Резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республкк ()752288

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.78 (2! ) 2643340/24 — 07 с присоединением заявки М (28) П ри оритет (51)М. Кд.. 3

G 05 F 1/56

Государстввииый комитет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.07.80 Бюллетень .% 28

Дата опубликования описания 30 07 80 (53) УДК621316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения.

В.М.Лейко и С.И. Мигас (7!) Заявитель (54) РЕЗЕРВИРОВАННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам питания постоянного тока.

Известен резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два компенсационных стабилизатора, выполненных на регулирующих и согласующих транзисторах различного типа проводимости и включенных последовательно с нагрузкой, причем эмиттер согласующего транзистора первого стабилизатора и база согласующего транзистора второго стаби10 лизатора подключена к опорному стабилитрону, база согласующего транзистора первого стабилизатора соединена с делителем напряжения первого стабилизатора, а эмиттер согласующего транзис15 тора второго стабилизатора — с его делителем напряжения, выходные клеммы расположены между коллекторами регулирующих транзисторов !1).

Недостатками данного стабилизатора являются невозможность применения в системах питания с сетью постоянного тока или с централизованным выпрямителем из-за наличия регулирующих транзисторов в обоих шинах питания; отсутствие надежности запуска; низкая стабильность по цепи питания и току нагрузки из-за малого усиления цепи обратной связи; низкий КПД схемы при работе на большие токи нагрузки, когда регулирующие транзисторы необходимо выполнять в виде составных транзисторов, а использовать различные номиналы напряжения питания оконечного и предоконечного транзисторов в схеме данной структуры нет возможности.

Наиболее близким к изобретению является стабилизатор, содержащий два последовательно соединенных силовых транзистора, включенных между первой клеммой источника питания и выходной клеммой, и два блока управления, каждый из которых подключен первым входом ко второй клемме источника питания, вторым — к общей шине и третьим — к среднему выводу соответствующего реэистивного делителя, подсоединенного между выходной клеммой и общей шиной, а выходом к базе соответствующего силового транзистора и включает в себя. токостабилизирующий двухполюсник, согласующий транзистор и усилитель

752288

3 обратной связи, причем согласующий транзистор подключен между первым входом и выходом блока управления, а управляющим электродом — к выходу усилителя обратной связи, первый вход которого соединен с вторым, а второй — с третьими входами блока управления, а токостабилизирующий двухпо люсник включен между первым входом блока управления и выходом усилителя обратной

Связи 121, 10

Данному устройству присуща недостаточная надежность. Это связано с тем, что при снижении напряжения коллектора первого силового транзистора ниже величины, равной разности напряжения коллекторов согласующих транзисторов, 15

Ф ° минус минимальное падение напряжения на токостабилиэирующем двухполюснике, минус падение напряжения на кереходе база-эмиттер согласующего транзистора, что возможно при колебаниях сетевого напряжения и при переходных 20 процессах, либо при обрывах в силовой цепи от источника питания до коллектора второго силового транзистора, согласующие транзисторы начинают работать на нагрузку, что приводит I к выходу их из строя. 25

Кроме того затруднена настройка стабилизатора, так как схема не допускает работу второго силового транзистора в режиме насыщения из-за перегрузки его согласующего

30 транзистора и, таким образом, обязательно первый силовой транзистор должен работать на границе насыщения, а второй транзистор— в линейном. Вследствие этого при настройке необходимо сначала настроить второй стабили35 затор, а затем первый, причем для надежности номинал напряжения второго должен быть несколько ниже, чем номинал первого стабилизатора.

Цель изобретения — повышение надежности

40 и упрощение настройки.

Указанная цель достигается тем, что в резервированный стабилизато11 напряжения постоянного тока введены два дополнительных транзистора с двумя датчиками тока, каждый из которых подключен параллельно переходу базаэмиттер соответствующего дополнительного транзистора эмиттер которого подсоединен к

50 управляющему электроду соответствующего силового транзистора, база — к выходу соответствующего блока управления, и коллектор— к управляющему электроду согласующего транзистора этого же блока управления, при этом

55 все транзисторы одного типа проводимости.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема резервированного стабилизатора напряжения постоянного тока.

