Стабилизатор напряжения с самозащитой Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизации источником питания с непрерывным ил импульсным регулированием, и может быть использовано для питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Известен стабилизатор напряжения с самозащитой, содержащий транзисто ный регулирующий элемент, включенны в силовую шину, усилитель обратной связи, подключенный входом питания выходной клемме стабилизатора через диод в проводящем направлении, а вы.ходом к управляющему входу транзисто ного регулирующего элемента, и генератор запуска на двухбазовом диоде, выход которого через диод соединен с входом питания усилителя обратной связи Cl 1 . Недостатками указанного устройства являются низкие КПД и надежность. Низкий КПД стабилизатора обусловлен работой генератора запуска в режиме непрерывной генерации импульсов и в нормальном и в аварийном режимах. Низкая надежность устройства является результатом того, что при коротком замыкании на выходе стабилизатора импульс запуска может следовать сразу же после срабатывания защиты, при этом перегружается регулирующий транзистор. Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности стабилизатор напряжения с самозащитой содержит регулирующий транзистор, соединенный коллектором с выходной шиной и базой через резистор с коллектором усилительного транзистора противоположного типа проводимости, и запускаюи1ий генератор. Усилительный транзистор связан эмиттером с общей шиной стабилизатора и базой со сравнивающим усилителем и выходом запускающего генератора. Запускающий генератор выполнен на транзисторнотуннельном диодном элементе, причем туннельный диод включен между управляющим резистором, подключенным к вы ходной силовой шине стабилизатора, и общей шиной стабилизатора, а коллектор транзистора транзисторно туннель ного диодного элемента через резистор подключен к входной силовой шине стабилизатора 2 . Недостатком известного устройства является пониженный КПД вследствие того, что в генераторе запуска транзистор транзисторно-туннельного диодного элемента находится в режиме насыщения и в резисторе коллекторной цепи этого транзистора, подключенного к входной силовой шине стабилизатора, рассеивается дополнительная мощность. Кроме того, из-за запуска по цепи базы усилительного транзистора вводится цепь, управляющая транзисторнотуннельным диодным элементом, при этом в резисторах, управляющих транзисторно-туннельным диодным элементом, рассеивается дополнительная мощность. Запуск на базу усилительного каскада обусловливает также введение цепочки, исключающей возможность шунтирования выхода усилителя постоянного тока коллекторной цепью запускающего транзистора транзисторнотуннельного диодного элемента, находящегося в состоянии насыщения. Введение указанной цепочки усложняет схему стабилизатора и его настройку. Чтобы избавиться от возникновения перенапряжения на выходе стабилизатора, необходимо напряжение включения стабилизатора выбирать ниже номинального выходного напряжения, что приводит к снижению величины сопротивления управляющего резистора, увеличению потребляемой стабилизатором мощности и, кроме того, ухудшению защитных свойств стабилизатора, так как последний выключается при пониженном вследствие действия возникающей токовой перегрузки напряжении на его выходе, Устройство характеризуется также пониженной надежностью вследствие того, что при коротком замыкании на выходе стабилизатора сразу же появляется импульс запуска, который перегружает регулирующий транзистор. Цель изобретения - повышение КПД и надежности стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения с самозащитой , содержащем последовательный транзисторный регулирующий элемент,- включенный в силовую шину, уп- . равляющий вход которого через первый резистор подключен к коллектору транзистора усилительного каскада, подключенного входом через второй резистор к выходу усилителя обратной связи с входными цепями, подключенными к выходным клеммам стабилизатора, и генератор запуска, последний вы31полней на двух транзисторах разного типа проводимости, при этом база пер вого транзистора подключена к одному выводу времязадающего конденсатор и к средней точке резистивного делителя напряжения, включенного между входными клеммами стабилизатора, а коллектор соединен с базой второго транзистора, подключенного эмиттером к входной силовой клемме стабилизатора и силовому входу транзисторного регулирующего элемента, а коллектором к другому выводу времязадающего конденсатора и через резистор к эмит теру первого транзистора, причем точ ка соединения эмиттера первого транзистора и упомянутого резистора присоединена к входу питания усилителя обратной связи, подключенного к выходной силовой клемме стабилизатора и силовому выходу транзисторного регулирующего элемента через введенный диод, включенный в проводящем направ лении. U На -чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора напряжени с самозащитой. Стабилизатор содержит клемму 1 си лового выхода, общую шину 2, регулирующий транзистор 3 (на составном транзисторе либо ключевом элементе с индуктивно-емкостным накопителем и коммутирующими элементами ) а также дифференциальный усилитель 4 постоян ного тока (УПТ ) в цепи обратной связи (усилитель может быть с широтноимпульсным модулированным выходом JL