Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК G05F1/569 

ON S

О

ю

43

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для использования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и касается усовершенствования стабилизатора по авт.св. № 1003056.

Целью изобретения является повыше- .ние надежности стабилизатора напряжения постоянного тока.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока.

Стабилизатор напряжения содержит регулирующий транзистор 1, балластный резистор 2, делитель 3 напряжения, источник 4 опорного напряжения, усилитель 5 постоянного тока, силовой токостабилизи- рующий двухполюсник 6 с транзистором 7, вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник 8, разделительный диод 9, параметрический стабилизатор 10 напряжения с резистором 11 и стабилитроном 12, транзисторный ключ 13 с транзистором 14, резистором 15 и конденсатором. 16. Позицией 17 на схеме обозначена нагрузка стабилизатора напряжения.

Регулирующий транзистор 1 включен последовательно с балластным резистором 2 между выходными шинами стабилизатора напряжения, к которым подключен также делитель 3 напряжения. Входы усилителя 5 постоянного тока соединены с выходом делителя 3 напряжения и источником 4 опор ного напряжения, а выход - с базовой .цепью регулирующего транзистора 1. Сило- вой токостабилизирующий двухполюсник 6 включен в потенциальную шину стабилизатора между соответствующими входным и выходным выводами, а вспомогательный токостабилизирующий двухполюсник 8 - в цепь смещения силового токостабилизиру- ющего двухполюсника 6.

Транзисторный ключ 13 введен между потенциальным входом и базой транзисто- |ра 7 силового токостабилизирующего двух- полюсника 6. Коллектор транзистора 14 транзисторного ключа 13 подключен к базе транзистора 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6, эмиттер - к входному потенциальному выводу, база соединена через конденсатор 16с указанным входным выводом, а через резистор 15 - с выходом параметрического стабилизатора 10 напряжения, включенного между входным и выходным потенцильными выводами.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

В нормальном режиме работы, когда ток нагрузки J7 и напряжение на входном и выходном потенциальных выводах имеют

значения, близкие к номиналу (установившийся режим), ток IBX.CT. от первичного источника питания, стабилизированный силовым токостабилизирующим двухполюс- 5 НИКОМ 6, равен сумме тока Iper.ip., протекающего через регулирующий транзистор 1, и тока нагр.ном., протекающего в цепи нагрузки 17, т.е. IBX.CT. Iper.Tp + Inarp.HOM. При ЭТОМ

параметрический стабилизатор 10 не рабо- 0 тает, так как напряжение между входным и выходным выводами стабилизатора напряжения меньше напряжения стабилизации стабилитрона 12, а следовательно, в цепи, состоящей из балластного резистора 11 и 5 стабилитрона 12, ток не протекает, нет падения напряжения на балластном резисторе 11, транзистор 14 транзисторного ключа 13 закрыт. Постоянная времени в базовой цепи транзистора 14 транзисторного ключа

0 13 выбирается больше, чем постоянная времени стабилизатора напряжения в целом, что обеспечивает надежность включения стабилизатора напряжения.

Таким образом, описываемый стабили5 затор напряжения в нормальном режиме работы обеспечивает стабилизацию выходного напряжения и необходимый ток нагрузки.

При перенапряжении по входу возра0 стает мощность рассеяния на транзисторе 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6 за счет увеличения падения напряжения между эмиттером и коллектором транзистора 7 даже при наличии стабилизи5 рованного тока, протекающего через этот транзистор. При достижении напряжения между входным и выходным потенциальными выводами стабилизатора напряжения, равного напряжению стабилизации стаби0 литрона 12, через цепь параметрического стабилизатора 10, балластный резистор 11 и через стабилитрон 12 начинает протекать ток, увеличивается падение напряжения на балластном резисторе 11, транзистор 14

5 транзисторного ключа 15 открывается и переходом коллектор - эмиттер шунтирует цепь смещения базы транзистора 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6, в результате чего ток, протекающий через

0 силовой токостабилизирующий двухполюсник 6, резко уменьшается (практически падает до нуля), а следовательно, уменьшается . мощность рассеяния на транзисторе 7 силового токостабилизирующего двухполюс5 пика 6.

При возрастании тока в цепи нагрузки 17 выше максимально допустимого, что эквивалентно уменьшению сопротивления нагрузки 17, или при возникновении короткого замыкания в этой цепи происходит перераспределение значений токов, протекающих в цепях регулирующего транзистора 1 и нагрузки 17. При этом одновременно с возрастанием тока в цепи нагрузки 17 уменьшается ток в цепи регулирующего транзистрра 1 за счет действия цепи обратной связи, что эквивалентно увеличению динамического сопротивления регулирующего транзистора 1, а следовательно, уменьшению роли его регулирующего (шунтирующего) действия по отношению к сопротивлению нагрузки 17. которое становится определяющим. Одновременно с уменьшением сопротивления нагрузки 17 увеличивается динамическое сопротивление токостабилизирующего транзистора 7, что приводит к уменьшению выходного напряжения стабилизатора, размыканию цепи обратной связи и увеличению напряжения между входным и выходным потенциальными выёо- дами, а следовательно, к включению стабилитрона 12.

Увеличение падения напряжения на балластном резисторе 11 приводит к включению транзистора 14 транзисторного ключа 13. который переходом коллектор - эмиттер шунтирует цепь смещения базы транзистора 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6, резко уменьшая ток, протекающий через него, и предотвращая его от перегрузки по мощности рассеяния.

Таким образом, независимо от причины, в результате которой возникает перегрузка транзистора 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6 (от перенапряжения по входу или от перегрузки по току в цепи нагрузки 17). механизм срабатывания транзисторного ключа 13 один и тот же. Как при перенапряжении по входу и стабилизиро0

ванном выходном напряжении, так и при постоянном входном напряжении и пониженном выходном напряжении в результате перегрузки по току или короткого замыкания в цепи нагрузки 17 увеличивается напряжение между входным и выходным потенциальными выводами, что приводит к автоматическому срабатыванию параметрического стабилизатора 10 напряжения и транзисторного ключа 13. что позволяет в конечном итоге гарантировать повышенную надежность работы стабилизатора напряжения за счет снижения мощности рассеяния на транзисторе 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6.

Кроме того, достигается снижение мощности, потребляемой от первичного источника питания, уменьшение размеров теплоотвода транзистора 7 силового токо- 0 стабилизирующего двухполюсника 6 и снижение массогабаритных показателей стабилизатора напряжения.

5

Формула изобретения Стабилизатор напряжения постоянного тока по авт.св. f 1003056. отличающий- с я тем. что. с целью повышения надежности, в него введены параметрический стабилизатор напряжения и транзисторный ключ на резисторе, конденсаторе и транзисторе, коллектор которого соединен с базой транзистора силового токостабилизирующего двухполюсника. эмиГтер - с входным выводом, база соединена через конденсатор с указанным входным выводом, а через резистор - с выходом параметрического стабиизатора напряжения, включенного между входным и выходным выводами.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичных источников электропитания. Цель - повышение надежности. В стабилизатор введены параметрический стабилизатор 10 напряжения и транзисторный ключ 13, которые при нормальном режиме не работают. В случае аварии они включаются. Мощность, рссеиваемая на транзисторе 7 силового токостабилизирующего двухполюсника 6, сжимается. 1 ил.