Стабилизатор содержит два последовательно соединенных силовых транзистора 1, 2, включенных между первой клеммой источника 3 питания и выходной клеммой, подсоединенной к нагрузке 4, и два блока 5 и 6 управления, каждый из которых подключен первым входом к второй клемме источника 3 питания вторым — к общей шине, а третьим — к среднему выводу соответствующего резистивного делителя 7, 8, подсоединенного параллельно нагрузке 4. Каждый блок 5 (6) управления включает в себя токостабилизирующий двухполюсник 9(10), согласующий транзистор

ll(12) и усилитель обратной связи 13(14), причем согласующий транзистор 11(12) подключен между первым входом и выходом бло ка управления 5(6), а управляющим электродом — к выходу усилителя обратной связи 13(14), первый вход которого соединен с вторым, а второй — с третьим входами блока 5(6) управления, а токостабилизирующий двухполюсник 9(10) включен между первым входом блока управления и выходом усилителя обратной связи 13(14). Базо-змиттерные переходы дополнительных транзисторов 15, 16 зашунтированы датчиками 17 и 18 тока, подключенными между управляющими электродами соответствующих силовых транзисторов и выходами блоков управления, причем коллекторы дополнительных транзисторов 15, 16 соединены с управляющими электродами соответствующих согласующих транзисторов 11, 12.

В резервированном стабилизаторе напряжения постоянного тока возможнь| два режима рабо.ты: при выполнении указанного ограничения на напряжения на коллекторах транзисторов 1, 11, 12 и при напряжении на коллекторе -транзистора 1 ниже указанной величины, но не ниже минимально необходимой величины для обеспечения стабилизаций выходного напряжения.

В первом режиме устройство работает следующим образом, Транзистор 2, блок б управления и делитель

7, представляют собой обычный линейный стабилизатор с раздельным питанием блока управления и силовой цепи, работающий в линейном режиме и обеспечивающий стабилизацию выходного напряжения на заданном уровне. Датчик

18 тока выбирают таким образом, чтобы при номинальной нагрузке и минимальном коэффициенте усиления транзистора 2, транзистор 16 был заперт. Транзистор 1, блок 5 управления и делитель & также представляют собой линейный стабилизатор, настроенный на выходное напряжение, несколько большее, чем напряжение основного стабилизатора. Вследствие этого о транзистор 1 работает как змиттерный повто752288 ритель и падение напряжения на нем определяется величиной напряжения на его коллекто ре, минимальным падением напряжения HR стабилизаторе 9 тока, переходе база-эмиттер транзистора 11, на датчике 17 тока, не превышающем в этом режиме величины 0,2 — 0,3 В, и на переходе база-эмиттер транзистора 1, что в сумме составляет минимум 3 — 4 В. Транзис тор 15 при этом заперт.

При пробое транзистора 2 или отказах эле- 1О ментов в блоке 6 управления, приводящих к насыщению транзистора 2, переходит в линейный режим стабилизатор на элементах 1, 5, 8, 9, 11, поддерживая на нагрузке 4 заранее установленный номинал напряжения. !5

Повышение надежности функционирования устройства в этом режиме достигается тем, что при обрыве силового провода на участке от источника 3 питания до коллектора транзистора 1 возрастают токи через датчики 17 20 и 18 тока в 2 — 3 раза против номинальных, отпираются транзисторы 15, 16, они отбирают почти весь ток стабилизаторов 9 и 10 тока, транзисторы 11 и 12 подзапираются, что приводит к ограничению токов через них и защите их от выхода из строя.

Во втором режиме устройство работает следующим образом.

Основной стабилизатор на элементах 2, 6, 10, 12, 7, 16, 18 работает так же, как и в 30 предыдущем случае.

