Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик пп983678 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06. 07 ° 81(21) 3311665 4 07

Р )М К з

G 05 F 1/56 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,12.82, Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23.12.82 (И1УДК 621 ° 316. .722.1(088.8) В. Д. Бобков, С. Н. Коляго, В. Д. Лютый;и И. Н;-Троян (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различных радиотехнических устройств.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием,содержащий основной и дополнительных и N запирающих транзисторов. Коллекторы регулирующих транзисторов подключены к основному и N дополнительным источникам питания, а эмиттеры — к одной из выходных клемм. Запирающие транзисторы подключены эмиттерами к базам основного и И-1 дополнительных транзисторов, базами — через резисторы к коллекторам основного и N-1 дополнительных транзисторов, а коллекторами— к точкам соединения диодов последовательной цепочки, включенной между блоком управления и базой N-го дополнительного транзистора f 1).

Йедостатком такого стабилизатора . является то, что он сложен в регулировке и настройке иэ-за критичности схемы к коэффициенту усиления регулирующих транзисторов. Кроме того, в укаэанной схеме всегда существует возможность открывания всех регули- рующих транзисторов через резисторы и эмиттерные переходы запирающих транзисторов. Вышеизложенное требует подбора этих резисторов или выполнения запирающих транзисторов составными, Известна стабилизированная система питания напряжением постоянного тока, содержащая непрерывным стабилизатор напряжения, Ы последовательно включенных нестабилизированных источников питания, вывод одного из которых, с меньшим напряжением, подкличен к входу непрерывного стабилизатора, а выводы остальных источников питания подключены к входу непрерывного стабилизатора через диод и через коллекторно-эмиттерный переход соответствующего предварительного регулирующего транзистора, и цепь из

N-1 последовательно включенных стабисторов, причем один крайний вывод укаэанной цепи соединен с одним из выводов дополнительного источника питания и выходной клеммой, а другие выводы стабйсторов подключены через резисторы к другому выводу дополнительного источника и непосредственно к базам соответствующих предварительных регулирующих транзисторов, при этом база предварительного регу983678 лирующего транзистора с большим напряжением подключена к выводу стабистора с меньшим напряжением t 21.

Недостатком такой системы является наличие в силовой цепи двух регулирующих транзисторов — основного регулирующего и предварительного регулирующего. Это привоцит к увеличению падения напряжения на регулирующих элементах системы и, следовательно, к уменьшению КПД.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий основной и

Nдополнительны:х источников напряжения, основной и М дополнительных ре гулирующих транзисторов, N запирающих транзисторов, Базы основного и дополнительных регулирующих транзисторов через резисторы подключены к выходу блока управления, эмиттеры запирающих транзисторов соединены с эмиттерами, а коллекторы — с базами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, при этом база каждого из запирающих транзисторов через резистор подключена к коллектору предыдущего регулирующего транзистора, а переходы коллекторбаза всех запирающих транзисторов эашунтированы конденсаторами P 3).

Недостатком такого стабилизатора является то, что от блока управления потребляется повышенный ток, который равен сумме токов, протекающих одновременно через все базовые резисторы регулирующих транзисторов независимо от того, какой из регулирующих транзисторов выполняет функцию регулирования. Особенно это сказывается когда напряжение всех источников максимально. Это приводит к увеличению мощности, потребляемой от источников напряжения, т.е. к умейьшению КПЛ стабилизатора.

Пель иэобюетения — повышение КПЛ.

Поставленная цель достигается тем что в стабилизатою напюяжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий блок управления, входом подключенный к выходным выводам стабилизатора, основной и И дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы которых соединены с выводами для подключения основного и N дополнительных источников напряжения, а эмиттеры соединены с одним из выходных выводов, Х запирающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с змиттерами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, а базы через резисторы подключены к коллекторам предыдущих регулирующих транзисторов, причем переходы коллектор-база запирающих транзисторов зашунтированы конденсаторами, введены N отключающих транзисторов, эмиттеры которых подключены к базам соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы и базы через резисторы — к коллекторам соответствующих запирающих транзисторов, а выход блока управления

60 чающих транзисторов.

На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующие транзисторы: основной 1, дополнительные 2-4, запирающие 5-7, отключающие транзисторы 8-10, резисторы

11-27, блок 28 управления, источники напряжения: основной 29, дополнительные 30-32, конденсаторы 33-35. Регулирующие транзисторы и блок управления составляет замкнутый контур peryлирования, поддерживающий выходное напряжение стабилизатора неизменным, Сущность работы стабилизатора состоит в том, что ток нагрузки пропускает тот регулирующий транзистор, на коллекторе которого имеется минимальное напряжение относительно эмиттера.

