Стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от токовых перегрузок

 

Союз Советскня

Соцнаанстнчефкнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ИЗЛЬСТВУ (&t) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 230578 (Щ 2620511/24-07 (u>857952 (51)М. Кл 3

G 05 F 1/58 с и заявим ййГасударственный кеиятет

СССР яе делам нзебретеннй а открытия (23) Приоритет

Опубликовано 230881. Ьоллетень Не 31 (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) Дата опубликования описания 230881

P2) Авторы изобретения

О.Н. Мельников и Д.О. Иельников

Опытное производственно-техническое предприятие по созданию<наладке и внедрению средств и систем автоматизации прокатного и трубного производства

"Уралчерметавтоматика" (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ЗАЩИТОЙ 0Т БЛОКОВЫХ ПЕРЕГРУЗОК

Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике и предназначено для использования в блоках питания различной электрон:ой аппаратуры. Особенно целесообразно его применение в тех случаях, когда ток .нагрузки может изменяться в широких пределах (например для питания мощных усилителей низкой частоты). Изобретение может найти применение и в тех устройствах, где ранее установка стабилизаторов со схемой токовой защиты считалась нецелесообразной, например в преобразователях механических величин в электрические. 15

Известен стабилизатор напряжения постоянного. тока, имеющий защиту от токовых перегрузок, устройство защиты представляет собой отдельную 20 схему, либо воздействующую. на регулирующий транзистор стабилизатора, либо имеющую собственный ключевой элемент, датчиком тока нагрузки обычно служит ниэкоомное сопротивление, включенное в ее цепь. Падение напряжения на этом сопротивлении сравнивается с некоторой пороговой величиной. При превышении этой ве" личины схема защиты срабатывает и 30 отключает стабилизатор от нагрузки (1).

Стабилизаторы накряжения с защитой, построенной таким образом, оказываются в целом сравнительно сложными. Кроме того, на сопротивлении, включенном в цепь нагрузки, теряется некоторая часть входного напряжения стабилизатора (до 1 — 1,5 В) и рассеивается значительная мощность (что особенно существенно для стабилизаторов, рассчитанных на невысокое напряжение и большой ток). Наконец для приведения защитного устройства в исходное состояние необходимо кратковремнно отключать стабилизатор от сети.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от токовых перегрузок, содержащий регулирующий транзистор, соединенный эмиттером с входной клеюеой, управ» ляющий транзистор обратного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, и мостовую схему сравнения, плечи которой образованы стабилитроном и резисторами, при этом ее входная диагональ подключена к кол857952 лектору регулирующего транзистора и общей шине, а эмиттер — базовый переход управляющего транзистора подключен к выходной диагонали мостовой схемы (2).

В этом стабилизаторе схема защиты как таковая отсутствует ограничение тока нагрузки достигается благодаря оригинальному построению собственно стабилизирующей схемы. Однако ток короткого замыкания очень мал. В самом деле, когда напряжение, снимаемое с выходной диагонали мостовой схемы, меньше

0,3-0,6 В, транзисторы стабилизатора оказываются практически полностью закрытыми. Коллекторный ток регулирующегo транзистора может оказаться недостаточным даже для создания тех же 0,3-0,6 В на выходной диагонали мостовой схемы сравнения. Это значит, что на выходе стабилизатора даже при отключенной нагрузке не восстановится нормальное напряжение, т.е. схема в таком виде может оказаться неработоспособной.

Цель изобретения — расширение диапазона работы по току и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от токо-. вых перегрузок снабжен дополнительным источником опорного напряжения, включенным в контур, образованный переходом эмиттер — база управляющего транзистора и соединенными на общей шине резистивными плечами мостовой схемы сравнения.

