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

го делителя напряжения, включенного между общей шиной и минусовьм выходным вьшодом, а выводы питания

1130849

усилителей подключены к BctioMoraтельному двухполярному источнику напряжения.

СТАБИЛИЗАТОР ДВУХПОЛЯРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержащий в плюсовой шине первый регулирующий транзистор м-р-и-типа и первый ограничитель тока, в минусовой шине второй регулирующий транзистор р-п-р -типа и второй ограничитель тока, первый делитель напряжения и источник опорного напряжения, соединенные последовательно и включенные мезяду плюсовым выходным вьтодом и общей шиной, первый усилитель обратной связи, соединенный первым входом со средней точкой первого -делителя напряжения, вторым - с общей шиной, а выходом - с базой первого регулирующего транзистора, второй усилитель обратной связи, выход которого соединен с базой второго регулирующего транзистора, один вход - с общей шиной, а другой со средней точкой второго делителя напряжения, включенного меяэду плюсо- вым и минусовым выходными выводами, второй ограничитель тока состоит из измерительного резистора, включенного между эмиттером второго регулирующего транзистора и минусовым выходным вьfвoдoм, и из защитного транзистора P-h-P -типа. эмиттер которого подключен к выходному отрицательному выводу, а коллектор - к базе второго регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности его в работе путем улучшения точности отслеживания пропорциональности выходных напряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного из каналов, введены во второй ограничитель тока первый транзистор Р-И-Р -типа, база которого соединена с эмиттером второго регулирующего транзистора , а эмиттер - с базой запретного транзистора, второй транзистор ; (Л и -Р- и -типа, эмиттер которого соединен с коллектором второго регулирующего транзистора, а база - с колг лектором первого транзистора, тий транзистор p-h-P -типа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с коллектором второго транзистора, четвертый транзистор со P-h-p -типа, соединенный эмиттером о эо с коллектором третьего транзистора, а коллектором - с точкой соединения 4i первого делителя и источника опорного напряжения, вспомогательный усилитель, выход которого соединен с базой четвертоготранзистора, первый вспомогательный делитель напряжения, включенный между Общей шиной и точкой соединения первого делителя напряжения с источником опорного напряжения, средняя точка которого соединена с одним из входов вспомогательного усилителя, другой вход которого соединен со средней точкой второго вспомогательно

1

,. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к регуляторам напряжения постоянного тока.

Известны стабилизаторы двухполярного напряжения, в которых один канал стабилизатора является ведущим , а второй канал обеспечивает отслеживание абсолютной величины напряжения первого канала и имеет на выходе напряжение противоположной полярности .

Наиболее близким по технической сущности к изобретеншо является стабилизатор двухполярного нахфяжения с защитой, содержащий в шлосовой шине первый регулирукидай транзистор h -р -И -типа и ограничитель тока, в минусовой нмне - второй регулирующий транзистор и ограничител тока, между плюсовым выводом и общей шиной включены последовательно соединенные первьй делитель напряжения и источник опорного напряжения, причем средняя точка делителя подключена к инвертирукйцему входу первого усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей щиной, выход соединен с базой регулирующего транзистора, второй делитель напряжения, включенный между разнопоЛярными выводами стабилизатора, средняя точка которого соединена с инвертирукяцим входом второго усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход с базой регулирукицего транзистора минусового канала, питание усшштелей обратной связи осуществляется от выходных разнополярных выводов стабилизатора, а также содержит два транзистора противоположного типа проводимости, коллекторы которых соединены с базами регулирующих транзисторов, эмиттеры объединены и соединены с общей шиной, а базы объединены и

подключены к средней точке второго делителя напряжения 2.

Недостатком известного стабилизатора является низкая точность отслеживания пропорциональности из менения выходных напряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного из каналов. .