При изменении напряжения источников

29-32 ток нагрузки стабилизатора в определенные моменты плавно переходит от одного регулирующего транзистора к другому. При максимальном напряжении источников 29-32 ток нагрузки пропускает только транзистор 1, в цепи базы которого протекает ток от блока 28 управления через резистор 12. Запирающие транзисторы 5-7 открываются через резисторы 11, 17 и 22 напряжением, которое падает на соответствующих регулирующих транзисторах. Открытые транзисторы 5-7 шунтируют ток баэ отключающих транзисторов 8-10. Транзисторы 8-10 закрыты и ток в цепях без регулирующих транзисторов 2-4 от блока управления 28 равен нулю. По мере снижения напряжения источников 29-32 напряжение на коллекторе транзистора 1 приближается к нулю, при этом уменьшается ток базы транзистора 5, он выходит из насыщения и закрывается. В цепи базы отключающего транзистора 8 появляется ток. Он открывается и в режим регулирования входит транзистор

2. При дальнейшем уменьшении напряжения функция регулирования переходит к транзисторам 3 и 4. Процессы, происходящие при этом в схеме, аналогичны вышеописанным. Резисторы 18, 23 и 27 обеспечивают надежное запирание транзисторов 2-4 соответственно при отсутствии базовых токов транзисторов 2-4. Конденсаторы 33-35 слу>кат для уменьшения переменной составляющей на выходе стабилизатора при переходе функции регулирования от одного регулирующего транзистора к другому, через резисторы — к коллекторам отклю983678

При максимальном входном напряже,нии, когда функцию регулирования выполняет транзистор 1, через резистор

12 от блока управления в цепь базы транзистора 1 протекает ток, равный .

Jq / p, где 3 - ток нагрузки, коэффициент усиления регулиру-. ющего транзистора.

При наличии отключающих транзисторов 8-10 через резисторы 16, 21>

26 протекает ток

- Н И р(К, +a ) где R — один из резисторов 16, 21 и 26

R — один из резисторов 15, 20

Ytt и 25.

Без отключающих транзисторов 8-10 через резисторы 16, 21 и 26 протекает ток 3н (p.

Ток, протекающий через резисторы

12, 16, 21 и 26 от блока управления, потребляется от суммы основного и всех дополнительных источников. Введение отключающих транзисторов позволяет уменьшить ток потребления от первичной сети, а следовательно, увеличить КПД стабилизатора. Макси мальный выигрыш в КПД получается при максимальном напряжении источников

29-32. При уменьшении напряжения сети, по мере перехода функции регулирования от транзистора 1 к транзисторам 2-4, ток через резисторы 16, 21 и 26 возрастает до величины Э ЦЬ, где Pi — коэффициент усиления транзисторов 2-4. При минимальном напряжении источников 29-32, когда функцию регулирования выполняет транзистор 4, КПД предложенной схемы равен КПД известной.

Экспериментальная проверка предложенного устройства была проведена на макете вторичного источника питания, В качестве основного и дополнительных источников напряжения i:спользовались выпрямленные напряжения нестабилизированного инвертора. Напряжение первичной сети изменялось от 22 до 32 В. Выходное напряжение инвертора стабилизировалось предлагаемым стабилизатором и равно 15 В при токе нагрузки 0,7 А. При напряженин сети.22, 28, 32 В КПД устройства равен 78%, 74% и 71% соответст-. венно. Вез,отключающих транзисторов

КПД устройства равен 78%, 72% и 68% соответственно.

Таким образом, введение отключающих транзисторов и резисторов способствует повышению КПД стабилизато ра.

t0

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулирова15 нием, содержащий блок управления, входом подключенный к выходным выводам стабилизатора, основной и N дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы которых соединены с выводами для подключения основного и N дополнительных источников напряжения, а змиттеры соединены с одним из выходных выводов, М запирающих транзисторов, эмиттеры которых со25 единены с эмиттерами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, а базы через резисторы подключены к коллекторам предыдущих регулирующих транзисторов, причем переходы коллектор — база запирающих транзисторов зашунтированы конденсаторами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения

КПД, в схему введены N îòêëþ÷àþùèõ транзисторов, эмиттеры которых подключены к базам соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы и базы через резисторы подключены к коллекторам соответствующих запирающих транзисторов, 4О а выход блока управления через резисторы подключен к коллекторам отключающих транзисторов.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 531140, кл. G 05 F 1/56, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 575634, кл, G 05 F 1/56, 1977.

50 3. Авторское свидетельство СССР

По заявке Р 2985308/24-07, кл. G 05 F 1/56, 24.09.80.

983678

Составитель О. Мецерякова

Редактор А. Козориз ТехредМ.Гергель Корректор Н. Буряк

Заказ 9922/57 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4