Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК G05F1/569 

сл

с

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Цель -- повышение надежности путем уменьшения мощности, рассеиваемой в регулируюш,ем элемен-. те при понижении выходного напряжения и коротком замыкании выхода, а также уменьшение массы и габаритов. При уменьшении выходного напряжения или коротком замыкании включается транзистор 7 заш,иты и шунтирует управляющий вход регулирующего элемента 1. Предусмотрена емкостная цепь задержки для обеспечения нормального функционирования при переходных процессах. I ил.

со

00

ел

ю

О5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источни - ках электропитания радиоэлектронной аппа-- ратуры различного назначения.

Цель изобретения - повышение надеж - ности путем уменьшения мощности, рассеи ваемой в регулирующем элементе при понижении выходного напряжения и коротком замыкании выхода, а также уменьшение массы и габаритов.

На чертеже представлена принципиаль- ная электрическая схема стабилизатора постоянного тока.

Стабилизатор постоянного тока содержит включенные в потенциальную шнну относительно общей шины последовательно cdeэмиттер транзистора 7, при помощи дели-: теля 10 устанавливается такой величины и полярности, чтобы транзистор 7 был заперт. При понижении выходного напряжения стабилизатора ниже установленного предела или при коротком замыкании нагрузки потенциал средней точки делителя 10 относительно выходного вывода 5 стабилизатора повышается, конденсатор 11 перезаряжается напряжение на базе транзистора 7 относительно его эмиттера повышается и становится положительным, транзистор 7 открывается, подзапирает регулирующий элемент 1 и выходное напряжение стабилизатора умень шается. Вследствие этого транзистор 7 еще больше открывается, регулирующий элемент

диненные транзисторный регулирующий эле- 15 1 запирается, напряжение на базе трансмент 1 и датчик 2 тока, дифференциаль- зистора 7 еще больше увеличивается и ный усилитель 3 постоянного тока, инвер- происходит лавинообразное «опрокидыва- тирующий вход которого подключен к датчику 2 тока, неинвертирующий вход соеди20

ней с положительным выводом источника 4 опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента 1, отрицательный вывод источника 4 опорного напряжения связан с потенциальным выходным выводом 5, вспомогательный источник 6 опорного напряжения, 25 отрицательный вывод которого подключен к потенциальному выходному выводу 5, дополнительный транзистор 7 защиты, коллектор которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента 1, эмиттер

ние схемы. При этом транзистор 7 полностью открыт током, протекающим от вспомогательного источника 6 опорного напряжения через верхнее плечо делителя 10 и резисторы 8 и 9, а регулирующий элемент 1 полностью закрыт, и выходное напряжение и ток нагрузки стабилизатора равны нулю.

Для возврата схемы в исходное состояние после устранения неисправности необходимо на короткое время выключить, а затем повторно включить стабилизатор.

Конденсатор 11 щунтирует переход база- эмиттер транзистора 7 при переходных просоединен с выходом регулирующего элемен- 30 цессах и служит для предотвращения

та, а базовая цепь - база - через первый 8 и второй 9 резисторы или непосредственно подключена к среднему выводу резис- торного делителя 10 напряжения, включенного между положительным выводом вспо«опрокидывания схемы при включении стабилизатора. Конденсатор 11 осуществляет также задержку в выключении стабилизатора при кратковременных провалах выходного напряжения при коротких замыка40

могательного источника 6 опорного напряже- 35 ниях нагрузки. Эта задержка в срабаты- ния и общей шиной, и емкостную цепь задержки - конденсатор 11, включенный между общей точкой первого 8 и второго 9 резисторов (или базой транзистора 7 защиты) и эмиттером транзистора 7 защиты (или выполненную в виде RC-цепочки, состоящей из резистора 12 и конденсатора 13, подключенную как показано на чертеже пунктиром).

Параллельно переходу база - эмиттер транзистора защиты 7 может быть включен диод 14.

Напряжение вспомогательного опорного источника 6 должно быть выше, чем напряжение опорного источника 4, поэтому для уменьшения нестабильности тока нагрузки питание источника опорного напряжения целесообразно производить от вспомогательного источника 6 опорного напряжения.

Стабилизатор работает следуюшим образом.

При нормальном режиме работы стабилизатора и выходном напряжении, находящемся в заданных пределах, напряжение, прикладываемое к переходу база -

вании защиты и выключении стабилизатора является неопасной и не увеличивает объем и массу стабилизатора, так как приводит только к постепенному и кратковременному повышению мощности, выделяющейся на регулирующем элементе 1.

Резисторы 8 и 9 предназначены для увеличения постоянной времени базового контура транзистора 7 и уменьшения емкости конденсатора 11 при выбранном времени за- 45 держки в срабатывании защиты. Указанные резисторы могут также отсутствовать. В этом случае база транзистора 7 и конденсатор 11 подключаются непосредственно к средней точке делителя 10.

