзисторов.

Другим недостатком является потеря работоспособности стабилизатора при малых токах нагрузки из-за нейосредственной

1756867 силовых электродах

10 третью группу из N-1 резисторов смещения.

N-1 развязйвающих диодов, измерительно15 усилительный узел, N входных шин для пад20

25 воду первого резистора смещения второй

35 старо в.

Сигналом для включения коммутирую-.

40 щих транзисторов является снижение нащих транзисторов от изменения тока нагрузки. Поэтому при пусковых превышениях .

45 тока нагрузки отсутствует паразитное вклю50 связи входных источников с выходом через резисторы и проводящие эмиттерные переходы запирающих транзисторов, из-за наличия которой выходное напряжение стабилизатора отклоняется от номинально- 5 го значения, Известен стабилизатор напряжения, содержащий основной и N дополнительных регулирующих трайзисторов, коллекторы которых подключены соответственно к основному и N дополнительным источникам, питания, а эмиттерй — к одной иэ выходных клемм, последовательную цепочку из N диодов, подключенную между выходом усилителя постоянного тока и базой N-ro . дополнительного регулирующего трайзи-, стора, N запирающих транзисторов, эмиттерами подключенных к базам, а базами через коллекторы — к коллекторам соответствую-. щих регулирующих транзисторов, коллекторами — к точкам соединения диодов последовательной цепочки.

Однако в известном стабилизаторе напряженил возможна одновременная прово- . димость двух регулирующих транзисторов, когда предыдущий запирающий транзистор выходит в активный режим, что снижает

КПД, Другим недостатком является повышенный уровень пульсаций из-за связи баз регулйрующих транзисторов с нестабилизи рованными источниками через резисторы и эмиттерные переходы запирающих транзисторов.

Наиболее близким к изобретеййю по техничеокой сущности является стабилизатор, содержащий N регулирующих транзисторов, эмиттеры которых подключены к выходной шине, коллекторы через диоды— к источникам напряжения, включенным последовательно, а базы подключены к выходу измерительна-усилительного узла через силовые электроды коммутирующих транзи- . сторов, включенньгх последовательно.

В известном техническом решений сигна лом Для вк лючения коммут и"рующего транзистора является превышение тока в . цепи базы регулирующего транзистора определенного значения, которое выбирается . несколько большим значения соответствующего максимального рабочего тока йагрузки. В пусковые промежутки времени ток через регулирующий транзистор может значительно превышать рабочий, что вызывает паразитное включение коммутирующими 5 транзисторами последующих регулирующих транзисторов со. значительными перепадами напряжений иа силовых электродах, что способствует снижению надежности стабилизатора.

Цель изобретения — повышение надежности путем исключения паразитнаго включения регулирующих транзисторов со значительными перепадами напрлжений на

Укаэанная цель достигаетсл тем, что в стабилизатор напряжения, содержащий N регулирующих транзисторов, первую и вторую группу из N.ðåçèñòîðàâ смещения каждая, N-1 коммутирующих транзисторов с проводимостью, противоположной прово.димости регулирующих транзисторов, ключения последовательно соединенных источников питания, выходную и общую шины, введена четвертая группа из N-1 резисторов смещения, N-1 коммутирующих диодов и N-1 диодов смещения, N-1 корректирующих конденсаторов; причем первый и последующие коммутирующие транзисторц подключены эмиттерами к выходу измерительно-усилительного узла и к второму выгруппы, коллекторами — к вторым выводам второго и последующих резисторов смещения второй группы, базами — к общей шине через цепочки из последовательно соединенныхых коммутирующего дйада и резистора смещения четвертой группы, точка соединения которых соединена с йервой и последующими входными шинами. через соответствующий диод смещения, корректирующие конденсаторы включены параллельно коллекторно-базовым цепям соответствующих коммутирующих транзипряжений входных источников и отсутствие зависимости включения этих коммутируючение нештатных регулирующих транзисторов со значительными перепадами напряжений между силовыми электродами, что исключает перегрузки по мощности нештатных регулирующих транзисторов в отличие от устройства-прототипа, где при пусковых превышениях тока нагрузки происходит паразитное включение последующих регулирующих транзисторов, что вызывает перегрузку их по мощности, приводящую к снижению надежности стабилизатора, Положительный эффект предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности путем исключения пере1756867 грузок по мощности регулирующих транзи- регулирующих транзисторов 2-4. Транзисторов в пусковые промежутки времени в сторы 16-18 оказываются запертыми через отличие от устройства-прототипа, где суще- резисторы 22 — 24 иэ-за.отсутствия отпираюствуют перегрузки по мощности нештатных щего напряжения на их базах относительно регулирующих транзисторов в результате 5 эмиттеров благодаря непроводящему сопараэитного их подключения к выходу изме- стоянию диодов 26, 28 и 30.. напряжения на рительно-усилительного узла коммутирую- катодах которых, определяемые падениями щими транзисторами при превышениях напряжений на резисторах 31-33, подклютока нагрузки в пусковые промежутки вре- ченных через проводящие диоды 25, 27 и 29 мени.: :: ; . 10 к источникам 8-10, превышают напряжение

