СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G05F1/56 

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания аппаратуры различного назначения.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения с цепью запуска по а.с. 1335961, G05F 1/569 и а.с. 1527626, G05F 1/56. Недостатком известных стабилизаторов является сложность узла запуска, обусловленная необходимостью применения специального формирователя импульсов, выполняющего только функции запуска, что приводит к усложнению схемы стабилизатора.

Известны также стабилизаторы напряжения с цепью запуска по а.с. 1015362, G05F 1/58 и а.с. 1201819, G05F 1/569. Общим недостатком известных стабилизаторов являются дополнительные потери, снижающие кпд. В первом устройстве снижение кпд обусловлено включением дополнительного транзистора в другую силовую шину. Во втором стабилизаторе снижение кпд за счет тока, постоянно протекающего через резистивный делитель, включенный на входе стабилизатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 888097, G05F 1/58, принятый за прототип.

Схема стабилизатора-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - регулирующий элемент;

2 - входная шина;

3 - замыкающий диод;

4 - дроссель;

5 - выходная шина;

6 - конденсатор фильтра;

7 - блок управления;

8 - блок запуска;

9 - общая шина;

10 - развязывающий диод;

11 - пусковой резистор;

12 - пусковой транзистор;

13 - резистор последовательной RC-цепи;

14 - конденсатор последовательной RC-цепи;

15 - токозадающий резистор;

16, 17 - первый и второй диоды;

18 - туннельный диод;

19 - дополнительный транзистор.

Стабилизатор-прототип постоянного напряжения содержит последовательный регулирующий элемент 1, подключенный одним выводом к входной шине, другим - к выводам замыкающего диода 3 и дросселя 4, соединенного другим выводом с выходной шиной 5 и конденсатором фильтра 6, а управляющим выводом - к выходу блока управления 7. Вход блока управления 7 соединен с выходной шиной 5, первая его шина питания - с блоком запуска 8, а вторая - с общей шиной 9. Блок запуска 8 состоит из развязывающего диода 10, пускового резистора 11, пускового транзистора 12, последовательной RC-цепи из последовательно соединенных резистора 13 и конденсатора 14, а также токозадающего резистора 15, двух диодов 16 и 17, туннельного диода 18 и дополнительного транзистора 19. Развязывающий диод 10 подключен одним выводом к выходной шине 5, другим - к первой шине питания блока управления 7, с которой через пусковой резистор 11 и пусковой транзистор 12 также соединена входная шина 2. Дополнительный транзистор 19 подключен коллектором через последовательную RC-цепь, состоящую из резистора 13 и конденсатора 14, к базе пускового транзистора 12, а базой - к туннельному диоду 18 и токозадающему резистору 15, подключенному другим выводом к входной шине 2, причем эмиттер дополнительного транзистора 19 и второй вывод туннельного диода 18 подключены к общей шине 9. Первый диод 16 подключен одним выводом к входной шине 2, а другим выводом - к точке соединения резистора 13 и конденсатора 14 последовательной RC-цепи, второй диод 17 подключен одним выводом к коллектору дополнительного транзистора 19, а другим выводом - к общей шине 9.

Стабилизатор-прототип работает следующим образом.

При подаче напряжения на входную шину 2 через токозадающий резистор 15 и туннельный диод 18 начинает протекать ток. Включение туннельного диода 18 вызывает насыщение дополнительного транзистора 19. При этом по цепи: общая шина 9, транзистор 19, последовательная цепь, состоящая из резистора 13 и конденсатора 14, управляющий переход пускового транзистора 12, входная шина 2, начинает протекать ток, насыщающий пусковой транзистор 12. Входное напряжение через пусковой транзистор 12 и пусковой резистор 11 подается на блок управления 7. Развязывающий диод 10 предотвращает шунтирование блока управления 7 сопротивлением нагрузки. По истечении времени заряда конденсатора 14 пусковой транзистор 12 запирается, а блок управления 7 запитывается от выходной шины 5 через развязывающий диод 10. С момента подачи напряжения на входную шину 2 диоды 16 и 17 заперты приложенным к ним обратным напряжением. В случае пропадания напряжения на входной шине 2 к диодам 16 и 17 прикладывается напряжение в прямом направлении, они отпираются, и происходит быстрый разряд конденсатора 14 по цепи: диод 17, выходное сопротивление первичного источника питания, диод 16.

Разряд конденсатора 14 обеспечивает готовность стабилизатора к повторному запуску.

Недостатком стабилизатора-прототипа является сложность схемы запуска.

Задачей предлагаемого стабилизатора является упрощение схемы запуска и повышение надежности устройства.

Для решения поставленной задачи в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий элемент, подключенный одним выводом к входной шине, другим - к выводам замыкающего диода и дросселя, другой вывод которого соединен с выходной шиной и конденсатором фильтра, управляющий вывод регулирующего элемента подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходной шиной, а его вторая шина питания - с общей шиной, при этом пусковой блок содержит пусковой транзистор, эмиттер которого подключен к точке соединения входной шины и вывода второго резистора, база - с выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого диода, коллектор - с выводом пускового резистора, другой вывод которого соединен с анодом развязывающего диода и с первой шиной питания блока управления, катод развязывающего диода подключен к выходной шине, а также второй диод и конденсатор, согласно изобретению анод первого диода соединен с катодом второго диода и через конденсатор подключен к общей шине, при этом анод второго диода соединен с коллектором пускового транзистора.

Схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - регулирующий элемент;

2 - входная шина;

3 - замыкающий диод;

4 - дроссель;

5 - выходная шина;

6 - конденсатор фильтра;

7 - блок управления;

8 - блок запуска;

9 - общая шина;

10 - развязывающий диод;

11 - пусковой резистор;

12 - пусковой транзистор;

13, 15 - первый и второй резисторы;

14 - конденсатор;

16, 17 - первый и второй диоды.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент 1, выполненный в виде регулирующего транзистора, подключенного одним выводом к входной шине, другим - к выводам замыкающего диода 3 и дросселя 4, соединенного другим выводом с выходной шиной 5 и конденсатором фильтра 6, а управляющим выводом - к выходу блока управления 7. Вход блока управления 7 соединен с выходной шиной 5, а вторая его шина питания - с общей шиной 9. Блок запуска 8 состоит из развязывающего диода 10, пускового резистора 11, пускового транзистора 12, из первого 13 и второго 15 резисторов, конденсатора 14, первого 16 и второго 17 диодов. Развязывающий диод 10 подключен одним выводом к выходной шине 5, другим - к первой шине питания блока управления 7, которая через пусковой резистор 11 и коллекторно-эмиттерный переход пускового транзистора 12 подсоединена к входной шине 2, при этом эмиттерно-базовый переход пускового транзистора 12 зашунтирован вторым резистором 15, а база через последовательно соединенные первый резистор 13, первый диод 16 и конденсатор 14 соединена с общей шиной. Кроме того, анод второго диода 17 подключен к точке соединения коллектора пускового транзистора 12 и пускового резистора 11, а катод - с анодом первого диода. В качестве блока управления 7 может быть использована, например, микросхема 1156ЕУ1.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом. При подаче напряжения на входную шину 2 происходит заряд конденсатора 14 через первый диод 16, резистор 13 и эмиттерный переход пускового транзистора 12, что создает условия для открывания транзистора 12. Входное напряжение через пусковой транзистор 12 и пусковой резистор 11 подается на блок управления 7. Развязывающий диод 10 предотвращает шунтирование блока управления 7 сопротивлением нагрузки. Стабилизатор постоянного напряжения запускается. По истечении времени заряда конденсатора 14 пусковой транзистор 12 закрывается, а блок управления 7 запитывается от выходной шины 5 через развязывающий диод 10, в случае кратковременного пропадания напряжения на входной шине 2 конденсатор 14 через второй диод 17 и пусковой резистор 11 подключается к блоку управления 7 и поддерживает питание блока управления 7. В это время напряжение на конденсаторе 14 играет роль дополнительного источника питания, это позволяет избежать сбоев в работе блока управления 7, и, следовательно, повышается надежность запуска. При более длительных интервалах пропадания напряжения конденсатор 14 разряжается за счет работы самого блока управления 7. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора 14 и готовность стабилизатора напряжения к повторному запуску.

Таким образом, подключение анода второго диода 17 к коллектору пускового транзистора 12 позволяет снизить крутизну фронта падения напряжения за счет предварительно накопленной энергии конденсатора 14, что повышает надежность запуска стабилизатора при кратковременном пропадании входного напряжения.

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания аппаратуры различного назначения. Технический результат - упрощение схемы запуска и повышение надежности устройства. Для достижения указанного результата предложен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, подключенный одним выводом к входной шине, другим - к выводам замыкающего диода и дросселя, другой вывод которого соединен с выходной шиной и конденсатором фильтра, управляющий вывод регулирующего элемента подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходной шиной, а его вторая шина питания - с общей шиной, при этом пусковой блок содержит пусковой транзистор, эмиттер которого подключен к точке соединения входной шины и вывода второго резистора, база - с выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого диода, коллектор - с выводом пускового резистора, другой вывод которого соединен с анодом развязывающего диода и с первой шиной питания блока управления, катод развязывающего диода подключен к выходной шине, а также второй диод и конденсатор, при этом анод первого диода соединен с катодом второго диода и через конденсатор подключен к общей шине, при этом анод второго диода соединен с коллектором пускового транзистора. 2 ил.

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, подключенный одним выводом к входной шине, другим - к выводам замыкающего диода и дросселя, другой вывод которого соединен с выходной шиной и конденсатором фильтра, управляющий вывод регулирующего элемента подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходной шиной, а его вторая шина питания - с общей шиной, при этом пусковой блок содержит пусковой транзистор, эмиттер которого подключен к точке соединения входной шины и вывода второго резистора, база - с выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого диода, коллектор - с выводом пускового резистора, другой вывод которого соединен с анодом развязывающего диода и с первой шиной питания блока управления, катод развязывающего диода подключен к выходной шине, а также второй диод и конденсатор, отличающийся тем, что анод первого диода соединен с катодом второго диода и через конденсатор подключен к общей шине, при этом анод второго диода соединен с коллектором пускового транзистора.