Стабилизатор постоянного напряжения

 

Ф

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<»>737934

Союз Советских

Социалистических

Республик

; ь..:,, :... -,. " 1:,: ;..;

1 р )м. к,. (61) Дополнительное к авт. саид-ву — (22) Заявлено 161177 (21) 2547009/24-07

G F 1/58 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет —

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 3рр580 Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 30.0580 (5З) ДК 6 21. 316. .722.1 (088 ° 8) (72) Автор изобретения

Г. В. Кожуховский (71) Заявитель (54 ) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО HAIIPHKEHHR

Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике и может быТь применено в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известен стабилизатор напряжения компенсационного типа с защитой, содержащий регулирующий элемеит на составном транзисторе и элемент защиты,. выполненный в виде триггера (1).

Однако, применение известного устройства при больших токах .нагрузки требует мощные контактные устройства, что усложняет схему и уменьшает ее надежность .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенный в выходную шину составной регулирующий элемент на транзисторах pas- ного типа проводимости, управляющей цепью подключенный к выходу усилителя постоянного тока, входом соеди-" ненного с выходом сравнивающего блока, входы которого подключены к выходам делителя выходного напря= жения и источника опорного напряже2 ния, входами подключенных к соответствующим выходным выводам, и элемент защиты, выполненный на двух транзисторах раз н ого типа пров одимос ти, причем база первого транзистора соединена с эмиттером согласующего транзистора регулирующего элемента, эмиттер с выходным выводом стабилизатора, а база второго транзистора через пусковую цепочку соединена с входным выводом стабилизатора (2) .

Недостатком стабилизатора является то, что элемент. защиты выполнен по схеме триггера и содержит кроме двух транзисторов до пяти резисторов, что снижает надежность и затрудняет изготовление в интегральном исполнении, так как содержит более, чем в два раза пассйвных элементов, которые в зависимостй от технологии изготовления занимают больше места, чем активные элементы (полупроводни- ковые), или более трудоемкие в изготовлении (гибридные) .

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем упрощения схемы элемента защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного

737934

35 напряжения коллектор и база второго транзистора элемента:защиты подключены ic выводам первого транзистора соответственно: коллектор к базе, - база — к коллектору, а эми ттер в торого транзистора через введенные ограничивающие резисторы подключен к общей шине стабилизатора, кроме того параллельно базо-эмиттерной цепи втфрого транзистора подключен резистор.

На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора постоян-. ного напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на силовом транзнсторе

2, эмиттером подключенном к входному, а коллектором — к выходному выводам стабилизатора, и согласующем транзисторе 3, коллектором подключенн0м к базе силового транзистора

2, а базой — к выходу усилителя 4 постоянного тока, входом соединенного с выходом сравнивающего блока 5, выводы которого подключены к выходам делителя б выходного напряжения и источника 7 опорного напряжения, входами подключенных к собтветствующим выходным выводам, и элемент 8 защиты выполненный на двух транзисторах 9 и 10, которые соединены между собой

Соответственно: коллектор — с базой, база — с коллектором. Кроме того эмиттер транзистора 9 соединен с выходным вывбдом стабилизатора, базас эмиттером согласующего транзистора

3. Ваза транзистора 10 через пусковую цепочку ll соединена с входным выводом стабилизатора, а эмиттер через ограничивающие резисторы 12 и 13 соединен с общей шиной, стабилизатора.

Между базой и эмиттером транзистора

l0 подключен резистор 14. .: — †--Стабилизатор работает следующим образом.

После пОдачи напряжения на вход стабилизатора, пусковая цепочка 11 вйдает "импульс тока, поступающий в базу транзистора 10 и открывает егб.

Это приводит к увеличению тока эмиттера согласующего транзистора

3. до величины, определяемой резисторами 12 и 13. 1ок коллектора согласующего транзистора 3 является базовым током силового транзистора

2, то с открыванием транзистора 3 открывается и силовой транзистор 2, т.е. открывается регулирующий элемент 1. После этого на выходе стабилизатора появляется напряжение котоl рое быстро растет и когда оно, поступая через делитель 6 на сравнивающее устройство 5 превышает напряжение источника 7 опорного напряжения, начинает работать усилитель 4 постоянного тока, с ростом выходного напряжения уменьшается напряжение на базе транзистора 3, т.е. и на базе транзистора 9. Когда выходное напряже»

"ние превысит напряжение на базе тран5

1S

55 бО зистора 9, он открывается и коллек= торный ток, поступая на базу транзистора 10, поддерживает его в состоянии насыщения, Открытый переход базаэмиттер транзистора 9 соединяет выход стабилизатора с эмиттером согласующего транзистора 3, т.е. замыкает цепь отрицательной обратной связи усилителя 4 постоянного тока, и рост выход- ного напряжения стабилизатора прекращается. В результате, стабилизатор включается и при дальнейшей нормальной работе стабилизатора, транзисто ры 9 и 10 элемента 8 защиты находятся в состоянии насыщения и на качественные характеристики стабилизатора не влияют.

