Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания радиоэлек тронной аппаратуры.

Цель изобретения - улучгаение динамических характеристик стабилизатора при импульсном характере нагрузки.

На фиг, представлена схема стабилизатора постоянного -напряжения; на фиг.2 - кривые переходного процесса на выходе стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжения (фиг) содержит делитель выходного напряжения 1, вход которого подключен к выходному выводу 2 5 а выход к первому входу 3 усилителя сигнала рассогласования 4, второй вход-5 которого соединен с выходом источника опорного напряжения 6, а выход усилителя 4 подключен к базе последовательного регулирзтощего трак:зистора 7j эмиттер которого подключен к вход ног выводу 8 5 а колт.сектор - к выводу 2, управляющий транзистор 9, эмиттер которого соединен с эмк:ттером транзистора 7, база - с базой транзистора 7, источник 0 TOK8.S включенный между общей шиной 11 и коллектором транзистора 9, шунтирукщий транзистор 12, эГ Мттером подклк1чен1-€ый к выводз 2 5 коллектором - к общей шине 113 а базой - к коллектору транзистора 9, Вместо. одино чного транзистора 12 могут использоваться составные транзисторы одного или разного типа проводимости о В качестве источника 10 тока может применяться резистор или более слож1 ая схема«

Мощные выходные регулирующие транзисторы в интегральном исполнении реализуются в виде параллельного соединения нескольких маломощных транзисторов с токовьфавнивающими резнеторами в эмиттерньпс цепях. Поэтому управлякядий транзистор 9 (фиг.1) при полупроводниковом исполнении MJiKpo- схемы является одной из секций мощного транзистора с иным подключением коллектораэ что упрощает реализацию устройства:,

Поскольку нагрузка стабилизатора носит емкостной характер, то она совместно с корректирующими цепями усилителя сигнала рассогласования 4 обеспечивает устойчивую работу стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Пусть ток нагрузки Т скачкообразно меняется от своего максимального значения 1 . до минттмального 1, , соответствующего холостому ходу на вьосоде стабилизатора и равного нулю,

В начальный промежуток времени после скачкообразного снижения тока нагрузки коллекторный ток транзистора 7 не уменьшается и, следовательно, ток на выходе стабилизатора (Igj,, ) m-ieeT максимальное значение, равное I

я и q КС

Это связано с инерционностью канала обратной связи (усилителя сигнала рассогласования) ,, которая особенно сильно проявляется при наличии корректирующих конденсаторов Ток Igj,,j( приводит к излишнему накоплению заряда на конденсаторе нагрузки С« появлению выброса на начальном участке переходного процесса (фиг,2, кривая А, участока).

Далее должен происходить разряд конденсатора С. Транзистор 7 обес- печ:ить этот процесс не может, так как позволяет реализовать лишь одно направление выходного тока. Под воздействием сигнала обратной связи через делитель 1 и усилитель 4 закрывается (переходит в режим отсечки) и регулирующий транзистор 7. Конденсатор C)i начинает перезаряжаться по

I

Ток делителя Ijjg на несколько порядков

цепи делителя

как правило

меньше тока Ig, „,.

Таким образом, в начальный промежуток времени конденсатор Си ется током 1,,„.„айс а после ни я

дит

заряжа-&Ы.аК(; ЗаПИратранзистора 7 разряд С ц происхо- по сравнительно высокоомной цегш делителя 1 током Ij,gb Поэтому в переходном процессе появляется спа- дамщий участок относительно малой

4. (фиг. 2, кривая А, участок 5), При колебательном характере переходного процесса на выходе стабилизатора быстронарастающие (нечетные) участки переходного процесса,

5С соответствующие активному режиму работы транзистора 7, чередуются со слабозатухающими (четными) участками, соответствующими переходу транзистора 7 в режим отсечки,,

55 Быстрый перезаряд конденсатора С, обеспечивается транзистором 12 с помощью источника 10 тока. Пока транзистор 7 находится в активном режи3

ме, ток источника 10 замыкается через управляющий транзистор 9. В этом случае шунтирующий транзистор 12 закрыт, т.е. находится в режиме отсечки. Когда закрывается транзистор 7, то закрывается и управляющий транзистор 9. При этом ток Ig источника 10 поступает в базу шунтирующего транзистора 2 и открывает его, В эмиттерной цепи транзистора 12 и выходной цепи стабилизатора появляется ток . IB, где /3 - коэффициент усиления тока базы транзистора 12. Этот ток форсирует перезаряд конденсатора (фиг.2, кривая Б).

При скачкообразном увеличении тока нагрузки переходный процесс на выходе стабилизатора протекает сравнительно быстро, так как в этом случае выходной регулирукяций транзистор 7 обеспечивает отработку всех изменений выходного тока,

Преимущества предлагаемого устройства связаны с тем, что в ,5-2 раза улучшаются основные показатели переходного процесса на выходе стабилизатора при импульсной нагрузке. Это позволяет повысить надежность функционирования быстродействующей радиоэлектронной аппаратуры, у которой возможны сбои из-за длительных переходных процессов в цепях питания. Кроме того, улучшение динамических характеристик стабилизаторов постоян20005

ного напряжения позволяет снизить требования к цепям развязки функциональных узлов по питанию при проектировании аппаратуры различного наз- 5 начения.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряже10 НИЛ, содержащий последовательный регулирующий транзистор, включенный между входным и выходным выводами, базой соединенный с выходом усилителя сигнала рассогласования, входы

15 которого соединены с делителем выходного напряжения и источником опорного напряжения, шунтирукщий транзистор , подключенный эмиттером к выходному выводу, коллектором - к общей

20 шине, а базой - к цепи управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик стабилизатора, в него введены управляющий транзистор и ис25 точник тока, а последовательный регулирующий транзистор подключен эмиттером к входному выводу, при этом базо-змиттерная цепь управлякяцего транзистора подключена параллельно

30 базо-эмиттерной цепи последовательного регулирующего транзистора, коллектор соединен с базой шунтирующего транзистора и через источник тока - с общей щиной.

Изобретение позволяет улучшить динамические характеристики стабили- затора постоянного напряжения при импульсном характере нагрузки. Стабилизатор содержит делитель выходного напряжения 1, усилитель сигнала рассогласования 4, источник опорного напряжения об. В стабилизатор введен управляющий транзистор 9 и источник 10 тока. Последовательно регулирующий транзистор 7 подключен эмиттером к вxoднo fy выводу 8, а коллектором - к выводу 2. При этом базо-эмиттерная цепь управляющего транзистора 9 подключена параллельно базо-эмиттерной цепи транзистора 7, а коллектор соединен с базой шунтирующего транзистора 12 и через источник 10 тока - с общей шиной. Быстрый перезаряд конденсатора Сн обеспечивается транзистором 12 с помощью источника 10 тока. Пока транзистор 7 находится в активном режиме, ток источника 0 замыкается через транзистор 9. В этом случае транзистор 12 закрыт. Когда закрывается транзистор 7, закрывается и транзистор 9. При этом ток источника 10 поступает в базу транзистора 12 и открывает его. Ток транзистора 12 форсирует перезаряд конденсатора Сн, При скачкообразном увеличении тока нагрузки переходной процесс на выходе стабилизатора протекает сравнительно быстро, так как транзистор 7 обеспечивает отработку всех изменений выходного тока. 2 ил. SS (Л

-VA

SkllHOH

фиг. г