Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/569 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использова но для питания радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является огр ничение выходного напряжения стабилизатора на уровне, близком к номинальному значению, при вь1ходе из строя цепи обратной связи. На фиг. 1 приведена функциональная схема стабилизатора; на фиг. 2 - зависимость тока стока полевого транзистора от напряжени затвор - исток; на фиг. 3 - выходное напряжение стабилизатора при отказе в цепи обратной связи. Стабилизатор постоянного напря женил (фиг. 1) содержит регулирующий транзистор 15 коллектор . которого подключен к входному выводу 2„ эмиттер - к выходному выводу Bj источник 4 тока, один вувод которого подключен к базе, а другой - к коллектору транзистора 1, узел 5 управления/ одним выводом подключенный к точке соединения источника 4 .тока и регулирующ го транзистора 1, а другим выводом - к точке соединения дополнительного резистора 6 второй выво которого соединен с общим.выводом стабилизатора 7, и токоограничивающий двухполюсник 8, другой вывод которого подключен к выходу у лителя 9 тока, общий вьгоод которо соединен с выходньм выводом 3 ста билизатора а вход подключен к точке соединения резистора 10, вт рым выводом подключенного к выход ному-выводу 3 стабилизатора, и сток полевого транзистора 11, зат вор которого соединен с общим выводом 7, а исток подключен к выходу резистивного делителя 12 выходного напряжения, входами под ключенного к выходным выводам 3 и 7 стабилизатора. Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. При появлении постоянного напряжения на входе стабилизатора иачинает работать источник 4 тока что приводит к появлению тока базы регулирующего транзистора 1, который приоткрывается, и к вьзходньш вьгоодам 3 и 7 стабилизатора прилаг ется некоторая часть входного напряжения.- Это вызывает протека72ние тока через делитель 12 выходного напряжения, появление входного тока усилителя 9 тока и, как следствие, уменьшение тока через узел 5 управления и увеличение тока базы транзистора 1. При этом выходное напряжение стабилизатора увеличивается. Это, в свою очередь, приводит к увеличению (по модулю) напряжения сток - исток и напряжения затвор - исток полевого трант зистора 11. Увеличение первого из этих напряжений приводит сперва к росту величины тока стока по-. левого транзистора 11 (на начальном участке характеристики) и стабилизации величины тока при дальнейшем увеличении напряжения сток исток (при постоянном напряжении затвор - исток). Увеличение второго из этих напряжений всегда приводит к уменьшению величины тока стокаполевого транзистора 11. Таким образом, ток стока полевого транзистора 11 сначала увеличивается (при .малых напряжениях сток исток), достигает максимального значения, а затем начинает уменьшаться с ростом выходного напряжения стабилизатора (фиг. 2). Увеличение величи 1ы тока стока полевого транзистора 11 приводит к увеличению выходного тока усилителя 9 тока, а следовательно, к увеличению падения напряжения на дополнительном резисторе 6. В результате этого уменьшается напряжение, прикладьтаемое к узлу .5 управления, выполненному-на стабилитроне, что вызывает уменьшение величины тока, протекающего через узел 5 управления. Это, в свою очередь, приводит к увеличению тока базы регулирующего транзистора 1 и дальнейшему росту выходного напряжения стабилизатора, что приводит к дальнейшему росту величины тока стока полевого транзистора 11 и величины выходного тока усилителя 9 тока. Начиная с некоторого значения, величина выходного тока усилителя 9 тока ограничивается максимальным значением, которое определяется величиной тока ограничения токоограничивающего двухполюсника 8. Однако выходное напряжение стабилизатора продолжает возрастать по величине. При этом ток стока полевого транзистора 11 достигает

3

.максимального значения (фиг. 2) и начинает уменьшаться по величине. Начиная с некоторой величинц тока стока, уменьшение тока стока приводит к уменьшению величины выходного тока усилителя 9 тока. При этом величина падения напряжения на дополнительном резисторе 6 уменьшается (за счет уменьшения величины выходного тока усилителя 9 тока). Следовательно, увеличивается напряжение, приложенное к узлу 5 управления, что вызывает увеличение величины тока через узел 5 управления. Это уменьшает ток базы и ток коллектора регулирующего тра нзистора 1 и уменьшает скорость заряда выходного корректирующего конденсатора (не показан). Дальнейший рост выходного напряжения теперь вызывает уменьшение величины тока стока полевого транзистора 11, уменьшение величины выходного тока усилителя 9 тока, увеличение величины тока через узел управления и дальнейшее уменьшение тока базы регулирующего транзистора 1. Это приводит к призакрьшанию регулирующего транзистора 1 и еще большему уменьшению скорости роста выходного напряжения стабилизатора.