При перегрузке или коротком замыкании ток эмиттера согласующего транзистора 3 протекающий через транзистор 10 и резисторы 12 и 13 увеличивается, а ток базы транзистора 9 уменьшается,.так как ток коллектора транзистора 10 равен

+Э кт о этЬ втаб где 3,„— колл ек торный ток тран з ист. тора 10; эмиттерный ток согласующего транзистора 31 ток базы транзистора 9, и постоянный по величине, ввиду постоянства напряжения на выходе стабилизатора.

При токеД

< кт9

6Т9 где,э - коллекторный ток транзистора 9; коэффициент усиления тока базы транзистора 9, транзистор 9 выходит из состояния насыщения и закрывается. Это приводит к уменьшению тока базы транзистора 10, к его закрыванию, т.е. срабатывает элемент за( щиты. В результате, сопротивление цепи эмиттера согласующего транзистора 3, образованной переходом коллектор-эмиттер закрытого транзистора

10 и резисторами 12 и 13 резко увеличивается, так как переход базаэмиттер закрытого транзистора 10 исключает влияние низкоомной нагрузки йа эту цепь. Увеличение сопротивления в цепи эМиттера транзистора 3 уменьшает ток эмиттера практически до нуля, а следовательно и ток базы силового транзистора 2, т.е. регулирующий элемент 1 закрывается.

При изменении сопротивления резистора 13 меняется величина тока эмиттера транзистора 10, а так как

3 =g +д

КТ1О

r e3. д,в,З„,Э, соответственно ток эмиттера,коллектора и базы транзистора 10, или

737934

Формула изобретения

Э =3 +3 +Д э <» э ь бтз бтю i меняется величина тока эмиттера согласующего транзистора 3, при которой закрываются транзисторы 9 и 10, так как величина тока базы, при которой закрываются транзисторы 9 и 10, не зависит от величины сопротивления резисторов 12 и 13, а определяется параметрами транзистора 9. Ток кол- лектора согласующего транзистора 3 является базовым током силового транзистора 2, поэтому ток нагрузки равен

3 =э е =3 н 6та та IcT3 T2 r где 5| — ток базы транзистора 2;. коэфФициент усиления транзистора 2; ток коллектора транзистора

3, а так как

Д то н э 3 à 20

Следовательно, при изменении сопротивления резистора 13 изменяется величина тока нагрузки, при которой срабатывает элемент 8 защиты, т.е.

1»езисторы 12 и 13 определяют ток 25 срабатывания элемента 8 защиты.

Транзисторы 9 и 10 подключены друг к другу непосредственно, следо.вательно, они должны быть подобраны, т.е. иметь одинаковые параметры.

При работе транзисторов 9 и 10 на высоких температурах окружающей среды (более +30 С) увеличиваются обратные токи закрытых переходов, а так как ток коллектоРа тРанзистоРа 35

9 является базовым током транзистора

10, то это может привести к открыванию транзистора 10 и, следовательно, к открыванию силового транзистора 2, что дополнительно увеличивает 40 температуру перехода коллектор-база силового транзистора за счет рассеиваемой на нем мощности и может привести к тепловому пробою транзистора

2. Для уменьшения требований к подбору транзисторов 9.и 10 и увеличе- 45 ния диапазона рабочих температур параллельно переходу база-эмиттер транзистора 10 подключен резистор 14.

Подключение резистора 14 исключает . прохождение обратного тока коллекто-, 50 ра транзистора 9 через база-эмиттерный переход транзистора 10, т.е. исключает возможность открывания тран-зистора 10 при высоких температурах окружающей среды. Когда транзисторы 55

9 и 10 находятся в состоянии насы- . щения, часть коллекторного тока тран- зистора 9 проходит через резистор

14, что приводит к согласованию их режимов.

Резистор 14 может быть включен между базой транзистора 10 и общей шиной стабилизатора (на чертеже такой вариант включения показан пунктиром) .

После устранения перегрузки или короткого замыкания пусковая цепочка 11 вновь включает стабилизатор в нормальный режим работы.

При использовании предлагаемого стабилизатора упрощается схема и сокращается в два раза число резисторов элемента защиты, что влияет на надежность стабилизатора.

1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенный в выходную шину составной регулирующий эелемент на транзисторах разного типа проводимости, управляющей цепью подключенный к выходу усилителя постоянного тока, входом соединенного с выходом сравнивающего блока, входы которого подключены к выходам делителя выходного напряжения и источника опорного напря жения, входами подключенных к соот, ветствующим выходным выводам, и эле мент защиты, выполненный иэ двух транзисторов разного типа проводимости, причем база первого транзистора соединена с эмиттером согласующего транзистора регулирующего элемента, эмиттер с выходным выводом стабилизатора, а база второго транзистора через пусковую цепочку соединена с входным выводом стабилизатора, о т-. л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, коллектор и база второго транзистора элемента защиты подключены к выводам первого транзистора соответственно: коллектор - к базе, база — к коллектору, а эмиттер второго транзистора через введенные ограничивающие резисторы подключен. к общей шине стабилизатора.

2. Стабилизатор по п.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что параллельно базо-эмиттерной цепи второго транзистора подключен резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9418845, кл. G 05 F 1/58,. 1972.

2.Авторское .свидетельство СССР по . заявке 92416083,кл.G 05 F 1/58,1976.

737934, Составитель С.Горбачева

Техред О.Легеза КорРектоР Г.Решетник

Редактор Е.Дорошенко

Заказ 2565/8 Тйраж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

l !

1

I