Цель изобретения - повышение эффективности работы стабилизатора путем улучшения точности отслеживания пропорциональности выходных н пряжений в режиме работы с перегрузкой по току одного из каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в.стабилизатор дву шолярного напряжения, содержа11(ий в плюсовой шине первый регулирующий транзистор м-р -типа и перв{ ограничитель тока, в минусовой шине бторой регулируюций транзистор р-И-Р -типа и второй ограничитель тока, первый делитель напряжения и источник опорного напряжения, соединенные последовательно и включенные межцу плюсовьн выходным выводом и шиной, первый усилитель обратной связи, соединенный первым входом со средней точкой первого делителя напряжения, вторьы - с общей 1Ш1НОЙ, а выходом - с базой первого регулирующего транзисторна, второй усилитель обратной связи, выход которого соединен с базой второго регулирующего транзистора, один вход - с общей шиной, а другой - со средней точкой второго делителя напрякения, включенного меящу плюсовым и минусовым выходными выводами, причем второй ограничитель тока состоит из измерительного резистора, включенного между эмиттером второго регулирующего транзистора и минусовым выходным выводом, и из защитного транзистора Р-л-Р -типа, эмиттер которого подключен к выходному минусовому 3 вьгооду, а коллектор - к базе второго регулирующего транзистора, введены во второй ограничитель тока первый транзисторР-и-Р -типа, база которого соединена с эмитте,ром второго регулирующего транзисто ра, а эмиттер с базой - защитного транзистора, второй,транзистор h-P-h типа, эмиттер которого соединен с коллектором.второго регулирующего транзистора, а база - с коллектором первого транзистора , третий транзис тор P-h-P -типа, эмиттер которого соединен с общей шчной. а база с коллектором второго транзистора, четвертый транзистор Р-я-р -типа, соединенный эмиттером с коллектором третьего транзистора, а коллектором - с точкой соединения первого делителя и источника опорного напря жения , вспомогательный усилитель, выход которого соединен с базой чет вертого транзистора, первый вспомогательный делитель напряжения, включенный между общей пиной и точ кой соединения первого делителя напряжения с источником опорного напряжения, средняя точка которого соединена с одним из входов вспомогательного усилителя, другой вход, которого соединен со средней точкой второго вспомогательного делителя напряжения, включенного между общей шиной и минусовым выходным выводом, а выводы питания усилителей подключены к вспомогательному двухполярному источнику напряжения На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора двухполярного напряжения с защитой. Стабилизатор двухполярного напряжения с защитой содержит в плюсовой шине первый регулирующий тран5истор 1 п-р-п -типа и первый ограничитель 2 тока, в минусовой шине второй регулирующий транзистор 3 -типа и второй ограничитель тока, состоящий из измерительного резистора 4, включенного меяду эми тером второго регулирующего транзистора 3 и минусовым выходным выводом защитного транзистора 5 p-h-P -типа, эмиттер которого сое динен с минусовым выходным выводом а коллектор с базой второго регули рующего транзистора 3, последовательно соединенные первый делитель 6 напряжения и источник 7 опорного 494 напряжения, включенные между плюсовым выходным выводом и общей шиной, первый усилитель 8 обратной связи, соединенный одним входом со средней точкой первого делителя 6 напряжения , вторым входом с общей шиной, а выход с базой первого регулирующего транзистора 1, второй усилитель 9 обратной связи, выход которого соединен с базой второго регулирующего транзистора 3, один вход с общей шиной, второй делитель 10 напряжения, включенный между разполярными выходными выводами, средняя точка делителя 10 соединена с другим входом второго усилителя 9 обратной связи, питание которого, как и первого усилителя обратной связи, осуществляется от вспомогательного двухполярного источника напряжения. Второй ограничитель тока содер жит первый транзистор ПР-и-Р -типа, база которого соединена с эмиттером второго регулирующего транзистора 3, а эмиттер - с базой защитного транзистора 5, второй транзистор 12 h-p-h -типа, эмиттер которого соединен с коллектором второго регулирующего транзистора 3, а база - с коллектором первого транзистора 11, третий транзистор 13Р -h-p-типа, эмиттер которого соединен с о&цей шиной, а база - с коллектором второго транзистора 12, четвертый транзистор 14 P-h-P -типа, соединенный эмиттером с коллектором третьего транзистора 13, а коллектором с точ-кой соединения первого делителя 6 и источника 7 Опорного напряжения вспомогательный усилитель 15, выход которого соединен с базой транзистора 14, а питание усилителя 15 : осуществляется от вспомогательного двухполярного источника напряжения, первый дополнительный делитель 16 ; напряжения, включенный между общей шиной и точкой соединения первого делителя 6 напряжения и источником 7 опорного напряжения, средняя точка делителя 16 соединена содним из входов усилителя 15, второй .вспо-; могательный делитель 17 напряжения, , включенный между общей шиной и минусовым выходнш выводсш, средняя точка которого соединена с вторым входом усилителя 15.

