Стабилизатор напряжения с защитой Советский патент 1984 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам напряжения постоянного тока. Известно устройство sanpJTH стабилизатора напряжения, содержащее вкпю ченные последовательно в.силов цепь регулирукнций элемент и дaтtдак тока, транзистор защиты, эмиттер которого соединен с одним из выходов датчика тока, а база соедийена со средней точкой делителя напряжения, состоящего из двух сопротивлений ClJ Недостатком данного .устройства является зависимость тока срабатывания защиты от величины выходного напряжения, а также большой ток к.з. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатпр напряжения с защитой, соде;ржащий последовательный регулирующий транзистор, ба;за которого соединена с выходсм усилителя обратной связи, входами соединенного с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, блок защиты от перегрузки, состоящий из датчика тока, включенного между эмит тером регулирующего транзистора и выходным выводом, делителя напряжения, включенного между эмиттером регулирующего транзистора и общей шино шунтирующего транзистора, подключенного коллектором к базе регулирующего транзистора, а эмиттером - к выходному выводу, и узла смещения порога срабатывания 23.. Недостатком известного стабилизатора является узкий диапазон изменения выходного напряжения, в котором ток срабатывания защиты остается пос тоянным, и большой ток к.з. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем обеспечения неизменного порога срабатьгоания, защи ты при регулировке выходного напряжения вплоть до нуля и снижения тока к.з. Поставленная цель достигается тем что в стабилизаторе напряжения с защитой, содержащем последовательный регулирующий транзистор, усилитель обратной связи, выход которого соеди нен с базой регулирующего транзистора, а входы соответственно подключены к делителю выходного напряжения и источнику опорного напряжения, блок защиты от перегрузки, состоящий из датчика тока, включенного между эмиттером регулирующего транзистора и выходным выводом, делителя напряжения, включенного меязду эмиттером регулирующего транзистора и общей шиной, шунт1фующего транзистора, подключенного коллектором к базе : регулирзтощего транзистора, а эмиттером - к выходному выводу узла смещения порога срабатывания защиты, в последний введены сравнивающий и развязывающий операхщонные усилители, делитель напряжения смещения и вспомогательньА источник опорного напряжения, причем вькод сравнивающего операционного усилителя соединен с базой шунтирующего транзистора, а входы соединены со средними вьшодами делителя напряжения блока защиты и делителя напряжения смещения, который подключен через развязывающий операционный усилитель к последовательно и согласно соединенным регулируемому источнику опорного напряжения стабилизатора и вспомогательному источнику опорного напряжения, точка соединения которых подключена к выходному выводу. На фиг. 1 представлена электрическая схема стабилизатора напряжения с защитой, на фиг. 2 - нагрузочные характеристики в относительных величинах. Стабилизатор содержит последовательный регулирующий транзистор 1, усилитель 2 обратной связи, вькод которого соединен с базой регулирующего транзистора 1, делитель 3 выходного напряжения, подключенный средней точкой к одному из входов усилителя 2 обратной связи, источник А опорного напряжения, подключенный к другому входу усилителя 2 обратной связи, блок защиты от перегрузок, состоящий из датчика 5 тока, включенного между эмиттером регулирующего транзистора 1 и выходным вьюодом .. стабилизатора, делителя 6 напряжения, включенного между эмиттером регулирующего транзистора 1 и общей шиной стабилизатора, шунтирующего транзистора 7, подключенного коллектором к базе регулирующего транзистора 1, а эмиттером - к выходному выводу стабилизатора Узел смещения блока защиты состо-. ит из сравнивающего операционного усилителя 8, подключенного своим выходом к базе шунтирующего транзистора 7, один из входов усилителя 8 соединен со средней точкой делителя 6 напряжения, развязьгеающего операционного усилителя 9 и вспомогательного источника 10 опорного напряжения. Средняя точка делителя 11 напряжения смещения подключена к второму входу усилителя 8. Точка соединения источников 4 и 10 опорного напряжения подключается к выходному выводу.