На чертеже изображейа электрическая на анодах, равное выходному найряженйю схема стабилизатора. .. измерительно-усилительного узла 34. При

Стабилизатор напряжения содержит . уменьшении напряжения источйика 8 до регулирующие транзисторы 1 — 4, причем значения, меньшего, чем на эмиттере рагутранзисторы 1-3 связаны через диоды 5-7 15 лирующего транзистора 1, равного выходс источниками 8-10 питания, включенйыми ному напряжению стабилизатора, диод 26 последовательно, транзистор 4 связан не- переходит в проводящее состояйие; а диод посредственно с выводом источника 11 пи- 25 — в непроводящее состояние, так как вытания. " .: .:.:,: ...,:: . - ход измерительйо-усилительного узла 34, База ретулирующего транзистора 1 сое- 20 напряжение на котором незначительно прединена с цепью управления регулирующи- выШаетвыходноенапряжениестабилизатоми транзисторами через резистор 12,.базы ра, оказывается йодключенным через регулирующих"транзисторов 2-4 соедине- переход эмиттер —: база транзистора 16 и ны через резисторы 13-15 с коллекторами . -диод 26 к одному выводу резистора 31, друкоммутйрующих транзисторов 16 — 18 соот-. 25 гой вывод которого соединен с общим вывоBBTcTBBHHQ, коллекторные переходы KQTQ.- дом источниKB 8-11. Транзистор 16 рыхзашунтированй конденсаторамй 19- 21, открывается и подключает выход измериа эмиттерные йереходы этих транзйсторов тельно-усилительного узла.34 через резизашунтированы резисторами 22-24. Базы стор 13 к базе транэйстора 2, который запирающих транзисторов 16 — 18 соедине -.- 30 начинает выйолнять функцию регулируюны через встречно-последовательно. вклЮ-... щего и пропускать через себя ток нагрузки. ченййе диоды 25 и 26, 27 и 28, 29. и 30 с . Конденсатор 19 выполняет роль антипаравыводами источников 8 — 10 питания соот- - . зитногоиисключаетвозййкновение пульса ветственно, прйчем точки соединения меж-:. ций в моменты перехода транзистора 16 из ду собой указанных диодов соединены c .35 закрытого состояния в открытое, и наобообщим выводом источников 8-11 через ре-: рот. Диод 5 переходит в непроводящее созисторы 31-33. Измерительно-усилитель- стояние и исключает шунтирование stdxîäà ный узел 34 своими входными выводами: измерительно-усилительного узла 34 на ис. соединен с выходными выводами стабили-: точник 8 питания. Незначительная часть затора; один из которых является общим с 40 мощности измерительно-усилительного узисточником 8 — 11; а другой соединен с объе- .. ла, определяемая падением напряжения диненными эмиттерами регулирующих .. . междуколлектором и эмиттером открытого транзисторов 1-4, причем между эмйттера- транзистора 16, ответвляется йа резистор ми и базами этйх транзисторов включены:: . 12. При дальнейшем уменьшении входных резисторы 35-38; .., ;: . 45 напряжений до значения, когда сумма наРабота стабилизатора напряжения ос- пряжений источнйков 8 и 9 становится йоваиа на пропускании тока нагрузки через: . меньше выходного напряжения стабилиза. регулирующий транзистор с минимальным -::тора,-диод 28 переходит в проводящее сопадениеМ напряжения между коллектором: стояние, а диод 27 — e нейроводящее и эмиттером. При максимальйом,напряже-: 50 состояние, транзистор 17 открь вается чении источйиков 8 — 11 ток нагрузки пропуска- . рез диод 28 и резистор 32 и подключает ет только транзистор 1, управляемый по выходизмерительноусилительногоузла34 цепи базы йзмерительно-усилительным уз- через резистор 14 к базе транзистора 3, лом нереэ резистор -"2. Регулирующие трай- который начинает выполнять роль регулирузисторы 2-4 при этом закрыты, так как их 55 ющего и пропускать ток нагрузки, При этом базы оказываются отключенными от выхода конденсатор 20 выполняет роль антипараизмерйтельно-усмлительного узла 34 благо-. зитного, как и конденсатор 19. Диод 6 задаря запертому состоянию коммутирующих крывается, транзистор 16 остается в транзисторов 16.— 18, через силовые элект- -. открытом состоянии и пропускает небольроды которых подключены базы укаэанных шой ток, определяемый падениями напря1756867 жений на транзисторе 17 и резисторе 14.

