СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G05F1/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры.

Известны стабилизаторы напряжения постоянного тока по а.с. 930304, G05F 1/58, опубл. 23.05.82, Бюл. №19, а.с. 1684782, G05F 1/56, опубл. 15.10.91, Бюл. №38, обеспечивающие запуск стабилизатора и защиту от перегрузок по току и короткого замыкания на выходе.

Недостатком этих стабилизаторов является необходимость снятия входного напряжения для повторного запуска стабилизатора после устранения перегрузки по току или короткого замыкания.

Известны также стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1001053 G05F 1/58, опубл. 28.02.83, Бюл. №8, 1068910, G05F 1/58, опубл. 23.01.84, Бюл. №3, обеспечивающие запуск стабилизатора, а защита в них осуществляется с помощью дополнительных устройств, что усложняет схему, а кроме того, они являются дополнительными источниками отказа в работе стабилизатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1343403, G05F 1/569, опубл. 07.10.87, Бюл. №37, принятый за прототип.

Схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:

1 - общий вывод;

2 - выходной вывод;

3 - входной дополнительный вывод;

4 - регулирующий транзистор;

5 - входной основной вывод;

6, 7 - резисторы делителя выходного напряжения;

8, 12, 13 - первый, второй и третий резисторы;

9 - стабилитрон;

10 - транзистор;

11 - диод;

14 - конденсатор;

15 - транзистор защиты.

Стабилизатор-прототип содержит общий 1 и выходной 2 выводы, входные основной 5 и дополнительный 3 выводы для подключения двух соответствующих источников питания, а также регулирующий транзистор 4, подключенный эмиттером к входному выводу 5, линейный делитель на резисторах 6 и 7 и нелинейный делитель на резисторе 8 и стабилитроне 9, включенные параллельно между общим выводом 1 и коллектором регулирующего транзистора 4, который базой соединен с коллектором транзистора 10, база которого соединена с выходом линейного делителя, а эмиттером - с выходом нелинейного делителя и выводом диода 11 токоограничивающей цепи, имеющей также второй резистор 12, через который диод 11 подключен к входному дополнительному выводу 3.

Кроме того, стабилизатор-прототип снабжен последовательной RC-цепью на резисторе 13 и конденсаторе 14, вывод которого соединен с входным выводом 5. RC-цепь включена параллельно регулирующему транзистору 4. Транзистор защиты 15 эмиттером, базой и коллектором соединен соответственно с входным выводом 5, с точкой соединения резистора 13 и конденсатора 14 RC-цепи, и точкой соединения диода 11 и третьего резистора 12 токоограничивающей цепи.

Устройство-прототип работает следующим образом.

При подаче питания через цепь второй резистор 12, диод 11 стабилизатор запускается. На время запуска конденсатор 14 обеспечивает гарантированную задержку включения транзистора 15. После запуска стабилизатора и зарядки конденсатора 14 транзистор 15 открывается и через него запирающий потенциал с входного вывода 5 подается на анод диода 11, запирая его, чем обеспечивает надежную развязку выхода стабилизатора от неуправляемого тока запуска в режимах стабилизации и самозащиты от перегрузок по току.

Недостатком устройства-прототипа является невозможность самостоятельного запуска после устранения короткого замыкания на выходе. Для приведения стабилизатора в рабочее состояние необходимо снять с его входа напряжение и затем провести повторное включение. Кроме того, обязательное наличие дополнительного источника питания существенно ограничивает область применения таких стабилизаторов.

Задача - возможность самостоятельного запуска стабилизатора после устранения короткого замыкания на выходе.

Для решения поставленной задачи в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен с входным выводом, а коллектор - с выходным выводом, транзистор усилителя постоянного тока с противоположным типом проводимости, соединенный коллектором с базой регулирующего транзистора, базой - с выходом делителя входного напряжения, эмиттером через стабилитрон - с выходным выводом и через первый резистор - с общим выводом, пусковую RC-цепь из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора, включенной параллельно регулирующему транзистору, цепь из последовательно соединенных второго резистора и диода, транзистор защиты, согласно изобретению, эмиттер транзистора защиты подключен к точке соединения конденсатора и третьего резистора пусковой RC-цепи, коллектор - к общему выводу, а база через последовательно соединенный второй резистор и диод - к выходному выводу.

Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:

1 - общий вывод;

2 - выходной вывод;

4 - регулирующий транзистор;

5 - входной вывод;

6, 7 - резисторы делителя выходного напряжения;

8, 12, 13 - первый, второй и третий резисторы;

9 - стабилитрон;

10 - транзистор усилителя постоянного тока (УПТ);

11 - диод;

14 - конденсатор;

15 - транзистор защиты.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 4, эмиттером подключенный к входному выводу 5, а коллектором - к выходному выводу 2, УПТ на транзисторе 10, имеющий противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора 4. При этом база транзистора 10 соединена с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 6 и 7, а эмиттер через стабилитрон 9 - с выходным выходом 2 и через первый резистор 8 - с общим выводом 1. Пусковая RC-цепь состоит из последовательно соединенных конденсатора 14 и третьего резистора 13 и подключена параллельно регулирующему транзистору 4. Кроме того, эмиттер транзистора защиты 15 соединен с точкой соединения конденсатора 14 и третьего резистора 13 RC-цепи, коллектор - с общим входным выводом 1, база - с одним выводом второго 12 резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода 11, анод которого подключен к выходному выводу 2.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход стабилизатора ток, проходящий через конденсатор 14 и резистор 13, создает отпирающее напряжение на базе транзистора 10, что приводит к открыванию транзисторов 4 и 10. После достижения выходным напряжением своего номинального значения, стабилизатор переходит в рабочий режим.

В рабочем режиме ток коллектора транзистора 10 протекает через базу регулирующего транзистора 4, обеспечивая необходимый ток нагрузки. При коротком замыкании на выходе на базу транзистора 10 подается отпирающее напряжение смещения, растет ток эмиттера транзистора 10 и уменьшается ток опорного стабилитрона 9. Когда ток стабилитрона 9 уменьшится до нуля, стабилитрон 9 закрывается и дальше увеличение тока эмиттера становится невозможным, транзисторы 4 и 10 закрываются, а напряжение на выходе уменьшается до нуля.

Одновременно анод диода 11 соединяется с общим выводом 1, вследствие этого транзистор 15 открывается, а конденсатор 14 при этом шунтируется эмиттер-коллекторным переходом и разряжается до напряжения, равного падению напряжения на переходе. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора 14, и он оказывается готовым к повторному пуску. После устранения короткого замыкания стабилизатор автоматически запускается в рабочий режим. Процесс запуска стабилизатора протекает так же, как при подаче входного напряжения.

Открытое состояние транзистора 15 исключает возможность включения стабилизатора при короткозамкнутой нагрузке.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными возможностями, так как отпадает необходимость в дополнительном источнике питания, а подключение коллектора транзистора защиты 15 к точке соединения конденсатора 14 и третьего резистора 13 пусковой RC-цепи позволяет обеспечить автоматическое возвращение стабилизатора в рабочий режим после устранения короткого замыкания на выходе.

Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор для питания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, что расширяет область применения устройства.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры. Технический результат - возможность самостоятельного запуска стабилизатора после устранения короткого замыкания на выходе и расширение области применения устройства. Для этого в стабилизаторе эмиттер транзистора защиты соединен с общей точкой соединения конденсатора и третьего резистора пусковой RC-цепи, коллектор - с входным выводом, а база - с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анод которого соединен с выходным выводом. Эти меры позволяют обеспечить восстановление работоспособности стабилизатора после устранения короткого замыкания. 2 ил.

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен с входным выводом, а коллектор - с выходным выводом, транзистор усилителя постоянного тока с противоположным типом проводимости, соединенный коллектором с базой регулирующего транзистора, базой - с выходом делителя выходного напряжения, эмиттером через стабилитрон - с выходным выводом и через первый резистор - с общим выводом, пусковую RC-цепь из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора, включенную параллельно регулирующему транзистору, цепь из последовательно соединенных второго резистора и диода, транзистор защиты, отличающийся тем, что эмиттер транзистора защиты подключен к точке соединения конденсатора и третьего резистора пусковой RC-цепи, коллектор - к общему выводу, а база через последовательно соединенный второй резистор и диод - к выходному выводу.