Стабилизатор работает следующим образом.В нормальнс режиме работы до момента превышения тока нагрузки заданного порогового значения блок защиты от перегрузок не оказывает влияния на работу стабилизатора, шунти.рующий транзистор 7 закрыт напряжением усилителя 8. При возрастании тока нагрузки возрастает падение напряжения на датчике 5 тока, соответственно возрастает напряжение на делителе 6 напряжения. При достижении найряжением с делителя 6 напряжения, поступающего на один из входов сравнивакяцего операционного усилителя 8, величины напряжения на другом его входе, формируемого из величин напряжений источника 4 опорного напряжения и вспомогательного источника 10 опорного напряжения посредством развязывающего операционного усилителя 9 и делителя 11 напряжения смещения , Напряжение на выходе сравнивающего операционного усилителя 8 меняет знак, открывает шунтирзтап й транзистор 7, который начинает оказывать шунтирзтощее влияние на управляюнщй переход регулирующего транзистора 1.

Стабилизатор переходит в режим работы, определяемый работой блока защиты.

Условие работы в общем случае записывается равенством

и, н -М еык--н5). .

II

где и - напряжение сравнения на одном из входов усилителя 8j K(j - коэффициент деления делителя 6 напряжения.

Напряжение U формируется из напряжений источника 4 опорного напряжения Uflni вспомогательного источника 10 опорного напряжения U,,- Таким образом, величина напряжения U в общем случае равна

- . .

где К и К- - соответствующие коэффициенты передачи. Изменение няпряжения источника 4 опорного напряжения связано с изменением выходного напряжения стабилиг затора соотношением

%х ,л2.

где kj- коэффициент деления делителя

4 выходного Напряжения, и ксжпенсирует зависимость от выходного напряжения в условии срабатывания блока защиты

.Vz-HVs.i eMxrs.M- ;

Следовательно, условием компенсации является следующее соотношение

I таком случае условие срабатывания защиты имеет вид

.H«5(K) ::

Таким образом, ток срабатывания - не зависит от выходного напряжения и равен

|и ср

.(

для предельного случая работы защиты (режима к.з.) ток «,з

: : (t 2

Из приведенных соотношений видно, что

. кз ICP . .

Блок защиты обеспечивает при изменении сопротивления нагрузки вплоть до к.з. уменьшение выходного напряжения и тока, а при снятии аварийной нагрузки за счет наличия ток к.з. - возвращение схемы в исходное состояние.

Положительный эффект в предложенном стабилизаторе достигается за счет изменения схемы узла смещения блока защиты, позволяющей сформировать нагрузочные характеристики стабилизатора с постоянным током срабатывания во всем диапазоне изменения выходного напряжения вплоть до нуля и не имеющие ограничений на величину тока к.з.

Ukft

ФиЦ

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержавши последовательны регулирзтиций транзистор, база кото рого соединена с выходом усилителя обратной связи, входами соединенног с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, блок защиты от перегрузки, состоящи из датчика тока, включенного между эмиттером регулируницего транзистора и. выходным выводом, делителя напряж ния, включенного между эмиттером ре гулирующего транзистора и общей шиной, шунтирующего транзистора, подключенного коллектором к базе регул I А, рующего транзистора, а эмиттером к выходному вьгооду узла смещения порога срабатывания защиты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем обеспечения неизменного порога срабатывания защиты при регулировке выходного напряжения вплоть до нуля и снижения тока к.з. в узел смещения блока защиты введены сравнивающий и развязьгоающий операционные усилители, делитель напряжения смещения и вспомогательный источник опорного напряжения, причем выход сравнивающего операционного усилителя соединен с базой шунтирующего транзистора, а входы соединены со средними выводами делителя напряжения блока защиты и делителя напряжения смещения, который подключен через развязываичщий операционный усилитель к последовательно и согласно соединенным регулируемому источнику опорного напряжения стабилизатора и вспомогательному источнику опорного напряжения, . точка соединения которых подключена к выходному вьгооду.