На чертеже приведена схема пред-. лагаемого стабилизатора напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, подключенный эмиттером к входной клемме ст 5илизатора, а коллектором - к его выходной клемме. К выходу стабилизатора (между выходной и общей клеммами) подключена одной диагональю мостовая схема сравнения, обраэовачная резисторами

2, 3 и 4 и опорным стабилитроном 5, Во вторую диагональ схемы сравнения включен переход эмиттер -база управляющего транзистора б. его коллектор соединен с базой регулирующего транзистора 1. Дополнительный источник 7 опорного напряжения, образованный, например, последовательно соединенными диодами 8 и 9 и резистором 10 подпитки, включен между резистором 3 мостовой схемы сравнения и общей клеммой стабилизатора. Другой вывод резистора 10 подпитки соединен с входной клеммой стабилизатора.

В качестве источника 7 опорного напряжения может быть использован также реэистивный делитель напряжения.

Для стабилизации напряжения на источнике 7 между входной и общей

Ю

М

И

40 клеммой стабилизатора может быть (при необходимости) включена цепочка из последовательно соединенных резистора ll и стабилизатора 12 (на чертеже показаны пунктиром) °

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

Всякое изменение выходного напряжения через стабилитрон 5 полностью передается на эмиттер транзистора б, а на ez о базу (через резисторы

2 и 3) — лишь частично. Это приводит к изменению напряжения на эмиттерI ном переходе транзистора б и следовательно к изменению его базового тока.

При этом снижение выходного напряжения вызывает увеличение базового тока и наоборот. Изменение базового .тока транзистора б вызывает соответствующее изменение его коллекторного тока, который в свою очередь, протекая через эмиттерный переход транзистора l, управляет его коллекторным током. Новое значение коллекторного тока транзистора 1 восстанавливает нормальное напряжение на выходе стабилизатора.

Максимальный ток нагрузки стабилизатора определяется сопротивлением резистора 4 ° При некотором токе нагрузки эмиттерный ток транзистора б становится равным току, протекающему через резистор 4. При этом стабилитрон 5 закрывается. В этом режиме снижение выходного напряжения (вызванное дальнейшим ростом тока нагрузки) передается только на базу транзистора б н, закрывая его, приводит к уменьшению коллекторного тока транзистора 1, т..е. закрывание транзисторов 1 и 6 происходит лавинообразно, Ток, отдаваемый схемой в режйме короткого замыкания, определяется из следующих соотношений. Часть напряжения источника 7 (диодов 8 и 9) через делитель напряжения, образуемый резисторами 2 и 3, поступает на базу транзистора б, и за вычетом напряжения на его эмиттерном переходе прикладывается к резистору 4. Ток, протекающий прн этом через резистор

4, практически равен току базы транзистора 1, коллекторный ток которого определяется отсюда коэффициентом усиления транзистора.

Таким образом, предлагаемая схема позволяет получить любой по величине (s пределах от нуля до тока опрокидывания) ток короткого замыкания и при этом (в отличие от известного) увеличение тока короткого замыкания не приводит к появлению неуправляемого начального тока в режиме стабилизации.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока .с защитой от токовых пе857952

Составитель С. Ситко

Техред А. Бабинец Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Данкулич

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д. 4/5 мЮ в

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7242/77 регрузок, содержащий регулирующий транзистор, соединенный эмиттером с входной клеммой, управляющий транзистор обратного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, и мостовую схему сравнения, плечи кокорой образованы стабилитроном и резисторами, при этом ее входная диагональ подключена к коллектору регулирующего транзистора и общей шине, а эмиттер— базовый переход управляющего транзистора подключен к выходной диагонали мостовой схемы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ра<зиирения диапазона .работы по току и повышения надежности, он снабж н допол. нительным источником опорного напряжения, включенным в контур, образованный пеоеходом эмиттер — база управляющего транзистора и соединенными на общей шин резистивными плечами мостовой схемы сравнения °

Источники информации, l0 принятые во внимание при экспертизе

1. Радио, 1977, к 2, с. 46-48.

2. Радио, 1974, 9 10, с. 46-47.