Стабилизатор напряжения с параллельным регулирующим органом
203007
Фд . "44 4 }ф„дд
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 20.VI.1966 (№ 1084081/26-9) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.IX.1967. Бюллетень № 20
Дата опубликования описания 20.XII.19á7
1л. 21ат, 35/14
МПК Н 02m
УД1(621.316.722.1(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Автор изобретения
Э. А. Мурадханян
Заявитель
СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ
РЕГУЛИРУЮЩИМ ОРГАНОМ
Известные параметрические стабилизаторы напряжения с транзисторным токоограничительным балластным сопротивлением при учете граничных разбросов всех стабилитронов и низкой стабильности источника смещения снижают максимально возможный уровень выходного тока и не обеспечивают высокий коэффициент стабилизации по входному напряжению. Предл агаемое устройство свободно от вышеперечисленных недостатков и позволяет получить более высокий к.п.д., высокие выходные параметры, сохраняет работоспособность при больших токах нагрузки и в большом диапазоне входных напряжений.
Предложенное устройство отличается от известных тем, что балластное сопротивление стабилизатора, выполненное на транзисторном токоограничителе и включенное эмиттером в сторону выпрямителя, в зависимости от установки выходного напряжения компенсационного регулируемого стабилизатора (или в зависимости от значения напряжения стабилизации стабилитрона в границах разброса — для параметрического стабилизатора) управляется фазоинвертором, собранным на транзисторе противотипной проводимости по сравнению с токоограничителем. Сопротивление коллекторной нагрузки фазоинвертора включено на вход токоограпичителя, а база и эмиттерное сопротивление — на выход стабилизатора. Для срабатывания схемы при включении стаоилизатора и ограничения мощности на транзисторе токоограничителя переход коллектор — эмиттер последнего шунтирован сопротивлением.
Принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора постоянного тока с параллельным регулирующим органом для случая компенсационного стабилизатора приведена на фиг. 1, а для параметрического— на фиг. 2, где 1 — балластное сопротивление стабилизатора в виде транзисторного токоограничителя — принципиально одинаковое для обеих схем;
2 — транзисторный регулирующий орган с системой усиления и обратной связи для комченсационного стабилизатора;
8 — кремниевый стабилитрон — регулирующий орган для параметрического стабилизатора;
4 — сопротивление нагрузки стабилизаторов.
Усовершенствование относится к транзисторному токоограничителю 1, в который вхо25 дят:
5 — транзистор токоограничителя; б — сопротивление обратной связи токоограничителя;
7 — шунтирующее сопротивление, предназ30 наченное для запуска схемы и ограничения
203007
3 мощности рассеяния на транзисторе 5. При его отсутствии,схема не работоспособна; .8. — ". -транзистор фазбинвертора постоянного тока, противотипной проводимости по сравнению с транзистором 5;
9 — сопротивление коллекторной нагрузки
8, падение напряжения на котором задает необходимый ток через сопротивление б;
10 — сопротивление эмиттерной нагрузки 8, определяющее необходимое падение напряжения на сопротивлении 9 в зависимости от уровня выходного напряжения стабилизатора.
Принцип работы стабилизатора заключается в следующем.
B момент подачи входного напряжения (U») элементы 2, 8, 5 и 8 заперты, так как выходное напряжение U 0. Ток в цепи определяется величиной U,» и суммарным значением элементов 4, б и 7. Появившееся падение напряжения на нагрузке создает ток через сопротивления 10 и 9, что приводит к приоткрыванию транзистора 5 и увеличению
U,„„до заданного значения, определяемого соотношением между элементами измерительной цепи регулирующего органа 2 или напряжением стабилизации данного образца. Ток через сопротивление б (т. е. входной ток стабилизатора) определяется уровнем U è значениями сопротивлений б, 9 и 10. Номинальное значение этого тока выбирается равным сумме максимального тока нагрузки при номинальном U, и минимально необходимого стабилизирующего тока.
При фиксировании U (òàê как ток через сопротивление 10 и падение напряжения на сопротивлении 9 зависят только от U,„„ входной ток при колебаниях U,» остается постоянным с достаточно высокой точностью, а все изменение U» падает на транзисторе 5 и сопротивлении 7, между которыми происходит перераспределение составляющих входного тока. Этим обеспечивается высокий коэффициент стабилизации по У» .
