Стабилизатор постоянного напряжения

 

Использование: в источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит три транзистора, регулирующий элемент, токостабилизирующий двухполюсник, источник опорного напряжения, делитель напряжения, два повторителя тока и резистор. Двухполюсник включен между заземленной шиной и объединенными эмиттерами двух транзисторов, регулирующий элемент - между входным и выходным выводами. Вход первого повторителя тока соединен с коллектором второго транзистора, а вход второго повторителя тока - с коллектором третьего транзистора. При к. з. в выходной цепи устройства мощность, рассеиваемая регулирующим элементом, практически равна нулю. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения, регулирующий элемент и схему защиты от короткого замыкания цепи нагрузки [1] .

Недостатком таких стабилизаторов является наличие резистора в силовой цепи, что увеличивает рассеиваемую мощность в нормальном режиме.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, токостабилизирующий двухполюсник, первый и второй транзисторы и источник опорного напряжения, причем первый вывод токостабилизирующего двухполюсника заземлен, второй подключен к объединенным эмиттерам первого и второго транзисторов, база второго транзистора соединена с источником опорного напряжения, регулирующий элемент включен между входной и выходной шинами стабилизатора [2] .

Недостатком прототипа является сравнительно большая мощность, рассеиваемая регулирующим элементом при коротком замыкании в выходной цепи.

Целью изобретения является уменьшение рассеиваемой мощности при коротком замыкании в выходной цепи.

Для достижения цели в устройстве, содержащее регулирующий элемент, токостабилизирующий двухполюсник, первый и второй транзисторы и источник опорного напряжения, причем первый вывод токостабилизирующего двухполюсника заземлен, второй подключен к объединенным эмиттером первого и второго транзисторов, база второго транзистора соединена с источником опорного напряжения, регулирующий элемент включен между входной и выходной шинами устройства, введены делитель напряжения, первый и второй повторители тока, третий транзистор и резистор, причем делитель напряжения включен между выходной и общей шинами, его выход соединен с базой первого транзистора, коллектора которого подключен к входу первого повторителя тока, вывод питания которого соединен с выходной шиной, а выход объединен с коллектором второго транзистора и подключен к базе третьего транзистора, эмиттер которого через резистор связан с выходной шиной, а коллектор соединен с входом второго повторителя тока, вывод питания которого заземлен, а выход соединен с управляющим выводом регулирующего элемента.

На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого стабилизатора.

Схема содержит транзисторы 1-3, регулирующие элемент 4, включенный между входной и выходной шинами, источник опорного напряжения 5, двухполюсник 6, делитель напряжения 7, повторители тока 8 и 9, причем первый вывод двухполюсника 6 заземлен, второй подключен к объединенным эмиттерам транзисторов 1 и 2, база транзистора 2 подключена к источнику опорного напряжения 5, его коллектор соединен с входом повторителя тока 8, вывод питания которого подключен к выходной шине, а выход объединен с коллектором транзистора 1 и подключен к базе транзистора 3, эмиттер которого через резистор 10 связан с выходной шиной, а коллектор соединен с входом посторителя тока 9, вывод питания которого заземлен, а выход подключен к управляющему выводу регулирующего элемента 4.

Схема работает следующим образом: При увеличении тока в цепи нагрузки транзистор 1 закрывается, а транзистор 2 входит в режим насыщения, при этом напряжение на его коллекторе и, следовательно, на базе транзистора 3 опускается до величины опорного напряжения. Ток I_к3 коллектора транзистора 3 ограничен значением I_к3= (U_вых-U_оп-U_э-б3)/R₁₀, где U_вых - выходное напряжение; U_оп - опорное напряжение; U_э-б3 - напряжение эмиттер - база транзистора 3; R₁₀ - сопротивление резистора 10. Следовательно, ток нагрузки всего устройства не может увеличиться выше значения I_макс= I_к3 x К_р.э, где К_р.э - коэффициент передачи тока регулирующего элемента 4.

Следует считать, что при увеличении тока нагрузки сверх максимального выходное напряжение уменьшается, это приводит к уменьшению тока коллектора транзистора 3 и тока через регулирующий элемент 4, что вызывает дальнейшее уменьшение выходного напряжения к отключения устройства.

Таким образом очевидно, что при коротком замыкании в выходной цепи мощность рассеиваемая регулирующим элементом практически близка к нулю. (56) 1. Полянин К. П. Интегральные стабилизаторы напряжения. -М. : Энергия, 1979, с. 138, рис. 5-8.

2. ДАТА ВООК, lg - 19, 1984, р. 267, F 023.

Формула изобретения

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, токостабилизирующий двухполюсник, первый и второй транзисторы и источник опорного напряжения, причем первый вывод токостабилизирующего двухполюсника соединен с заземленной шиной, второй подключен к объединенным эмиттерам первого и второго транзисторов, база второго транзистора соединена с источником опорного напряжения, а регулирующий элемент включен между входным и выходным выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем уменьшения мощности, рассеиваемой регулирующим элементом при коротком замыкании в выходной цепи, введены делитель напряжения, первый и второй повторители тока, третий транзистор и резистор, причем делитель напряжения включен между выходным выводом и заземленной шиной, его выход соединен с базой первого транзистора, коллектор которого подключен к входу первого повторителя тока, вывод питания которого соединен с выходным выводом, а выход вместе с коллектором второго транзистора подключен к базе третьего транзистора, эмиттер которого через резистор соединен с выходным выводом, а коллектор - с входом второго повторителя тока, вывод питания которого соединен с заземленной шиной, а выход - с управляющим выводом регулирующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1