Стабилизатор работает следующим образом.

До момента срабатывания ограничителей тока плюсового или минусового канала стабилизатор находится в режиме стабилизации выходных напряжений, причем плюсовой канал осуществ.ляет стабилизацию напряжения относительно напряжения источника 7 опорного напряжения, а минусовой канал осуществляет стабилизацию выходного напряжения относительно величины напряжения плюсового канала. Пои этом

К (+ ивых

Ц

on

где Kg- коэффициент делеьгая

напряжения делителя 6, оп напряжение источника 7

опорного напряженияj ,(+Ugt,ix ) напряжение плюсового

канала.

В случае срабатьюания первого ограничителя 2 тока при превышении нагрузкой максимального допустимого значения тока плюсовой канал стабилизатора переходит в режим токоограничения, и величина напряжения на его выходе определяется величиной сопротивления нагрузки. При этом минусовой канал, не выходя из режима стабилизации выходного напряжения, отслеживает изменение напряжения плюсового канала, что обеспечивает высокую точность отслеживания, В случае срабатьюания второго ограничителя тока в минусовом канале при превышении нагрузкой максимального допустимого .значения тока открьшаются первый транзистор 11 и зашзитный транзистор 5 за счет увеличения падения напряжения на измерительном резисторе, которое прикладывается к последовательна и соответственно соединенным базаэмигтерньм переходам этих транзис- торов. .За1Щ1тный транзистор 5 начинает шунтировать база-эмиттерньй переход второго регулирующего транзистора 3, переводя минусовой канал в режим стабилизации тока, когда напряжение на выходе канала определяется величиной сопротивления нагрузки. Коллекторным током первого транзистора 11 открывается транзистор 12, который своим током открывает соответственно третий транзистор 13, переводя его в режим насыщения.

Схема соединения первого 11, второго 12 и третьего 13 транзисторов представляет собой трехкаскадный усилитель с непосредственными 5 связями, обладающий большим коэффициентом усиления, что обеспечивает высокую чувствительность определения момента срабатьшания второго ограничителя тока. Изменение напряжения на выходе минусового канала через второй вспомогательньй делитель 17, поданное на один вход усилителя 15, вызывает появление управляющего напряжения на базе

5 транзистора 14, который своим эмиттером через насьш1енный третий транзистор 13 подключен к общей шине и начинает шунтировать источник 7 опорного напряжения, уменьшая его

абсолютное значение напряжения, пропорционально изменению напряжения минусового канала. Пропорциональность изменения напряжения достигается за счет наличия напряжения

обратной связи на другом входе : усилителя 15, снимаемого с первого делителя 1.6 напряжения. При этом происходит пропорциональное изменение напряжения плюсового канала, ко0 торый находится в режиме стабилизации напряжения относительно величины напряжения источника 7 опорного напряжения. Напряжение на источнике 7 опорного напряжения изменяется

5 в соответствии с выражением

Uonr 7 /Ki6 .(). где К - коэффициент деления второГО дополнительного делителя 17 5

К - коэффициент деления первого дополнительного делителя 16 J

, (ивух напряжение минусового канала.

Учитывая вьфажение, связывающее в.еличину напряжения плюсового канала с величиной напряжения источника 7 опорного напряжения, получают напряжение в плюсовом канале, равное

(вых) Kff/4K;(-Ueb,x )

Условие равенства по абсолютной величине, напряжений в каналах имеет вид

К,у /Kg. K,g 1,

чем обеспечивается высокая точность отслеживания.