Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки

 

Союэ Советеиик

Соцмапмстмческик

Республик ()6 1 5467

К АВТОРСКОМУ СЗИДИВДЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. синд-ву (22) За я илено07.07.7 6 (21) 23807 50/24-07

{5l) М. Кл. с присоединением заявки №

5 05 Г 1/58

Государствениый комктет

Совета Икккстров СССР во делам изобретений н открытий (23) Приоритет(43) Опубликовано15.07,78,Бюллетень № 26 (4б) Дата опубликования описания 16.06.78 (53). УДК 621.316.

° 7 22.1(088,8) М. Д. Кротов (72) Автор изобретения (71) Заявитель

{54} СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ изобретение относится к области электротехники, в частности к системам регулирования электрических величин с защитой от перегрузки, и может применяться дпя стабилизации постоянного напряжения. . Известен стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, к эмиттеру которо го через датчик перегрузки подключена веоходная клемма стабилизатора, усилитель в цепи отрицательной обратной связи, выход которого подсоединен к базе регулирующего транзистора, делитель напряжения и транзистор защиты, подключен ный базой к выходу делителя напряжения, амиттером к выходной клемме стабилизатора, а коллектором к базе регулирующего транзистора 11).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий тран-. зистор, коплектор которого соединен с одним из выводов дня подключения к питаюшему источнику, а емиттер через датчик перегрузки - с одним иэ выводов дпя под кпючения нагрузки, соединенным с входом усилителя обратной связи, выход которого подключен к базе регулирующего трап зистора, причем указанный вывод дпя подключения нагрузки соединен с эмиттером защитного транзистора, базой подкпючен ного к выходу,реэисторного депитепя напряжения, а коллектором к базе регулирующего транзистора (2J, Недостат ком указанного стабипиэатора является низкая надежность защиты регулирующего транзистора от перегрузок, вызванная тем, что в режиме перегрузки ста бнпизатора возрастает мощность рассея ния на регулирующем транзисторе и он часто выходит из строя.

Белью изобретения является повыше10 ние надежности зашиты регулирующего транзистора. Это достигается тем, что в предлагаемом стабилизаторе реэнсторный делитель напряжения подсоединен между емиттером регулирующего транзистора и выхо25 дом дополнительно введенного усилителя, 615467 неинвертируюший аход которого через дополнительно введенный стабилитрон, а кнвертируюший через дополнительно ввеаеиный ограничитель напряжения подклю. чены к указанному выводу для подклю5 чения нвгру зкие

На фиг. 1 дана схема описываемого стабилизатора на фиг. 2 — графики завис мостей напряжения на нагрузке, тока регулирующего транзистора и мощности

t0 рвссеяниа на нем от сопротивления нагЯ ЗЕИ»

Через входной вывод 1 и обшую шину

2 стабилизатора нестабилиэированное нап- ряжение поступает на коллектор регули15 рукицего транзистора 3, эмиттер которого через датчик 4 перегрузки1 в качестве которого может применяться резистор) иодключен к выходному выводу 5 стабилизатора. К выводу 5 подсоединен вход усилителя 6, выход которого подключен к базе транзистора 3 и нагрузочному резистору 7, вторым концом подсоединениему K коллектору транзистора 3. К выводу 5 подключен также дополнительный усилитель 8 неинвертируюшим входом через стабилитрон 9 и фильтр 10 нижрчх частот, а инвертируюшим входом через ограничитель 11 напряжения. Между эмиттером транзистора 3 и выходом уси- 3Q лителя 8 подсоединен делитель 12 напря жения, к выходу которого подключен базой транзистор 13 защиты.. Зммитером транзистор 13 подсоединен к выводу 5, а коллектором - к базе транзистора 3, В схеме должны быть выполнены следующие соотношения: где E — - стабилизированное выходное напряжение стабилизатора; ц — напряжение стабилитрона;

9 gп

U - напряжение ограничения ограничиИ теля 11е

Tt „- минимальное сопротивление нагруэмии ки в режиме стабилизации;

- ток открытого транзистора 13 в

Я режиме перегрузки. так како < E u E-Ц >Он, и режиме стабилизации на неинвертируюшем входе усилителя 8 напряжение больше, чем на инвертируюшем входе, и на выходе этого усилителя напряжение положительно. Поэтому напряжение на выходе делителя 12 отрицательно и транзистор

13 (ГЕрМаНИЭВЫй 11-p- n траНЗИСтОр) ПрИ . малых токах в нагрузке и, следовательно, при малом падении напряжения на датчике 4 перегрузки заперт. В связи с этим TpBBBHGTop 13 не шунтирует пе» реход база-эмиттер транзистора 3 и стабилизатор стабилизирует выходное напряжение через усилитель 6.

При уменьшении сопротивления наг« рузки до Р,и„падение напряжения на датчике 4 увеличивается настолько, что транзистор 13 открывается и весь ток через нагрузочный резистор 7 течет через транзистор 13. При этом усилитель

6 запирается, прекрашается его стабилизируюшее влияние, транзистор 13 шун- тирует переход база-эмиттер транзистора .

3, транзистор 3 подзапирается и напряжение на выходе стабилизатора начинает падать. Ток через нагрузку и датчик 4 уменьшается, и падение напряжения на датчике, также у меньшается. Напряжение на, выходе делителя 12 становится более положительным, но так как делитель подключен к выходному положительному напряжению усилителя 8, то напряжение на выходе делителя меняется больше, чем на датчике 4 и транзистор 13 открывается еше больше.