Транзистор 18 остается в закрытом состоянии. При минимальном входном напряжениии источн иков 8-11 откры вается транзистор 18 через проводящий диод 30 и резистор 33 и закрывается диод 29. Выход иэмерительнр-усилительного узла 34 оказывается подключенным через открытый транзистор 18 и резистор 15 к базе транзистора

4, который начийает пропускать ток нагрузки. Конденсатор 21 выполняет функцию ан типаразитного аналогично конденсаторам

19 и 20. Диод 7 закрйвается и отключает источник 10 от коллектора транзистора 3.

Трайзистор 16 и 17 открыты, но мощность, ответвляемая от выхода измерительно-усилительного узла 34 через эти транзисторы и резисторы 12-14, незначительна, благодаря непроводящему состоянию диодов 5-7, Прй увеличении входных напряжений источников 8 — 11 происходит обратный процесс: rioследовательно закрываются транзисторы

18 и 4, 17 и 3, 16 и 2, и при максимальном входном напряжении проводит транзистор

1.

В пусковые промежутки времени ток нагрузки может значительно превышать номинальное значение, однако паразитного включения последующих, относительно рабочего. регулирующих транзисторов йе происходит, так как последующие коммутирующие транзисторы оказываются надежно запертыми. Например, напряжения источников 8-11 таковы-, что сумма напряжений источников 8 и 9 превышает выходное напряжение стабилизатора, роль регулирующего выполняет транзистор 2, и при пусковых превышениях тока нагрузки включение последующего трайзистора 3 не происходит вследствие того, что коммутирующий транзистор 17 заперт через резистор

23, так как диод 28 находится в непроводящем состоянии, и его состояние не зависит от изменения тока нагрузки.

Таким образом, при любых условиях, в том числе при пусковых токовых превышениях, ток нагрузки пропускает один из регулирующих транзисторов 1-4, причем цепь управления этими транзисторами всегда отключена от нестабилизйрованных источников 8-11 благодаря непроводящему состоянию одного иэ диодов 25 или 26, 27 или 28, 29 или 30, что уменьшает уровень пульсаций и исключает перегрузки по мощности нештатных регулирующих транзисторов при пусковых токовых превышениях, повышая надежность стабилизатора напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения, содержащий N регулирующих транзисторов, первую и вторую группы из N резисторов смещения каждая, N-1 коммутирующих транзисторов с проводимостью, противоположной проводимостй регулирующих транзисторов, 10 третью группу из N-1 резисторов смещения, N-1 развязывающих диодов, измерительноусилительный узел, N входных шин для подключения последовательно соединенных источников питания, выходную и общую шины, причем первый и последующие регулирующие транзисторы подключены

20 эмиттерами к выходнои шине, коллекторами — к первой и последующим входным шинам, кроме последней, через соответствующие развязывающие диоды, базами — к выходной шине через соответст25 вующие резйсторы смещения первой группы, к первым выводам резисторов

;-. мещения второй группы, резисторы смещения третьей группы подключены параллельно базоэмиттерным цепям соответству-. ющих коммутйрующих транзисторов, вход изме-

30 рительна-усилительного узла подключен к выходной и общей шинам, отл и ч а ю щи й-. с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения пусковых токов, в него введены четвертая группа из N-1 резисторов смещения, N-1 коммутирующих диодов и Nизмерительно-усйлительного узла и второму выводу первого рези тора смещения второй группы, коллекторами — к вгорым выводам второго и последующих резисто45 ров смещения второй группы, базами — к общей шине через цепочки из последовательно соединенных коммутирующего диода и резистора смещения четвертой группы, точка соединения которых соединена с пер50 вой и последующими входными шинами через соответствующий диод смещения, корректирующие конденсаторы включены параллельно коллекторно-базовым цепям соответствующих коммутирующих транзисторов.

1 диодов смещения, N-1 корректирующих конденсаторов, причем первый и последующие коммутирующие трайзисторы подклю-

40 чены эмиттерами к выходу

1756867

Составитель И.Фокин

Редактор О.Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 3088 Тираж - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101