Непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03. 07. 81 (21) 3310818/24-07 ($g) М. Кд.> с присоединением заявки ¹G 05 F 1/58
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 23.128? . Бюллетень ¹ 47
Дата опубликования описания 23, 12. 82
1531 УДК 6 21. 31б. .722.1 (088.8) (72) Автор изобретения
Ю. Н. Иуваев (71) Заявитель (54) НЕПРЕРЫВНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Изобретение относится к электро= технике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, Известен стабилизатор напряжения постоянного тока со схемой защиты, содержащий последовательный регулирующий транзистор, усилитель постоянного тока и дополнительный источник питания, используемый для питания усилителя и схемы защиты. Схема защиты включает в себя датчик тока нагрузки и два транзистора разного типа проводимости,,резисторы и RC-цепь задержки (1), Указанное устройство защиты имеет следующие недостатки: зависимость тока срабатывания защиты от температуры окружающей среды, невозможность
его использования при числе каскадов составного регулирующего транзистора меньше 4, так как при этом не обеспечивается полного и надежного запирания регулирующего элемента не обеспечение надежного эапирания транзистора защиты, подключенного к базе регулирующего транзистора, так как на базу этого транзистора защиты не подается запирающее смещение, низкую помехозащищенность от различных всплесков питающего напряжения (дает ложные срабатывания), причем ток срабатывания защиты зависит от величины напряжения питающей сети;, непригодность для стабилизаторов, в которых требуется регулировка напряжения в широких пределах.
Наиболее близким техническим ре шением к данному изобретению является непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин стабилизатора, источник опорного напряжения на первом стабилитроне, анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифференциальный усилитель постоян-, ного тока, один вход которого соединен со средней точкой делителя выходного напряжения, другой вход подклю-. чен к выходному выводу, а выход усилителя постоянного тока подключен к управляющему входу регулирующего элемента, блок защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состоящий из датчика тока нагрузки, включенного между регулирующим элементом и выходным выводом стабилизатора, двух
983684
Второй делитель напряжения защиты включен между выходом усилителя постоянного тока и анодом второго стабилитрона.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема непрерывного стабилизатора напряжения на фиг. 2 — его вариант.
Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на проходном 2 и собО транзисторов защиты эмиттер перного иэ которых подключен к выходному выводу стабилизатора, à его база связана со средней то кой первого делителя напряжения защиты, соединенного с анодом второго стабилитрона, катод которого подключен к выходному выво ду стабилизатора, второго делитетр напряжения защиты и конденсатора L 23.
Известный стабилизатор имеет тот недостаток, что не обеспечивает под- 10 эапирания регулирующего элемента сразу при возникновении кратковременных перегрузок, без "опрокидывания", так как упранляюцие переходы транзисторов защиты эашунтированы конденсатором. При отсутствии укаэанного конденсатора схема защиты срабатывает при кратковременных перегрузках. Это снижает надежность стабилизатора„ так как возможны выходы из строя регулирующего транзистора при кратковременных, но значительных по величине перегрузках по току, а также снижает эффективность схемы защиты от кратковременных перегрузок. по току и корот-. ких замыканий.
Цель изобретения — повышение надежности стабилизатора и эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий.