Диод 14 предназначен для защиты перехода база - эмиттер транзистора 7 от обратного напряжения большой величины при нормальном режиме работы стабилизатора.

Стабилизатор тока, содержащий емкост- J2 ную цепь задержки - RC-цепочку, состоящую из резистора 12 и конденсатора 13, работает аналогично. Его отличие заключается в том, что в нем функции конденса50

эмиттер транзистора 7, при помощи дели-: теля 10 устанавливается такой величины и полярности, чтобы транзистор 7 был заперт. При понижении выходного напряжения стабилизатора ниже установленного предела или при коротком замыкании нагрузки потенциал средней точки делителя 10 относительно выходного вывода 5 стабилизатора повышается, конденсатор 11 перезаряжается напряжение на базе транзистора 7 относительно его эмиттера повышается и становится положительным, транзистор 7 открывается, подзапирает регулирующий элемент 1 и выходное напряжение стабилизатора уменьшается. Вследствие этого транзистор 7 еще больше открывается, регулирующий элемент

1 запирается, напряжение на базе трансзистора 7 еще больше увеличивается и происходит лавинообразное «опрокидыва-

1 запирается, напряжение на базе трансзистора 7 еще больше увеличивается и происходит лавинообразное «опрокидыва-

ние схемы. При этом транзистор 7 полностью открыт током, протекающим от вспомогательного источника 6 опорного напряжения через верхнее плечо делителя 10 и резисторы 8 и 9, а регулирующий элемент 1 полностью закрыт, и выходное напряжение и ток нагрузки стабилизатора равны нулю.

Для возврата схемы в исходное состояние после устранения неисправности необходимо на короткое время выключить, а затем повторно включить стабилизатор.

Конденсатор 11 щунтирует переход база- эмиттер транзистора 7 при переходных процессах и служит для предотвращения

«опрокидывания схемы при включении стабилизатора. Конденсатор 11 осуществляет также задержку в выключении стабилизатора при кратковременных провалах выходного напряжения при коротких замыканиях нагрузки. Эта задержка в срабаты-

ниях нагрузки. Эта задержка в срабаты-

вании защиты и выключении стабилизатора является неопасной и не увеличивает объем и массу стабилизатора, так как приводит только к постепенному и кратковременному повышению мощности, выделяющейся на регулирующем элементе 1.

Резисторы 8 и 9 предназначены для увеличения постоянной времени базового контура транзистора 7 и уменьшения емкости конденсатора 11 при выбранном времени за- держки в срабатывании защиты. Указанные резисторы могут также отсутствовать. В этом случае база транзистора 7 и конденсатор 11 подключаются непосредственно к средней точке делителя 10.

Диод 14 предназначен для защиты перехода база - эмиттер транзистора 7 от обратного напряжения большой величины при нормальном режиме работы стабилизатора.

Стабилизатор тока, содержащий емкост- ную цепь задержки - RC-цепочку, состоящую из резистора 12 и конденсатора 13, работает аналогично. Его отличие заключается в том, что в нем функции конденса

тора 11 выполняет указания RC-цепочка: При одинаковой постоянной времени схемы конденсатор 13 может быть выбран меньшей величины, чем конденсатор 11. Кроме того, этот конденсатор может быть выб- ран электролитическим, так как напряжение на нем имеет одинаковую полярность при всех режимах работы стабилизатора. Вследствие этого конденсатор 13 имеет меньшие объем и массу, чем конденсатор 11. Это является преимуществом схемы с RC-цепочкой.

Благодаря введенным средствам обеспечивается зашита стабилизатора от понижения выходного напряжения и короткого замыкания нагрузки, что позволяет умень- шить мошность, рассеиваемую на регулирующем элементе, и тем самым повысить надежность и уменьшить объем и массу устройства.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного тока, содержащий включенные в потенциальную шину относительно общей шины последовательно соединенные транзисторный регулирующий элемент и датчик тока нагрузки, дифференциальный усилитель постоянного тока, ин0

5

0

5

вертирующий вход которого подключен к датчику тока, неинвертирующий вход соединен с положительным выводом источника опорного напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулирующего элемента, при этом отрицательный вывод источника опорного напряжения соединен с потенциальным выходным выводом стабилизатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности путем уменьщения мощности, рассеиваемой в регулирующем элементе при понижении выходного напряжения и коротком замыкании выхода, а также уменьщения массы и габаритов, в него введены вспомогательный источник опорного напряжения, отрицательный вывод которого подключен к потенциальному выходному выводу стабилизатора, резисторный делитель напряжения, включенный между положительным выводом вспомогательного источника опорного напряжения и общей Шиной, транзистор защиты, коллектор которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, эмиттер соединен с выходом регулирующего элемента, а базовая цепь подключена к среднему выводу резисторного делителя напряжения, и емкостная цепь задержки, подключённая к базовой цепи транзистора зашиты.