Если разность потенциалов коллекторов транзисторов 1 и 11 оказывается больше, чем падение напряжения на стабилизаторе 9 тока плюс падение напряжения на переходе базаэмиттер транзистора 11, плюс номинальное падение напряжения на датчике тока 17, начинает возрастать ток через последний до тех пор, пока не откроется транзистор 15 и почти весь ток стабилизатора 9 тока не начнет проходить 40 через него, а не поступать в базу согласующего транзистора 11. За счет этого транзистор 11 подзапирается и на нем падает излишек напряжения. Этот режим работы автоматически обеспечивается при всех возможных в устрой- 45 стае токах нагрузки, температуре, разбросах коэффициентов усиления транзисторов 1, 11, 15.

Величина резистора 17 выбирается из тех же соображений, что и резистора 18, т.е. при идентичных транзисторах они равны. При этом очевидно, что величина тока через резистор 17 в этом режиме определяется напряжением отпирания транзистора 15 и величиной резистора 17, в то время как ток через резистор

18 зависит только от тока нагрузки, коэффициентов усиления транзисторов 2, 12 и тока стабилизатора 10 тока.

При пробое транзистора 2 или отказах эле. ментов в блоке 6 управления, приводящих к насыщению транзистора 2, переходит в линейный режим стабилизатор на элементах 1, 5, 8, 15, 17. При этом ток через резистор 17 уменьшается настолько, что транзистор 15 запирается и не влияет на работу стабилизатора. Ток же через резистор 18 возрастает, отпирается транзистор 16, защищая блок 6 управления от перегрузки.

Напряжение на нагрузке 4 при:этом может быть как очень близким к исходному,, таки отличным от него, что зависит от установки потенциометра 8. При обрыве силовой цепи или снижении напряжения коллектора транзистора 1 ниже величины, обеспечивающей стабилизацию выходного напряжения, работа устройства идентична работе в первом режиме в случае обрыва силового провода.

Если происходит пробой транзистора 1 или отказы в блоке 5 управления, приводящие к насыщению транзистора 1, это никак не сказывается на работе второго стабилизатора.

В предлагаемом устройстве существенно облегчена настройка, так как функции первого и второго стабилизаторов можно поменять местами. Тогда транзистор 1 в исходном состоянии работает в линейном режиме, а транзистор 2 — на границе насыщения, излишек же напряжения падает на транзисторе 12 за счет его подзапирания транзистором 16, Формула изобретения

Резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два последовательно соединенных силовых транзистора, включенных между первой входнои клеммой и выходной клеммой, и два блока управления, каждый из которых подключен первым входом к второй входной клемме, вторым — к общей шине и третьим — к среднему выводу соответствующего реэистивного делителя, подключенного между выходной клеммой и общей шиной, и включает в себя токостабилизирующий двухполюсник, согласующий транзистор и усилитель обратной связи, причем согласующий транзистор подключен между первым входом и выходом блока управления, а управляющим электродом — к выходу усилителя обрат.ной связи, первый вход которого соединен с вторым, а второй — с третьим входами блока управления, а токостабилизирующий двухполюсник включен между первым входом блока управления и выходом усилителя обратной связи, отличающийся тем,что, с целью повышения надежности и упрощения

752288 8 х этом все транзисторы одного типа проводимости.

I

Составитель 10. Опадчий

Техред Ж. Кастелевич

Редактор Л. Алексеенко

Корректор Н. Григорук

Заказ 4742/6

Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 настройки, в него введены два дополнительны транзистора с двумя датчикалги тока, каждый иэ которых подключен параллельно переходу база-эмиттер соответствующего дополнительного транзистора, эмиттер которого подсоединен к управляющему электроду соответствующего силового транзистора, база — к выходу соответствующего блока управления, и коллектор к управляющему электроду согласующего транзистора этого же блока управления, при

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 406192, кл, G 05 F 1/56, 1973.

2. Лейко В. М., Мигас С. И., Дмитрян В. В.

Источник питания. "Обмен опытом в радио10 промышленности", 1978, No 3.