Эта цель достигается тем, что в непрерывном стабилизаторе напряжения постоянного тока коллектор второго транзистора защиты одного типа проводимости с первым транэисторогл защиты через первый введенный резистор подключен к катоду первого стабилитрона, эмиттер второго транзистора защиты соединен с базой первого TpcLHэистора защиты, а база второго транзистора защиты через второй введен- 40 ный резистор подключена к средней точке второго делителя напряжения защиты, включенного между катодом первого стабилитрона и общей шиной стабилизатора, а к средней точке второ- 45 го делителя напряжения защиты подключен один вывод конденсатора, другой вывод которого подключен к аноду второго стабилитрона, кроме того, коллектор первого транзистора защиты соединен с управляющим входом регулирующего элемента, aего база подключена к средней точке первого делителя напряжения защиты через третий введенный резистор. 55 гласующем 3 транзисторах, включенный последовательно н выходную шину стабилизатора, источник опорного напряжения на первом стабилитроне 4, анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифференциальный усилитель 5 постоянного тока, один вход которого соединен со сред-, ней точкой делителя 6 выходного напряжения, включенного между катодом первого стабилитрона 4 и общей шиной стабилизатора, другой вход усилителя 5 подключен к упомянутому выходному выводу, а выход усилителя 5 постоянного тока через резистор 7 подключен к входу регулирующего элемента 1, т.е. к базе согласующего транзистора 3, устройство 8 защиты от перегрузок по току и коротких загс.иканий, в состав которого входят датчик 9 тока нагрузки, включенный между регулирующим элементом 1 и выходным выводом стабилизатора, два транзистора 10 и 11 защиты одного типа проводимости, эмиттер первого транзистора 10 защиты подключен к выходному выводу стабилизатора, его коллектор соединен с входом регулирующего элемента 1, т.е. с базой согласующего транзистора 3, а база первого транзистора. защиты через резистор 12 подключена к средней точке первого делителя 13 напряжения защиты, включенного между базой проходного транзистора 2 и анодом второго стабилирона 14, катод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, коллектор второго транзистора 11 защиты через резистор 15 подключен к катоцу первого стабилитрона 4, эмиттер второго транзистора 11 защиты соединен с базой первого транзистора 10 защиты, а база второго транзистора 11 защиты через резистор 16 подключена к средней точке второго делителя напряжения зациты на резисторах 17 и 18, включенного между катодом первого стабилитрона 4 и общей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делителя напряжения защиты на резисторах 17 и 18 подключен один вывод конденсатора 19, другой вывод которого соединен с анодом второго стабилитрона 14. Питание стабилитронов 4 и 14 производится от дополнительного источника питания с напряжением одоп.
Стабилизатор работает следующим образом.
При нормальном режиме работы стабилизатора напряжение, прикладываемое к переходу змиттер-база транзистора 10, выбирается такой величины, чтобы транзистор 10 был заперт. Аналогично резисторы 17 и 18 второго делителя напряжения защиты выбираются такой величины, чтобы потенциал
983684 базы транзистора 11 был ниже, чем потенциал его эмиттера, При этом к переходу эмиттер-база транзистора 11 прикладывается напряжение обратной полярности, и транзистор 11 надежно заперт.При кратковременной перегрузке стабилизатора по току (например, при, его включении) напряжение на датчике 9 тока увеличивается, транзистор
10 открывается, подзапирает регулирующий элемент 1 и выходное напряжение стабилизатора резко понижается. При этом, из-за наличия конденсатора 19, транзистор 11 закрыт и при окончании кратковременной перегрузки схема возвращается в исходное состояние.
При длительной перегрузке — о току или длительном коротком замыкании, вследствие снижения выходного напряжения стабилизатора, конденсатор 19 начинает заряжаться. ПОтентти тл базы транзистора 11 повышается в та время, ! как потенциал его эмиттера остается постоянным, и транзистор 11 открывается. Схема опрокидывается". При этом оба транзистора оказываются. во вклюЧенном состоянии, так как -..ранзистор 10 полностью откр:::=естся : †.:1ит-. терным током транзистора. 11. Открытый транзистор 10 шунтирует переходы эмиттер-база проходного 2 и.согласующего 3 транзисторов, Регулирующий элемент 1 полностью запирается и напряжение на нагрузке становтлтся равным нулю. Транзистор 11 при этом открыт током, протекающим через резистор 17.
Для возврата устройства защиты в исходное состояние после устране! ния неисправности необходимо на короткое время выключить, а затем повторно включить стабилизатор.
И этой схеме постоянная времени
RC-цепи и слепавательна. время задержки "опрокидывания" схемы зашиты могут быть выбоаны сколь угодна боль шими без существенного увеличения емкости конденсатора 19, так как резисторы 16-18, определяющие постоянную времени цепи задержки, могут быть очень высокоомными вследствие того, что по ним протекает весьма небольшой ток базы транзистора 11, который составляет единицы микроампер
Например, при испытаниях макета, при увеличении емкости конденсатора 19 до 33 мкФ время задержки увеличивается до 5 с. Указанная задержка при
"опрокидывании" схемы защиты является неопасной для регулирующега элемента 1, так как при открывании транзистора 10 регулируюттий элемент 1 подзапирается и ограничивает ток перегрузки.
