Стабилизатор постоянного напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры и средств связи. Технический результат - повышение надежности работы за счет исключения режима релаксации и повышение значения к.п.д. стабилизатора за счет исключения реле, а также снижение рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе в режиме короткого замыкания благодаря полному выключению транзистора. Для получения указанного результата в стабилизаторе между входным выводом стабилизатора и базой транзистора усилителя обратной связи включена пусковая RC-цепь из последовательно соединенных резистора и конденсатора, эмиттер транзистора защиты подключен к точке соединения резистора и конденсатора пусковой RC-цепи, коллектор - к общему выводу стабилизатора, а база - через последовательно соединенные резистор и развязывающий диод к выходному выводу стабилизатора, кроме того, другой вывод нелинейного делителя подключен к коллектору регулирующего транзистора. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры и средств связи.
Известны стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1272325, G05F 1/569 и а.с. 1684782, G05F 1/56, обеспечивающие запуск и защиту от короткого замыкания на выходе. Общим недостатком известных стабилизаторов является большое число элементов, выполняющих функции запуска, что приводит к усложнению схемы стабилизатора.
Известны также стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1001053, G05F 1/58 и а.с. 1068910, G05F 1/58, обеспечивающие запуск, а защита в которых осуществляется с помощью дополнительных узлов, все это ведет к усложнению схемы стабилизатора и дополнительным затратам.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 892434, G05F 1/58, принятый за прототип.
Схема стабилизатора-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:
1 - регулирующий транзистор;
2 - транзистор усилителя обратной связи;
3, 4 - первый и второй резисторы линейного делителя;
5 - стабилитрон;
6 - ограничительный резистор;
7 - пусковой резистор;
8 - конденсатор;
9 - развязывающий диод;
10 - резистор;
11 - транзистор защиты;
12, 14 - контакты реле;
13 - реле.
Стабилизатор-прототип содержит регулирующий транзистор 1, подключенный эмиттером к входному выводу стабилизатора, транзистор усилителя обратной связи 2, подключенный коллектором к базе регулирующего транзистора 1, линейный делитель на первом 3 и втором 4 резисторах, одним выводом подключенный к коллектору транзистора 1, а другим - к общему выводу стабилизатора, нелинейный делитель на стабилитроне 5 и ограничительном резисторе 6, одним выводом подключенный к базе транзистора защиты 11, а другим - к общему выводу стабилизатора, реле 13, обмотка которого зашунтирована конденсатором 8 и одним выводом подключена к общему выводу, а другим - через последовательно соединенные резистор 10, развязывающий диод 9 и коллекторно-эмиттерный переход транзистора защиты 11 к коллектору транзистора 1, а база транзистора 11 - к стабилитрону 5. Размыкающие контакты 12 реле 13 через резистор 7 соединяют базу транзистора 1 с общим выводом стабилизатора, а замыкающие контакты 14 реле 13 включены между коллектором транзистора 1 и выходным выводом стабилизатора. База транзистора 2 соединена со средней точкой линейного делителя, а эмиттер - со средней точкой нелинейного делителя.
Стабилизатор-прототип работает следующим образом.
При подаче входного напряжения регулирующий транзистор 1 получает смещение через пусковой резистор 7 и размыкающие контакты 12 реле 13. Это вызывает открывание регулирующего транзистора 1 и появление на выходе стабилизатора напряжения, которое при достижении значения, равного номинальному, создает проводимость в нелинейном делителе и в базо-эмиттерном переходе транзистора 11, что приводит к открыванию последнего и срабатыванию в его коллекторной цепи реле 13. При этом контакты 12 реле 13 размыкаются и отключают пусковую цепь, а контакты 14 реле 13 замыкаются и соединяют нагрузку с выходом стабилизатора.
В случае короткого замыкания на выходе закрываются транзисторы 1, 2 и 11. Реле 13 выключается и возвращает свои контакты в исходное положение, после чего вновь происходит включение стабилизатора и цикл повторяется. Стабилизатор-прототип переходит в режим генерирования релаксационных колебаний. Диод 9 защищает при этом транзистор 11 и выход стабилизатора от разряда конденсатора 8 в переходном режиме.
После снятия короткого замыкания срываются возникшие автоколебания, и стабилизатор переходит в линейный режим.
Недостатком стабилизатора-прототипа является то, что при коротком замыкании на выходе стабилизатор переходит в режим релаксационных колебаний, при этом на регулирующем транзисторе 1 выделяется значительная мощность, что при длительном состоянии режима короткого замыкания может привести этот транзистор к выходу из строя и к подгоранию контактов реле, что уменьшает надежность стабилизатора. Кроме того, стабилизатор имеет повышенное потребление питания, так как обмотка реле 13 постоянно находится под током.
Задачей предлагаемого стабилизатора является повышение надежности и к.п.д. и снижение рассеиваемой мощности.