По истечении времени переходного процесса на выходе стабилизатора устанавливается номинальное значение выходного напряжения, которое при достаточно большом коэффициенте усиления тока усилителя 9 тока можно определить в соответствии со следующим выражением (,

I Rotn V J

У

где и„д - напряжение на выходе стабилизатора-,

UQ - напряжение отсечки полевого транзистора 11; JC - коэффициент передачи делителя 12 выходного напряжения .

Рассмотрим работу стабилизатора при воздействии дестабилизирующих факторов.

При увеличении выходного напряжения,, вызванном увеличением входного напряжения стабилизатора, увеличивается ток через делитель 12 выходного напряжения, что приводит к призакрыванию полевого транзис- гора 11 и уменьшению тока стока.

808674

Уменьшение входного тока усилителя 9 тока вызывает уменьшение тока через дополнительный резистор 6, а значит увеличение тока узла 5 5 управления и уменьшение тока базы регулирующего транзистора 1, что приводит к возвращению выходного напряжения к установившемуся значению. При уменьшении выходного

10 напряжения процесс протекает в обратном направлении - уменьшение тока через делитель 12 выходного напряжения вызьшает увеличение тока стока полевого транзистора 11,

i5 увелич ение выходного тока усилителя 9 тока, уменьшение тока узла 5 управления, увеличение тока базы регулирующего транзистора 1 и возвращение выходного напряжения

20 к установившемуся значению. Аналогично протекают процессы в стабилизаторе при изменении выходного напряжения, вызванном изменением тока нагрузки стабилизатора.

25 Рассмотрим работу стабилизатора при отказах в цепи обратной связи.

Отказы в цепи обратной связиприводят либо к уменьшению величины выходного тока усилителя 9

30 тока до нуля, либо к увеличению его величины до максимального значения, которое определяется величиной тока ограничения токоограничивающего двухполюсника 8.

Отказ в цепи обратной связи, сопроволодающийся уменьшением величины вьпсодного тока усилителя 9 тока до нулевого значения, приводит

0 к уменьшению величины напряжения на стабилизатора (фиг. За) по сравнению.с установившимся значением , так как в этом случае через узел 5 управления протекает .

5 максимальный ток. Ток базы регулирующего транзистора 1 при этом минимальный-по величине.

Отказ в цепи обратной связи, 0 сопрово;кдающийся увеличением вели- чины выходного тока усилителя 9 до максимального значения, определяемого величиной тока ограничения токоограничивающего двухполюсника 55 8, приводит к увеличению величины напряжения на выходе стабилизатора (фиг. Зб) по сравнению с установившимся значением

этом случае через узел управления протекает минимальный ток. Ток базы регулирукяцего транзистора 1 при этом максимальный по величине, но его величина значительно меньше величины тока источника 4 тока, что позволяет ограничить выходное, напряжение стабилизатора на уровне, близком к номинальному выходному напряжению.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения позволяет осуществить ограничение выходного напряжения на уровне, близком к номинальному значению при выходе из строя цепи обратной связи, что очен важно при питании от стабилизатора аппаратуры, не допускающей существенного изменения значений питающих напряжений.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержапщй регулирующий транзистор, коллектор которого подключен к входному вьшоду, эмиттер - к выходному выводу, прргчем к базе подключен первьй вывод источника тока, второй вьшод которого соединен с коллектором регулирующего транзистора , делитель выходного напряжения, входами подключенный к выходным вьшодам стабилизатора, выходом соединенный с истоком полевого транзистора, затвор которого подключен к общей шине, а сток через резистор - к выходному вьшоду, отличающийся тем, что, с целью ограничения выходного напряжения на уровне, близком к номинальному значению, при выходе из строя цепи обратной связи, в него дополнительно введены узел управления на стабилитроне, дополнительный резистор, токоограничивающий двухполюсник, усилитель тока, входом подключенный к стоку полевого транзистора,а выходом - к первому выводу токоограничивающего двухполюсника, второй вьгоод которого подключен к точке соединения (Л узла управления и дополнительного резистора, другим выводом соединенного с общим вьтодом стабилизатора, причем другой вьшод узла управления подключен к точке соединения источника тока и базы регулирукяце- го транзистора. (ЭО о эо 0) Ч