Вход 5 УПТ соединен со средней точкой 6 резистивнсго делителя обратной связи, образованного резисторами 7 и 8, вход 9 - с источником 10 опо ного напряжения, а выход 11 - с упра ляющим входом усилительного транзистора 12. К питающей шине 13 УПТ k подключены катод отключающего диода 1A и выход 15 (отключающий вход )запускающего генератора 16. Диод ан дом соединен с выходной шиной стабилизатора (силовым выходом регулирующего транзистора 3). Запускающий генератор 16 выполнен на двух транзисторах 17 и 18 противоположного типа проводимости, соединенных по усилительной схеме с высоким входным сопротивлением, и охвачен положительной обратной связью с помощью конденсатора 19 и делителя входного напряжения на резисторах 20 и 21, 1 верхним концом подключенного к входной клемме 22 стабилизатора, а нижним концом - к общей шине 2. Средняя точка 23 делителя подключена к запускающему входу генератора 1б, образованному базой транзистора 17 выход 15 (отключающий вход )через резистор 2 подключен к коллектору транзистора 18, шине 13 питания усилителя обратной связи и катоду отключающего диода И. Стабилизатор работает следующим образом. После включения питающего напряжения появляется смещение на базе транзистора 17, которое обеспечивает делитель напряжения. В результате одновременно открываются транзисторы 17 и 18 и начинается процесс заряда конденсатора 19, во время которого запускающий импульс напряжения с эмиттера транзистора 17, приблизительно равный по величине входному напряжению питания стабилизатора, поступает на шину 13 питания. УПТ и катод отключающего диода И. После того, как напряжение на выходе стабилизатора достигнет номинального, определяемого делителем обратной связи и величиной опорного напряжения источника 10, отключа.. ющий диод 14 откроется и выходное напряжение стабилизатора через диод k поступит на шину 13 питания УПТ k и отключающий выход 15 генератора 16. При этом закрывается транзистор 17 а следовательно, и транзистор 18, так как напряжение в средней точке 23 делителя напряжения выбирается меньшим величины выходного напряже|Ния стабилизатора. В дальнейшем при увеличении перегрузки напряжение на выходе стабилизатора уменьшается и когда оно становится меньшим напряжения отсечки, которое определяется резистором 25, стабилизатор выключается. Если перегрузка не устранена, запускающий генератор периодически с большой скважностью и на короткое время включает стабилизатор. При этом ток короткого замыкания или перегрузки приблизительно равен току срабатывания заи;иты, установленного рет зистором 25. Если перегрузка устранена, то импульсы, поступающие с выхода 15 генерстторз запуска 16 на шину 13 питания УПТ заставляют стабили1затор включиться, после чего выходное напряжение стабилизатора, поступающее через диод И на отключающий вход 15 генератора 16 запуска, запирает транзистор 17 тем самым срывая колебания. Запускающий генератор в отсутствии перегрузки практически не потребляет энергии, так как оба транзистора генератора схемы запуска закрыты, а делитель напряжения схемы запуска в зависимоти от типа используемых в схеме запускающего генератора транзисторов может быть образован резисторами с сопротивлением, равным единицам или десяткам МОм, т.е. сопротивление усилителя, подклю ченное к входу генератора, может быть достаточно высоким. 16 Повышение КПД предлагаемого стабилизатора обеспечивается ,в результате того, что схема запуска практически не потребляет энергии в процессе нормальной работы устройства ( в отсутствии перегрузки ), а акже в результате увеличения величины сопротивления в коллекторе усилительного транзистора за счет запуска на шину питания усилителя обратной связи, Изобретение позволяет также повысить надежность схемы благодаря тому, что после срабатывания защиты импульс запуска следует не сразу после отключения стабилизатора, а с задержкой на , определяемое сопротивлением ре зистивног.о делителя и емкостью времязад ающе го конденсатора.

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С i САМОЗАЩИТОЙ, содержащий последовательный транзисторный регулирующий элемент, включенный в силовую шину, управляющий вход которого через первый резистор подключен к коллектору транзистора усилительного каскада, подключенного входом через второй резистор к выходу усилителя обратной связи с входными цепями, подключенными к выходным клеммам стабилизатора и генератор запуска, отличающ и .и с я тем, чшо, с целью повышения КПД и надежности, генератор запуска выполнен на двух транзисторах разного, типа проводимости, при этом база первого транзистора подключена к одному выводу времязадающего конденсатора и к средней точке резистивного делителя напряжения, включенного между входными клеммами стабилизатора, а коллектор соединен с базой второго транзистора, подключенного эмиттером к входной силовой клемме стабилизатора и силовому входу транзисторного регулирующего элемента, а коллектором к другому выводу времязадающего конденсатора и через резистор к эмитi теру первого транзистора, причем точка соединения эмиттера первого тран(Л зистора и упомянутого резистора присоединена к входу питания усилителя обратной связи, подключенного к выходной силовой клемме стабилизатора и силовому выходу транзисторного регулирующего элемента через введенный диод, включенный в проводящем направлении. 4 Ь) СЛ