Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам постоянногр напряжения.

Известны устройства, обеспечивающие защиту от перегрузок и коротки замыканий на выходе путем установки датчика тока и схемы защиты, при этом в устройствах обеспечивается ограничение тока нагрузки, например, на уровне 1,2 l, либо при достижении током нагрузки установленного предела, например, уровня 1,2 1 -отключение устройства. Перед повторным включением устройство необходимо обесточить.

Примером известных устройств может служить источник питания Щ .

Недостатками известных схем являются пониженный КПД з-а счет потерь на датчике тока при больших токах нагрузки и низких выходных напряжениях и неудобства в эксплуатации, из-за необходимости обесточивания устройства после срабатывания защиты перед повторным включением, в системах с большим количеством источников питания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок, содержащий операционный усилитель с дифференциальным входом, регулирующий тран зистор, ограничитель на диодах для защиты дифференциального входа усил теля, нагрузку усилителя, эталонный резистор, делитель выходного напряжения на резисторах, фильтру ощую емкость, две цепочки, состоящие из резисторов и стабилитронов и дополнительного транзистора, I

При перегрузке стабилизатора или коротком замыкании на его выходе напряжение на эталонном резисторе возрастает, вследствие чего дополнительный транзистор открывается. При этом напряжение питания усилителя снижается. Это приводит к снижению выходного напряжения и, следовательно к некоторому запиранию регулирующего транзистора.

При дальнейшем увеличении степени перегрузки (з том числе и до короткого замыкания этот процесс продолжается до тех пор, пока не установится стационарный режим, при котором через регулирующий транзистор протекает ток, не превышающий допустимого значения. После устранения перегрузки или короткого замы-г кания дополнительный транзистор закрывается,напряжение питания стабилизирующего усилителя восстанавливается, напряжение на его выходе увеличивается до номинального значения что обеспечивает нормальную работу стабилизатора 2j .

Недостатками известного устройства являются Нсшичие дополнительных потерь на датчике тока и незначительное снижение тока в режиме перегрузки, которые снижают КПД и на5 дежность устройства.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного на10 |пряжения с защитой от перегрузок, содержащий дифференциальный усилитель, к одному из входов которого подключен источник опорного напряжения, а к.другому через запускаю15 щий резистор - выходной вывод, составной регулирующий транзистор, состоящий из основного транзистора и по меньшей мере одного согласующего транзистора, причем вход состав2Q ного транзистора подключен к выходу дифференциального усилителя, выход - к выходному выводу и фильтрующему конденсатору, другой вьавод которого подключен к общей шине, а

25 между входами дифференциального усилителя включен защитный диод, в него введены ограничитель тока и балластый резистор, при этом ограничитель-тока подключен одним выводом к общей шине, а другим - к коллектору согласующего транзистора и балластному резистору, другой вывод кото рого.подключен к входному выводу.

На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора пос5 тоянного напряжения с защитой от

перегрузок.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, состоящий из резистора 2 и стабилитронов 3 и 4,

0 дифференциальный усилитель 5, состоящий из транзисторов 6-8, резисторов 9-11 и диода 12, составной транзистор 13, состоящий из первого согласующего транзистора 14, второ5 го, согласующего транзистора 15, основного транзистора 1б1 резисторов 17 и 18,ограничитель 19 тока,состоящий из транзистора 20, резистора 21, фильтрующий конденсатор 22, балластный П резистЬр 23, запускающий резистор 24. Стабилизатор работает следующим . образом.

При подаче на устройство напряжения питания ,, и при подключенной

5 нагрузке R первоначально протекает ток по цепи: положительный полюс источника питания, Р., резистор 24, диод 12, резистор 2, отрицательный полюс источника питания, создавая

0 на последовательно включеннЕ-ix Hj

и резисторе 24 падение напряжения достаточное для перехода устройства в рабочий режим.

Рабочий режим характеризуется ра

,5 венством напряжений на входах дифференциального усилителя (базах транзисторов 6 и ) , т.е. Цц UQ.

Указанное равенство напряжений .обеспечнйается за счет управления составным транзистором 13 с выхода дифферч гнциального усилителя 5.

В номинальном режиме работы ток, задаваемый ограничителем 19 тока, разветвляется по двум цепям: коллекторная цепь согласующего транзистора 14 и балластный резистор 23.

При увеличении степени нагрузки большая часть тока ответвляется в коллекторную цепь согласующего транзистора 14 и меньшая - через балласный резистор 23.

При дальнейшем увеличении степени нагрузки до верхней границы номинального режима ток,задаваемый ограничителем 19 тока ответвляется в коллекторную цепь согласующего транзистора 14, дальнейшее увеличение тока составного транзистора 13, а следовательно, тока нагрузки уже невозможно.

При перегрузке начинается снижение напряжения Пц,

При этом начинается протекание тока по цепи: положительный полюс

источника питания, R, резистор 24, диод 12, резистор 2, отрицательный полюс источника питания, напряжение Ugq снижается, что ведет к уменьшению сигнала с выхода дифференциального усилителя 5, ограничителя 19 тока и подзапиранию составного транзистора - ток перегрузки становится меньше тока верхней границы номинального режима.

0

При дальнейшем увеличении степени перегруз.ки ток перегрузки еще больше уменьшается.

При коротком замыкании ток короткого замыкания значительно меньше

5 тока верхней границы номинального режима.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемая схема обл;адает большим КПД, ввиду того, что отсутствуют дополнительные потери на датчике тока, имеет более высокую надежность, так как при перегрузках и коротких замыканиях работает в облегченных электрических режимах (ток короткого замыкания значительно меньше тока верхней границы номинального режима).

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК, содержащий дифференцигшьный усилитель, к одному из входов которого подключен источник опорного напряжения, а к.другому через запускающий резистор - вы}содной вывод, составной регулирующий транзистор, состоящий из основного транзистора и по меньшей мере одного согласующего транзистора, причём вход составного транзистора подключен к выходудифференциального усилителя, выход - к выходному выводу и фильтрующему конденсатору, другой вь1вод которого подключен к общей шине, а между входами дифференциального усилителявключен защитный диод, о т л И ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в него введены ограничитель тока и балластный резистор, при этом ограничитель тока подключен ойнйм выводом к общей шине, а другим - к коллектору согласующего транзистора и балластному резистору, другой вывод которого подключен к (Л входномувыводу.