При уменьшении ручным способом уровня
У,„» (фиг. 1) или на другом стабилизаторе 8 с минимальным напряжением стабилизации по разбросу (фиг. 2), когда при той же величине сопротивление 4 уменьшается ток нагрузки, соответственно этому уменьшается и входной ток стабилизатора, так как уменьшается ток через сопротивление 10 и падение напряжения на сопротивление 9. При максимальном значении U,„ ïðîèñõîäèò обратный процесс и входной ток увеличивается пропорционально увеличению У, В обоих случаях при максимальной нагрузке ток остается на уровне минимального необходимого рабочего (стабилизирующего) тока (1„,,„„„.).
Таким образом на долю регулирующего органа 2 и стабилитрона 8 падает в основном компенсация изменения тока нагрузки и окон5
4 чательная фильтрация переменной составляющей выпрямленного напряжения. При этом процесс стабилизации выходного напряжения происходит по общеизвестному принципу для этих типов стабилизаторов, При перегрузках и КЗ транзисторы узла токоограничителя 1 и регулирующего органа 2 (8) обесточиваются, чем обеспечивается высокая надежность схемы. Ток КЗ определяется величиной U è значениями сопротивлений б, 7 и внутренним сопротивлением источника входного напряжения.
Благодаря тому, что при колебаниях U«и разных значениях U, ñðåäíåå значение тока через регулирующий орган 2 не меняется, то становится возможным рассчитывать элементы 2 только на ток, равный сумме 1„. „,„„. и изменения тока нагрузки (Л1„), что намного облегчает габариты регулирующего органа.
На этом же основании для фиг. 2 при постоянном значении сопротивления нагрузки 4 возможно обеспечить ток нагрузки десять раз большей, чем допустимый максимальный ток стабилизации стабилитрона 8 или при том же токе нагрузки выбрать стабилитрон намного меньшей мощности.
Так как входной ток стабилизатора в любом режиме почти равен максимальному рабочему току нагрузки, а минимальное U, можно выбрать всего на 2 — 5 в больше U,„ то всегда обеспечивается максимально возможный к.п.д, и минимальные габариты трансформатора, выпрямителя, фильтра и балластного сопротивления. При этом габаритная мощность транзистора 5, благодаря наличию сопротивления 7 получается в 3 — 4 раза меньше максимальной мощности рассеяния на транзисторном токоограничителе.
Общие габариты стабилизатора по вышеизложенным причинам получаются при одинаковых внешних условиях примерно в 1, 6—
1,8 раза меньше, чем в известных нам схемах стабилизаторов с параллельным регулирующим органом и не больше (а при малых изменениях тока нагрузки — меньше), чем в обычных стабилизаторах с последовательным регулирующим органом, считающимися в настоящее время наиболее экономичными, но имеющие, как известно, более низкие эксплуатационные и качественные показатели.
При данном исполнении токоограничителя 1 возможность термокомпенсации схемы расширяется благодаря наличию элементов сопротивлений б, 9 и 10, которые можно выбрать с желаемым температурным коэффициентом.
Компенсацию положительного температурного дрейфа более простым способом возможно осуществить при выборе в качестве сопротивления 9 — сопротивления с отрицательным температурным коэффициентом (например, сочетание обычного и термосопротивления), или в качестве сопротивления 10 — сопротивления с положительным температурным
203007
Г г
Щ
Фа2 1 коэффициентом, например, сочетание обычного и медного сопротивлений.
При компенсации же отрицательного дрейфа типы сопротивлений 9 и 10 меняются местами. При этом в обоих случаях компенсацию можно осуществить как одним из двух сопротивлений 9 и 10, так и совместно.
По предлагаемой схеме фиг. 1 разработан стабилизатор 20 в/2 а для питания отклоняющей системы читающего устройства ЭВМ распознавания образов и знаков.
Источник рассчитан для работы при температуре от 10 до 50 С. Регулирование U, +
2 в. Максимальный ток нагрузки при U,„„=
=-22 в. равен 2,2 а. Источник может работать по противо-э.д.с. с обратным током до 1 а, Предмет изобретения
Стабилизатор напряжения с параллельным регулирующим органом на транзисторе, содержащий источник напряжения постоянного тока и балластное сопротивление в виде транзисторного токоограничителя, отличающийся тем, что> с целью увеличения коэффициента стабилизации, в цепь управления регулирующего органа включен фазоинвертор на транзисторе противоположного типа проводимости, база которого соединена с выходной шиной стабилизатора со стороны токоограничителя, а цепь термокомпенсации температурного дрейфа через эмиттерное сопротивление соединена с другой выходной шиной.