Отличие стабилизатора, схема ка тарого представлена на фиг. 2, заключается в тбм, что второй делитель напряжения защиты на резисторах 17 и 18 подключен между выходом усилителя 5 постоянного тока и анодом второго стабилитрана 14. Это позволяет устранить связь резистора 18 с общей шиной стабилизатора и упростить схему стабилизатора, рассчитанного на выходное напряжение, изменяющееся в широких пределах.
1О
Стабилизатор (фиг, 2) работает аналогично. Отличие в его работе заключается в там, что конденсатор 19 заряжается вследствие увеличения напряжения на выходе усилителя 5 постоянного тока при запирании регулирующего элемента 1.
Нсполт-.занан;Ie изобретения позваЛИТ y,36ËÈ×H I 3 а1 1НТЫ ОT !iX Л тт О,,< С:=. T - QB CC I<7HTI z "-:ТО ГтаВ1а<1аЕТ:--.,.;тттзк-.и-:.:- ОСТЬ yQTpO! СТВа За<-11ттт.». < Q " - т1ЗО ОЕTc т- " = Х-:Зii<-;=:: —: К т C. Tт; ттт:тИЗ 7 .Ота Н; ЛРЯВ Отт1< :. 11„. 13;,Õ I .НH Qтcii 1-.. НТ ат а т .т тат<. itic гр т тт т Tj .\ ;: . )тат т-<т11:ттЛЕН т. -;:...—.,-т -:-,", т-, —.,; - —,- -;-.,-;- -.. °;;: -,а 35 тора, д;1,:тере1. цтлач-.;::...-:-;,.=;...:. .- а. .ь ттоCTОЯНт1ОГО О <а т ОД ill . ХО - 1 ОТОРО1 О соединен са сред .e ::: :ачт<ай;.;зл»нтеля З-:тХОЦ;-Oi О -таili. г;.E: - .—,,;- -т"ай ГХОЦ т Сдт»Л тт таH К уттаьптнтт TQ i т «тгтHQI I)* 4Q выводу, а выход усттлтлтеля постоянного така подключен -; у ipавляющему ВХОД рЕГi, Л 1ру1.,;т.;ЕГО ЗЛЕ. 1Е ЛТ."., блок защиты От перегрузок па таку и карат <т та.: а Гт 1 рых падт H i7 I. «HИя З г".:1 Tcl, саелине —. Нага с анода. :1 втОВОГО ста ттл . »ioH
КОТОРОГО ПОДКЛК тл — H К ВттХОДНОМ ВЫВОду стаб IIII ПЕР ГРУЗОК вЂ :. :O:т. и КОРОТКИХ Заттт-тканий, =, I. =-Кта;-::,тарага тр пэистара ЗаЦИТ11 Одттна!<СВОГО THПа ПРОВОДИМОСТИ с первьгл транзисторам защиты через ПЕРВЫЙ ВВЕДЕНН1ттй РЕЗИСТОР ПОДКЛЮЧЕН c T 7 6» .II H т Р О н а, 65.тер втарага тра-:зи тара за<титы са983684 единен с базой первого транзистора защиты, а база второго транзистора защиты через второй введенный резистор подключена к средней точке вто1 рого делителя напряжения защиты включенного между катодом первого стабилитрона и общей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делителя напряжения защиты подключен один вывод конденсатора, другой вывод кото рого соединен с анодом второго стабиле- о литрона, кроме того, коллектор первого тоанзистооа зашиты соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а его база подключена к 15 средней точке первого делителя на= пряжения защиты через третий введенный резистор. 2. Стабилизатор по и. 1, о т л ич а ю tq и и с я тем, что второй делитель напряжения защиты включен между выходом усилителя постоянного тока и анодом второго стабилитрона ° Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ Р 1.513,287, кл. 21 С 68/50, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР 9 650064, кл. G 05 F 1/58, 1975. 983684 Составитель С. Горбачева Редактор A. Козориз Техред A.Áàáèíåö Корректор Н. Буряк Заказ 9922/57 . Тираж 914 Подписное ЬНИИПИ 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
