СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G05F1/56 

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 964609, G05F 1/58, 1173398, G05F 1/569, обеспечивающие запуск стабилизатора.

Недостатком этих стабилизаторов является увеличение нестабильности выходного напряжения.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1509853 G05F 1/569, 1684782, G05F 1/56, обеспечивающие пуск стабилизатора без ухудшения его параметров.

Недостатком стабилизаторов является наличие сравнительно большого количества элементов, выполняющих только функции запуска.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения с самозащитой от перегрузок по а.с. 1403045, G05F 1/569, принятый за прототип.

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

1 - регулирующий транзистор;

2, 11, 15 - резисторы;

4 - ограничительный резистор;

5 - опорный стабилитрон;

6, 7 - транзисторы дифференциального усилителя;

8 - резистор дифференциального усилителя;

9 - делитель выходного напряжения;

10 - сглаживающий конденсатор;

12 - транзистор;

13 - шунтирующий резистор;

14 - управляющий транзистор;

16 - стабилитрон.

Стабилизатор-прототип содержит регулирующий транзистор 1, включенный эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу, шунтирующий резистор 13, подключенный параллельно регулирующему транзистору 1 через коллекторно-эмиттерный переход транзистора 12, база которого подключена к коллектору управляющего транзистора 14 и через резистор 11 - к входному выводу. База управляющего транзистора 14 через цепочку из последовательно соединенных резистора 15 и стабилитрона 16 соединена с коллектором регулирующего транзистора 1. Кроме того, дифференциальный усилитель постоянного тока на транзисторах 6 и 7, соединенные эмиттеры которых через резистор 8 подключены к общему выводу. Причем коллектор первого транзистора дифференциального усилителя 6 соединен с базой регулирующего транзистора 1 и через резистор 2 - с входным выводом, а его база - с выходом источника опорного напряжения на стабилитроне 5 и ограничительном резисторе 4. Коллектор второго транзистора дифференциального усилителя 7 соединен с выходным выводом, его база - с выходом делителя выходного напряжения 9, состоящего из последовательно соединенных трех резисторов. Параллельно выходным выводам включен сглаживающий конденсатор 10. Причем эмиттер управляющего транзистора 14 подключен к общему выводу, источник опорного напряжения - между выходным и общим выводами.

Стабилизатор-прототип работает следующим образом.

В момент подачи входного напряжения транзистор 12 открывается через шунтирующий резистор 13, напряжение подается на выход стабилизатора, что приводит в рабочее состояние весь стабилизатор. При достижении выходным напряжением номинального значения пробивается стабилитрон 16, и открывается управляющий транзистор 14, который шунтирует вход транзистора 12, запирая его. С этого момента шунтирующий резистор 13 отключен и на работу стабилизатора не влияет.

При номинальном режиме работы дифференциальный усилитель на транзисторах 6 и 7 управляет работой регулирующего транзистора 1, и выходное напряжение автоматически поддерживается постоянным.

Недостатком стабилизатора-прототипа является наличие большого количества дополнительных элементов, выполняющих только функцию запуска.

Задача - повышение надежности устройства за счет упрощения схемы пусковой цепи.

Для решения поставленной задачи в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, дифференциальный усилитель постоянного тока на двух транзисторах, проводимость которых противоположна проводимости регулирующего транзистора, объединенные эмиттеры которых через резистор подключены к общему выводу, один вход дифференциального усилителя соединен с выходом источника опорного напряжения, состоящего из последовательно соединенных ограничительного резистора и опорного стабилитрона, который соединен с общим выводом, а ограничительный резистор - с выходным выводом; другой вход дифференциального усилителя подключен к выходу делителя выходного напряжения, а выход - к базе регулирующего транзистора и через резистор - к входному выводу, а также сглаживающий конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, согласно изобретению, введен пусковой конденсатор, включенный между базой и коллектором регулирующего транзистора.

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

1 - регулирующий транзистор;

2 - резистор;

3 - пусковой конденсатор;

4 - ограничительный резистор;

5 - опорный стабилитрон;

6, 7 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя постоянного тока;

8 - резистор дифференциального усилителя постоянного тока;

9 - делитель выходного напряжения;

10 - сглаживающий конденсатор.

