Стабилизатор напряжения с защитой

Изобретение относится к электротехнике для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат заключается в повышении надежности без уменьшения КПД. Устройство содержит составной регулирующий элемент (1), силовой транзистор (Т) (2), согласующий Т (3), усилитель сигнала рассогласования (У) (4), резистор (5), защитный Т (6). При пропадании основного питающего напряжения защитный Т (6) закрывается, что приводит к снятию напряжения питания с коллектора Т (3) и У (4). Это обеспечивает защиту Т (3) от перегрузки и повышает надежность работы стабилизатора. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряжения (a.c. 1619241, кл. G 05 F 1/569, 1991 г.), в котором с целью повышения к.п.д. стабилизатора коллектор транзистора силовой части регулирующего органа соединен с положительным полюсом основного источника входного напряжения, а коллектор согласующего транзистора - с положительным полюсом вспомогательного источника входного напряжения.

Недостаток данной схемы заключается в том, что в случае пропадания входного напряжения основного источника по причине выхода из строя выпрямителя или обрыва токопроводящего провода и наличия вспомогательного источника через согласующий транзистор стабилизатора резко возрастает ток, приводящий к выходу его из строя, что снижает надежность работы стабилизатора.

Известен также стабилизирующий источник напряжения постоянного тока (а.с.1735832, кл. G 05 F 1/569, 1992 г.), содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выводами для подключения питающей сети переменного тока, а к вторичной обмотке подключены последовательно выпрямитель и сглаживающий LC-фильтр, компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа, установленный между выходом LС-фильтра и выводами для подключения нагрузки и выполненный с регулирующим транзистором, включенным по схеме с общим коллектором, двумя согласующими транзисторами того же типа проводимости, включенными по составной схеме, и узлом управления, соединенным первым питающим выводом с общей шиной, сигнальным входом с выводами для подключения нагрузки, а выходом с базовой цепью соответствующего согласующего транзистора, сглаживающий DС-фильтр, в котором диод включен между первым выводом дросселя LС-фильтра, расположенным со стороны выпрямителя, и первым выводом конденсатора, соединенным с коллектором первого согласующего транзистора и вторым питающим выводом узла управления.

В данном источнике обеспечивается малое падение напряжения на силовом транзисторе и повышенный кпд за счет разделения входных коллекторных цепей транзисторов регулирующего элемента.

Недостатком источника является низкая надежность из-за возможности перегрузки согласующей цепи в случае обрыва коллекторной цепи силового транзистора или при понижении питающего напряжения ниже заданной величины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения по а.с. 1592841, G 05 F 1/569, 1990 г.

Схема этого стабилизатора напряжения приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - составной регулирующий элемент;

2 - силовой транзистор;

3 - согласующий транзистор;

4 - усилитель сигнала рассогласования;

5 - узел отключения;

6 - измеритель полярности напряжения;

7 - транзистор;

8 - токоограничительный двухполюсник;

9 - резистор;

10 - светодиод.

Стабилизатор содержит составной регулирующий элемент 1, состоящий из силового 2 и согласующего 3 транзисторов, база последнего подключена к выходу усилителя сигнала рассогласования 4 и узлу отключения 5, коллектор силового транзистора 2 соединен с выводом для подключения входного питающего напряжения, а коллектор согласующего транзистора 3 - с выводом для подключения дополнительного источника питания, измеритель полярности напряжения 6, выполненный на транзисторе обратной проводимости 7 по отношению к силовому транзистору 2, подключен базой к коллектору, эмиттером к базе силового транзистора 2, а коллектором через токоограничительный двухполюсник 8, состоящий из последовательно включенных резистора 9 и светодиода 10, к выходу узла отключения 5.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Входное напряжение через силовой транзистор 2 поступает на выход стабилизатора напряжения, сравнивается в усилителе сигнала рассогласования 4 с эталонным значением, формируя на его выходе управляющее напряжение U_упр., поступающее на базу согласующего транзистора 3. При нормальной работе стабилизатора силовой транзистор 3 находится в линейном режиме. При этом напряжение на коллекторе силового транзистора 2 выше, чем на его базе. Переход база-эмиттер транзистора 7 находится в обратном смещении, обеспечивая его запертое состояние. При уменьшении входного напряжения ниже напряжения стабилизации открывается транзистор 7, обеспечивая протекание тока через токоограничительный двухполюсник 8 и вход узла отключения 5. При этом происходит уменьшение напряжения на базах согласующего 3 и силового 2 транзисторов. Дальнейшее уменьшение входного напряжения вызовет соответствующее уменьшение напряжения и на базе силового транзистора 2, обеспечивая его линейный режим работы, характеризующийся тем, что ток согласующего транзистора 3 не может превысить величины I_н/β (где I_н - ток нагрузки; β - коэффициент усиления транзистора по току).

