Стабилизатор постоянного напряжения

 

ОП ИСАЫИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиив

Социалистических

Республик

<щ 917184 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 04.06.80 (21) 2934441/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (28) Приоритет (51) М. Кл.

G 05 F 1/58

1Ьвударатааный кевпет

CCCP ве двяан изоаретеааа н вткрытвй

/ Опубликовано 30.03.82. Б оллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 30.03.82 (53) УДК 621.316..722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Троицкий, В. Н. Пережогин имофеева (71) Заявитель

Производственно-техническое об (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к стабилизированным источникам электропитания, Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, выходной и входной транзисторы, стабилитрон, делитель выходного напряжения (т).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, коллектором к выходному выводу, базой через резистор к коллектору выходного усилительного транзистора, база которого непосредственно, а эмиттер через резистор соединены соответственно,с коллектором и змиттером входного усилительного транзистора, который подключен коллектором через резистор к входному. выводу, змиттером через стабилнтрон с резистором к общему выводу, а базой к делителю выходного напряжения блок запуска 121.

Недостатками устройств является низкая надежность иэ-за отсутствия защиты от нерегруэки.

Цель изобретения — повышение надежности стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного тока введены потенциометр и защитный транзистор, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно, к эмиттеру и базе регулирующего транзистора, а база — к среднему выводу потенцнометра, крайние выводы которого подключены к эмиттеру регулирующего и тв:коллектору выходного усилительного транзисторов и к выходу блока запуска, входами подключенного к входным выводам.

Принципиальная электрическая схема стабили9атора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Стабилизатор содержит последовательный регулирующий транзистор 1, включенный по схеме с общим эмиттером, т.е. с нагрузкой в цепи коллектора. При больших токах нагрузки он может быть выполнен по схеме составного транзистора. Его база через токоизмерительный резистор 2 подключена к коллектору выходного усилительного транзистора 3, 184

3 917 входящего в состав усилителя обратной связи, делитель 4 выходного напряжения входной усилительный транзистор 5 и стабилитрон 6.

Параллельно переходу база-змиттер транзистора 1 подключен переход коллектор-эмиттер защитного транзистора 7. Суммарное падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 1 и резистора 2, через потенцисметр регулировки защиты 8 подается на базу транзистора 7. Выход блока 9 запуска подключен к базе этого транзистора. В цепь эмиттера транзистора 3 введен резистор 10, повыпри перекомпенсации и растяжки фронта нарастания опорного и выходного напряжения при включении. Указанное приращение опор. ного напряжения при полной компенсации обеспечивает стабильность выходного напряжения при значительных изменениях тока нагрузки, а при перекомпенсации, устанавливаемой резистором 11, даже увеличение выходного напряжения с ростом тока нагрузки.

При этом следует отметить, что стабилизатору свойственна определенная инерция при резких изменениях тока нагрузки, а черезмершающии входное сопротивление и ограничиваю ший ток и рассеиваемую мощность этого каскада. Последовательно со стабилитроном 6 включен резистор 11 положительной .обратной связи по току, регулирующий динамическое сопротивление источника опорного напряжения, содержащего также блокирующий конденсатор 12, который устраняет самовозбуждение и растягивает фронт нарастания опорного и выходного напряжений при включении. Переход база-змиттер транзистора 5 встречно зашунтирован разрядным диодом 13, защищающим переход от пробоя и ускоряющим .разряд конденсатора 12 при отключении ста билизатора. Транзистор 5 питается от входного напряжения через нагрузочный резистор 14 и фильтр, состоящий из диода 15 и конденсатора 16.

Стабилизатор работает следующим образом.

После включения конденсатор 12 заряжен до уровня опорного напряжения на стабилитроне 6 и резисторе 11, которое сравнивается с частью выходного напряжения, снимаемого делителя 4, на переходе база-эмиттер транзистора 5, коллекторный (и эмиттерный) токи которого выбираются меньшими, чем токи транзистора 3, Без учета влияния динамического сопротивления источника опорного напряжения стабилизатор работает как обычный статический регулятор, поддерживая заданный уровень выходного напряжения с определенной ошибкой, обусловленной конечной величиной коэффициента стабилизации и низкими входными сопротивлениями транзисторов.