Предлагаемый стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, дифференциальный усилитель постоянного тока на первом 6 и втором 7 транзисторах, объединенные эмиттеры которых через резистор 8 подключены к общему выводу. Кроме того, коллектор первого транзистора 6, являющийся одним входом дифференциального усилителя, соединен с базой регулирующего транзистора 1 и через резистор 2 - с входным выводом. Коллектор второго транзистора 7, являющийся другим входом дифференциального усилителя, соединен с выходным выводом, а его база - с выходом делителя выходного напряжения 9. База первого транзистора 6, являющаяся выходом дифференциального усилителя, соединена с выходом источника опорного напряжения, состоящего из последовательно соединенных ограничительного резистора 4 и опорного стабилитрона 5, при этом ограничительный резистор подключен к выходному выводу, а опорный стабилитрон - к общему выводу. Параллельно выходным выводам включен сглаживающий конденсатор 10. Пусковой конденсатор 3 включен между коллектором и базой регулирующего транзистора 1.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

До подачи входного напряжения конденсатор 3 не заряжен, и коллектор транзистора соединен с его базой, т.е. регулирующий транзистор 1 оказывается в диодном включении. В момент подачи входного напряжения (транзистор 1 оказывается в диодном включении) через эквивалентное сопротивление, образованное сопротивлением резистора 2 и сопротивлением параллельно включенным ему диода, образованного эмиттерно-базовым переходом транзистора 1, на выходе стабилизатора появляется напряжение, которое через ограничительный резистор 4 подается на опорный стабилитрон 5 и базу первого транзистора 6. На выходе дифференциального усилителя (коллектор транзистора 6) появляется ток, который открывает регулирующий транзистор 1. В стабилизаторе создается положительная обратная связь, способствующая запуску стабилизатора.

При дальнейшей работе после пуска конденсатор 3 не оказывает влияния на работу стабилизатора, а при снятии входного напряжения разряжается через резистор 2 и делитель выходного напряжения 9.

При номинальном режиме работы дифференциальный усилитель на транзисторах 6 и 7 управляет работой регулирующего транзистора 1, и выходное напряжение стабилизатора автоматически поддерживается постоянным. С ростом тока нагрузки увеличивается и ток через первый транзистор 6. Когда ток через первый транзистор 6 достигнет значения, определяемого опорным стабилитроном, резистором 8 и напряжением между базой и эмиттером первого транзистора 6, он закрывается. Регулирующий транзистор 1 в этом случае тоже закрывается, и выходное напряжение стабилизатора уменьшается до нуля. После устранения перегрузки стабилизатор остается в нерабочем состоянии. Чтобы привести стабилизатор в рабочее состояние, необходимо снять с его выхода напряжение на время, достаточное для разряда конденсатора 3, после чего вновь подать напряжение на вход стабилизатора.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор по сравнению с прототипом имеет более простую схему пусковой цепи, что позволяет повысить его надежность, а также улучшить массогабаритные показатели. Кроме того, повышается надежность запуска при любой скорости нарастания входного напряжения, т.к. в момент запуска регулирующий транзистор 1 находится в диодном включении.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - повышение надежности за счет упрощения схемы пусковой цепи. Для этого предложен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, дифференциальный усилитель постоянного тока на двух транзисторах, проводимость которых противоположна проводимости регулирующего транзистора, объединенные эмиттеры которых через резистор подключены к общему выводу, коллектор первого транзистора, являющийся одним входом дифференциального усилителя, соединен с базой регулирующего транзистора и через резистор - с входным выводом, коллектор второго транзистора, являющийся другим входом дифференциального усилителя, соединен с выходным выводом, а его база - с выходом делителя выходного напряжения, база первого транзистора, являющаяся выходом дифференциального усилителя, соединена с выходом источника опорного напряжения, состоящего из последовательно соединенных ограничительного резистора и опорного стабилитрона, при этом ограничительный резистор подключен к выходному выводу, а опорный стабилитрон - к общему выводу, а также сглаживающий конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, при этом введен пусковой конденсатор, включенный между базой и коллектором регулирующего транзистора и обеспечивающий диодное включение регулирующего транзистора в момент подачи входного напряжения. 2 ил.

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, дифференциальный усилитель постоянного тока на двух транзисторах, проводимость которых противоположна проводимости регулирующего транзистора, объединенные эмиттеры которых через резистор подключены к общему выводу, коллектор первого транзистора, являющийся одним входом дифференциального усилителя, соединен с базой регулирующего транзистора и через резистор - с входным выводом, коллектор второго транзистора, являющийся другим входом дифференциального усилителя, соединен с выходным выводом, а его база - с выходом делителя выходного напряжения, база первого транзистора, являющаяся выходом дифференциального усилителя, соединена с выходом источника опорного напряжения, состоящего из последовательно соединенных ограничительного резистора и опорного стабилитрона, при этом ограничительный резистор подключен к выходному выводу, а опорный стабилитрон - к общему выводу, а также сглаживающий конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, отличающийся тем, что введен пусковой конденсатор, включенный между базой и коллектором регулирующего транзистора и обеспечивающий диодное включение регулирующего транзистора в момент подачи входного напряжения.