Недостатком стабилизатора-прототипа является низкая надежность работы из-за перегрузки согласующего транзистора при обрыве цепи питания силового транзистора.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы без снижения кпд и ухудшения массогабаритных показателей.

Для устранения указанного недостатка в стабилизаторе напряжения, содержащем составной регулирующий элемент, состоящий из силового и согласующего транзисторов, при этом эмиттер согласующего транзистора соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу стабилизатора, а его коллектор - к входному выводу основного источника постоянного напряжения, база согласующего транзистора подсоединена к выходу усилителя сигнала рассогласования, первый вход которого соединен с коллектором согласующего транзистора, второй вход усилителя сигнала рассогласования подключен к выходному выводу стабилизатора, один вывод резистора подключен к входному выводу основного источника постоянного напряжения, другой вывод резистора соединен с базой защитного транзистора, согласно изобретению, коллектор согласующего транзистора соединен с коллектором защитного транзистора, а эмиттер защитного транзистора - с входным выводом дополнительного источника питания.

Схема предлагаемого стабилизатора напряжения приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - составной регулирующий элемент;

2 - силовой транзистор;

3 - согласующий транзистор;

4 - усилитель сигнала рассогласования;

5 - резистор;

6 - защитный транзистор.

Предлагаемый стабилизатор напряжения содержит составной регулирующий элемент 1, состоящий из силового 2 и согласующего 3 транзисторов, база последнего подключена к выходу усилителя сигнала рассогласования 4, коллектор силового транзистора 2 соединен с выводом для подключения основного источника постоянного напряжения, а коллектор согласующего транзистора 3 - с выводом для подключения дополнительного источника питания через эмиттерно-коллекторный переход защитного транзистора 6, база которого через резистор 5 соединена с коллектором силового транзистора 2.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При наличии основного и дополнительного питающего напряжения защитный транзистор 6 открывается и переходит в режим насыщения. Через его эмиттерно-коллекторный переход коллектор согласующего транзистора 3 подключается к дополнительному источнику питания. Наличие напряжения на коллекторах силового 2 и согласующего 3 транзисторов приводит к их открыванию, и на выходе стабилизатора появляется напряжение, величина которого поддерживается на заданном уровне за счет соответствующего изменения проводимости регулирующего элемента 1 под воздействием сигнала усилителя рассогласования 4. В случае пропадания основного питающего напряжения защитный транзистор 6 закрывается, это приводит к снятию напряжения питания с коллектора согласующего транзистора 3 и усилителя сигнала рассогласования 4, что обеспечивает защиту согласующего транзистора 3 от перегрузки и, следовательно, повышает надежность работы стабилизатора.

Предлагаемое схемное решение позволяет создавать стабилизаторы с простой и универсальной схемой защиты согласующего транзистора 3 от пропадания питающего напряжения при сохранении основного преимущества стабилизаторов с раздельным питанием коллекторов силового и согласующего транзисторов - их высокого кпд.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность стабилизатора напряжения без снижения кпд и ухудшения массогабаритных показателей.

Стабилизатор напряжения с защитой, содержащий составной регулирующий элемент, состоящий из силового и согласующего транзисторов, при этом эмиттер согласующего транзистора соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу стабилизатора, а его коллектор - к выводу для подключения основного источника питания, база согласующего транзистора подсоединена к выходу усилителя сигнала рассогласования, первый вход которого соединен с коллектором согласующего транзистора, второй вход усилителя сигнала рассогласования подключен к выходному выводу стабилизатора, один вывод резистора подключен к выводу для подключения основного источника питания, другой вывод резистора соединен с базой защитного транзистора, отличающийся тем, что коллектор согласующего транзистора соединен с коллектором защитного транзистора, а эмиттер защитного транзистора - с выводом для подключения дополнительного источника питания.