При этом транзистор 3 запирается еше больше и напряжение на выходе стабилизатора еше больше падает, Начинается ла инообразный процесс; который заканчивается полным запиранием транзистора 3 и уменьшением напряжения на нагрузке стабилизатора до величины, равной паденшо напряжения Hà нагрузкей„„„нот тока открытого транзистора 13 -Я „„.3<>

После того, как напряжение на нагрузке станет меньше напряжения Ое, стабилитрон 9 запирается, но напряжение на неинвертируюшем входе усилителя 8 не падает сразу до нуля из-эа наличия фильтра 10. Поэтому в переходном процессе напряжение на выходе усилителя 8 знака не меняет, что обеспечивает устойчивость. переходного процесса.

° После окончания указанного процесса напряжение%„ „„-Лэс нагрузки поступает без ограничения на инвертируюший вход усилителя 8 (так как 0„„> 2 щ„ц, 3 }, а на его неинвертируюшем входе после разряда конденсатора фильтра 10 напрнжение равно нулю (так какЫ >и „„Л ).

Режим усилителя 8 установлен так, что напряжение на,его выходе меняет знак с положительного на отрицательный тогда, когда напряжение на инвертируюшем входе становится больше напряжения на неинвертируюшем входе на величину, несколько большую з ачения Я „,„„ З„, Поэтому напряжение на выходе усилителя

8 остается положительным, что обеспечи615467

35 вает запертое состояние транзистора 3.

При дальнейшем уменьшении сопротивнения нагрузки транзистор 3 остается запертым, а напряжение на нагрузке па дает до нуня. При обратном увеличении сопротивления нагрузки от 0 до К. напряжение на нагрузке увеличивается из-аа протекающего по ней тока открытого тран« зистора 13 до значения R щ „„. .

Это напряжение без ограничения поступает на инвертирующий вход усилителя

8 (так как М.и>Иман 1з), а на его неинвертируюшем входе напряжение остаетч» ся равным нулю (так как U )я „„. „ )Поэтому при увеличении найряжения на нагрузке до величины, несколько большей Кми„.,, напряжение на выходе усилителя 8 меняет знак с поножитеньного на отрицательный (из-за особенности, режима усилителя) и напряжение на выходе делителя 12 становится отрицательным, а так как транзистор

3 заперт и напряжение на датчике 4 равно нулю, то транзистор13 запирается и не шунтирует переход-база-эмиттер транзистора Q. Транзистор 3 открывает2S ся, и напря кение на нагрузке возрастает до величины Е, Фильтр 10 обеспечивает в переходчом процессе превышение напряжением на инвертирующем входе усините3О ня 8 напряжения на его неинвертирующем входе. Это в свою очередь обеспечивает отрицатеньное напряжение на выходе уси» нитеня 8 и, следовательно, устойчивость переходного процесса. После восстановнения напряжения на нагрузке стабинитрон 9 открывается, конденсатор фильтра

1О заряжается до разности между стабинизированным напряжением Е и напряжением стабипитрона, а посконьку Е1О

Q ) 0, то напряжение на выходе усилителя 8 снова становится положительным, обеспечивая защиту транзистора 3 при новой перегрузке.

Фильтр 10 может быть включен на

15 выходе усилителя 8 ини совсем исключен, если этот усилитель достаточно инерциойей;

На фиг. 2 приведены зависимости напряжения U на нагрузке, тока 1 ре50 гунирующего транзистора 3 и мощности

Р рассеяния на нем от сопротивления RÄ нагрузки. При уменьшении сопротивнения

1 нагрузки веничины К„„„„ мощность на, I регунирующем транзисторе 3, падает, скачком до нуня (так как падает ска ком

go куля и ток транзистора 3) что обес« печивает надежную защиту регунируюшего транзистора от перегрузок. (В известном стабициэаторе мощность на регунируюшем транзисторе в режиме перегрузки при некотором сопротивлении R< нагрузки возрастает в нескопько раэ по сравнению с мощностью на транзисторе в режиме стабиниэации), Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регунируюший транзистор, коннектор которого соединен с одним иэ выводов дня подкпючения к питающему источнику, а эмиттер через датчик перегрузки — с одним из выводов дня подключения нагрузки, соединенным с входомусинитеня образ ной связи, выход которого подключен к базе регулирующего транзистора, причем указанный вывод дня подключении нагрузки соединен с эмиттером защитного тран зистора, базой подкнюченного к выходу реэисторного делителя напряжения, а концектором к базе регунирующего транзисто-. ра, о т ц и ч а ю шийся тем,винто, с целью повышения надежности защиты регулирующего транзистора, реэисторный депитень напряжения подсоединен между амиттером регулирующего транзистора и выходом дополнительно введенного усинитеня, неинвертирующий вход которого через дополнительно введенный стабинитрон, а инвертируюший через допоннитеньно введенный ограничитель напряжения подключены к указанному выводу дця подкнючения нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 365696, кн. 5 05 F 1/58, 1968.

2. Патент Великобритании ¹ 137 92203, кп. Я 3 R, 1974.

Составитель С. Горбачева

Редактор. А, Пейсоченко Техред 3. Фанта Корректор С Гараснняк

Заказ 3909/38 Тираж 103З Нодинснее

0НИИПИ Государственного- комитета Совета Минисъуиив СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4