Для решения поставленной задачи в стабилизаторе, содержащем регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному выводу стабилизатора, а коллектором - к выходному выводу, транзистор усилителя обратной связи, подключенный коллектором к базе регулирующего транзистора, линейный делитель на первом и втором резисторах, одним выводом подключенный к коллектору регулирующего транзистора, а другим - к общему выводу стабилизатора, и нелинейный делитель на стабилитроне и ограничительном резисторе, одним выводом подключенный к общему выводу стабилизатора, кроме того, средние точки линейного и нелинейного делителей соединены соответственно с базой и эмиттером транзистора усилителя обратной связи, транзистор защиты, цепь из последовательно соединенных резистора и развязывающего диода, а также конденсатор и пусковой резистор, согласно изобретению, между входным выводом стабилизатора и базой транзистора усилителя обратной связи включена пусковая RC-цепь из последовательно соединенных резистора и конденсатора, эмиттер транзистора защиты подключен к точке соединения резистора и конденсатора пусковой RC-цепи, коллектор - к общему выводу стабилизатора, а база через последовательно соединенные резистор и развязывающий диод - к выходному выводу стабилизатора, кроме того, другой вывод нелинейного делителя подключен к коллектору регулирующего транзистора.
Схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения приведена на фиг.2, где обозначено:
1 - регулирующий транзистор;
2 - транзистор усилителя обратной связи;
3, 4 - первый и второй резисторы линейного делителя;
5 - стабилитрон;
6 - ограничительный резистор;
7 - пусковой резистор;
8 - конденсатор;
9 - развязывающий диод;
10 - резистор;
11 - транзистор защиты.
Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу, транзистор усилителя обратной связи 2, подключенный коллектором к базе транзистора 1, линейный делитель на первом 3 и втором 4 резисторах и нелинейный делитель на стабилитроне 5 и ограничительном резисторе 6, подключенные одними выводами к коллектору регулирующего транзистора 1, а другими - к общему выводу стабилизатора, кроме того, средние точки линейного и нелинейного делителей соединены соответственно с базой и эмиттером транзистора 2, пусковую RC-цепь из последовательно соединенных пускового резистора 7 и конденсатора 8, включенную между эмиттером транзистора 1 и базой транзистора 2, транзистор защиты 11, эмиттером подключенный к точке соединения резистора 7 и конденсатора 8, коллектором - к общему выводу, а базой - через последовательно соединенные резистор 10 и диод 9 к общему выводу стабилизатора.
Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.
При подаче входного напряжения током через пусковой резистор 7 и конденсатор 8 открывается транзистор 2, ток коллектора которого открывает транзистор 1. Это вызывает нарастание выходного напряжения. При достижении выходным напряжением значения, определяемого линейным делителем, транзисторы 1 и 2 входят в режим стабилизации выходного напряжения и его рост прекращается.
При коротком замыкании на выходе на базу транзистора 2 подается отпирающее напряжение смещения, растет ток эмиттера транзистора 2 и уменьшается ток стабилитрона 5. Когда ток стабилитрона 5 уменьшится до нуля, стабилитрон 5 закрывается, а напряжение на выходе стабилизатора также уменьшается до нуля, стабилитрон 5 закрывается, а напряжение на выходе стабилизатора также уменьшается до нуля и транзисторы 1 и 2 полностью запираются, причем состояние запирания сохраняется до устранения короткого замыкания.
При коротком замыкании на выходе стабилизатора катод диода 9 соединяется с общим выводом, вследствие этого транзистор 11 открывается и конденсатор 8 разряжается через эмиттерно-коллекторный переход транзистора 11 и резистор 4. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора 8, и он оказывается подготовлен для повторного запуска после устранения короткого замыкания. Это создает условие для автоматического самовозврата стабилизатора в рабочий режим. Процесс запуска стабилизатора после устранения короткого замыкания протекает так же, как при подаче входного напряжения.
Таким образом, предлагаемый стабилизатор по сравнению с прототипом обладает повышенной надежностью работы и значением к.п.д. при снижении рассеиваемой мощности на регулирующем транзисторе в режиме короткого замыкания.
Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному выводу стабилизатора, а коллектором - к выходному выводу, транзистор усилителя обратной связи, подключенный коллектором к базе регулирующего транзистора, линейный делитель на первом и втором резисторах, одним выводом подключенный к коллектору регулирующего транзистора, а другим - к общему выводу стабилизатора, и нелинейный делитель на стабилитроне и ограничительном резисторе, одним выводом подключенный к общему выводу стабилизатора, кроме того, средние точки линейного и нелинейного делителей соединены соответственно с базой и эмиттером транзистора усилителя обратной связи, транзистор защиты, цепь из последовательно соединенных резистора и развязывающего диода, а также конденсатор и пусковой резистор, отличающийся тем, что между входным выводом стабилизатора и базой транзистора усилителя обратной связи включена пусковая RC-цепь из последовательно соединенных резистора и конденсатора, эмиттер транзистора защиты подключен к точке соединения резистора и конденсатора пусковой RC-цепи, коллектор - к общему выводу стабилизатора, а база - через последовательно соединенные резистор и развязывающий диод к выходному выводу стабилизатора, кроме того, другой вывод нелинейного делителя подключен к коллектору регулирующего транзистора.