Регулируемое резистором 11 динамическое сопротивление источника опорного напряжения позволяет произвести полную компенсацию и даже перекомпенсацию ошибки рассогласования. Происходит это благодаря образованию на динамическом сопротивлении падения напряжения от эмиттериого тока транзистора

3, пропорционального току нагрузки. Приращение опорного напряжения пропорционально приращению тока нагрузки, но несколько отстает от него во времени благодаря конденсатору 12, применение которого необходимо для обеспечения устойчивости стабилизатора ная перекомпенсация приводит к самовозбуждению. Фильтр на диоде 15 и конденсаторе 16 обеспечивает питание транзистора 5 через резистор 14 вспомогательным напряжением, приблизительно равным амплитуде входного напряжения и имеющим низкий уровень пульсаций, что способствует снижению уровня пульсаций выходного напряжения.

При номинальных токах нагрузки транзистор 7 закрыт. При увеличении тока нагрузки до заданной величины срабатывания зашиты напряжение на выходе потенциометра

8 достигает величины, при которой транзистор 7 открывается. Происходит перераспределение тока коллектора транзистора 3 между транзисторами 7 и 1, причем базовый ток последнего уменьшается, что приводит к уменьшению тока нагрузки и падению выходного напряжения.

Усилитель обратной связи стремится скомпенсировать это падение увеличением коллекторного тока транзистора 3, что приводит к еще большему открыванию транзистора 7 и запиранию транзистора 1. Процесс развивается лавиннообразно и в результате транзистора 7 открывается до насыщения, степень которого определяется величиной резистора 2.

Транзистор 1 запирается, и выходное напряжение стабилизатора падает до величины, близкой к нулю. Защита срабатывает также при снижении входного напряжения до величины, близкой к выходному, например, при возрастании пульсаций входного напряжения.

Механизм работы, защиты при этом аналогичен работе при перегрузке. Блок 9 периодически отключает защиту, шуитируя базу транзистора 7 короткими импульсами. На работу

Ю стобилизатора в нормальном режиме это ие оказывает влияния. При сохранении перегрузки после окончания импульса с блока 9 защита каждый раз включается. Если перегрузка ликвидировша, то первым же импульсом запуска стабилизатор включается в работу.

SS

Блок 9 представляет собой в этом случае генератор коротких импульсов, например блокинг-генератор. В случае, если необходимо, чтобы стабилизатор оставался выключенным и

ВНИИПИ Заказ 1889/69 Тираж 908 Подписное

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

5 после устранения перегрузки, блок 9 заменяется кнопкой пуска или отсутствует совсем.

При отключении входного напряжения все транзисторы обесточиваются, конденсатор 12 разряжается через диод 13 и делитель 4, и устройство готово к включению. При включении входного напряжения конденсатор 12 затягивает фронт нарастания опорного и вы ходного напряжений, в результате выходной пусковой ток даже при значительной емкости нагрузки не достигает критического зна. чения, и защита не срабатывает.

Формула изобретения (Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, коллектором к выходному выводам, базой через резистор к коллектору выходного усилительного транзистора, база которого непосредственно, а эмиттер через резистор соединены соответственно

917184 6 с коллектором и эмиттером входного усилительного транзистора, который подключен коллектором через резистор к входному выводу, эмиттером через стабилитрон с ре5 зистором — к общему выводу, а базой— к делителю выходного напряжения, блок запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены потенциометр и защитный транзистор, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно к эмиттеру и базе регулирующего транзистора, а база — к среднему выводу потенциометра, крайние выводы которого подключены к эмиттеру регули15 рующего и коллектору выходного усилительного транзисторов, и к выходу блока запуска, входами подключенного к входным выводам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ELEKTR0NIK, 1977, N 3, с. 66 — 66.

2. Электронная техника в автоматике.

"Сов. радио"., 1971, вът. 2. с. 152 — 155, рис.1.