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

I Изобретение относится к электро технике и может использоваться для электропитания радиоэлектронно аппаратуры. Цель изобретения - расширение диапазона допустимых токов нагрузки. На фиг.1 приведена принципиаль ная электрическая схема стабилиза тора постоянного напряжения , на фиг.2 - зависимость выходного ток от падэния напряжения на регулирующем элементе- на фиг.З - зависи мость мощности рассеивания от разности напряжений вход-выход для предлагаемого и известного стабилизаторов. Стабилизатор постоянного непря жения содержит регулирующий элемент 1, усилитель 2 сигнала рас-согласования, источник 3 тока и узел защиты от перегрузки по выходному току и рассеиваемой мощнос ти, состоящий из первого 4,второго 5 и третьего 6 транзисторов, ста.билитрона 7, первого 8, второго 9 третьего Ю, четвертого 11 и пятого 12 резисторов. Силовой вход регулирующего элемента 1 соединен входным выводом 13 стабилизатора, входом питания источника 3 и чере последовательно соединенные стабилитрон 7 и резистор 12 связан с коллектором первого 4 и базой второго 5 транзисторов. Управляющий вход элемента 1 связан с выходом усилителя 2 сигнала рассогласования, с выходом источника 3 тока и с эмиттером транзистора 6, а выход элемента 1 соединен с эмиттером транзистора 4 и через резистор 8 с выходным выводом 14 стабилизатора и с эмиттером транзистора 5. Базы транзисторов 4 и 6 через резисторы 9 и 11 соответственно соединены с управляющим входом эле мента 1, коллектор транзистора 5 связан с базой транзистора 6, коллектор которого подключен к общей шине 15 стабилизатора, а кол лектор и база транзистора 4 соединены через резистор 10. Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. При изменении по какой-либо причине выходного напряжения его приращение подается на вход усилителя 2 сигнала рассогласования. 94 Усиленный сигнал рассогласования подается на управляющий вход регулирующего элемента 1, при этом на его выходе появляется приращение тока, компенсирующее первоначашьное изменение выходного напряжения. При токах нагрузки, меньших тока срабатьшания защиты (), транзисторы 4 и 5 работают в режиме микр-отоков ( Г 20-40 мкА), а транзистор 6 практически обесточен. Когда ток нагрузки достигает определенного значенияJ к-Jрезко возраста-, ет эмиттерный ток транзистора 5, появляется ток в цепи эмиттера транзистора 6, что приводит к ограничению выходного тока стабилизатора. При увеличении разности напряжений вкод-вьгход вьше 7 В (напряжение стабилизации стабилитрона 7) появляется дополнительное приращение напряжения эмиттер-база транзистора 4, Что сдвигает порог срабатывания цепи защиты в сторону меньших вькодных токов. Термокомпенсация 1ц, достигается за счет компенсации положительного температурного коэффициента разности напряжений эмиттер-база транзисторов 4 и 5 отрицательным температурным коэффициентом падения напряжения на резисторе 10. В стабилизаторе постоянного напряжения введена нелинейная зависимость напряжения коллектор-эмиттер транзистора 4 от разности напряжений вход-выход стабилизатора. При этом в режиме перегрузки удается стабилизировать мощность, рассеиваемую на регулирующем элементе стабилизатора, на максимально допустимом уровне в широком диапазоне изменения напряжений. Ток срабатывания цепи защиты стабилизатора определяется соотношениемНн, И,б4..)«в , где ,.6 65- 64- тг и9/Ки)() U«.42U,Vu,,JR.o/(,R,o), KR iUa - ebix-lJcr) i.U „. . ,в4) U g j - напряжение эмиттер-база i-го транзистора площадь перехода эмиттепбаза 1 - го транзистора:; EU - сумма напряжений эмитте -)б база транзисторов, входящих в состав регулирующего элемента; К О при и в -: и вь.,,,К 1 при и вх и вых + U I ст; ех U вых m - 1,2; 25 мВ - температурный потенциал. Анализ вьфажения показывает, что при соответствующем выборе номиналов резисторов 9-11 и соотношения площадей эмиттеров транзисторов 4 и 5 мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе стаби лизатора, начиная с некоторого значения входного напряжения U gji практически не зависит от изменени входного напряжения. Так, например, при R 6,7 кОм, R, 20 кО RIO 390 Ом, R,2 36 кОм, 0,04 Ом, UCT . 14 В и ( R, /RM) (,5) 10 мощность, рассеиваемая на регулирзтощем элементе стабилизатора, не превышает 40 Вт t 5% в диапазоне изменения разности напряженки вход-выход 1540 В. При этом температурный дрейф тока срабатывания защиты составляет .0,03%/с. Зависимости выходного тока от падения напряжения на регулирующем элементе приведены на фиг.2, где кривая Ь - для данного стабилизатора, кривая а - для известного стабилизатора. Анализ показьгоает, что при больших значениях разности напряжений вход-выход данный стабилизатор имеет в 2-5 раз более широкий диапазон допустимых токов нагрузки. Зависимости мощности рассеивания от разности напряжений вход-выход для предложенного и известного стабилизаторов приведены на фиг.З, кривые Ь и а соответственно, где для сравнения также приведена аналогичная зависимость для стабилизатора, у которого отсутствует схема защиты от перегрузки по мощности (кривая с).

I.

H нот

l

B

Og, -Og,

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, источник тока и узел защиты от перегрузки по выходному току и рассеиваемой мощности, состоящий из первого, второго и третьего транзисторов, стабилитрона, первого, второго, третьего, четвертого и пятого резисторов, причем силовой вход регулирующего элемента соединен с входным выводом, с входом питания источника тока и через стабилитрон - с первым выводом пятого резистора, управляющий вход регулирующего элемента связан с выходом усилителя сигнала рассогласования, с выходом источника тока, с эмиттером третьего транзистора и через второй и четвертый резисторы - соответственно с базами первого и третьего транзисторов, выход регулирующего элемента соединен через первый резистор с выходным выводом и с эмиттером второго транзистора, база первого транзистора через третий резистор S соединена с базой второго и коллексл тором первого транзисторов, коллектор второго транзистора соединен с базой третьего транзистора, коллектрр которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона допустимых токов нагрузки, второй вывод пятого резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер которого подключен к выхосо ду регулирующего элемента. 00 ;о 4:ib

V

Рмлгс. 9оп f

V