Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока.

Он содержит регулирующие п-р-п-тран- зисторы 1.1-1.4, отключающие п-р-п-тран- эисторы 2.1-2.3, вспомогательные р-п-р-транзисторы 3.1-3.3, резисторы 4.1- 4.3 смещения первой группы, резисторы

5.1-5 4 смещения второй группы, резисторы 6.1-6.3 смещения -ретьей группы, управляющие диоды 7.1-7.3 первой группы, управляющие диоды 8.1-8.3 второй группы, усилитель 9 сигнала рассогласования.

На схеме отмечены также выводы 10.1- 10.4 для подключения однополярных полюсов первичных источников питания с возрастающими в порядке нумерации выходными напряжениями, вывод 11 для подключения других полюсов первичных источников питания, выводы 12,13 для подключения нагрузки, общая шина 14.

СЬ VJ Ч|

VI о

W

Регулирующие транзисторы 1.1-1,4 включеньн коллектор-эмиттерными переходами между выводами 10.1-10.4 и выводом 12. Общая шина 14 включена между выводами 11 и 13. Эмиттеры отключающих транзисторов 2.1-2.3 подключены к базам регулирующих транзисторов 1.1-1.3, а базы - к первым выводам резисторов 4.1-4.3 смещения первой группы. Вход усилителя 9 сигнала рассогласования соединен с выводами 12,13, а выход включен между коллектором отключающего транзистора 2,1 и общей шиной 14. Эмиттер-коллекторные переходы вспомогательных транзисторов 3.1-3.3 включены последовательно между коллектором отключающего транзистора 2.1 и базой регулирующего транзистора 1.4, вторые выводы резисторов 4.1-4.3 смещения первой группы соединены с коллекторами отключающих транзисторов 2.1-2.3, подключенными, начиная с транзистора 2.2, к коллект9рам вспомогательных транзисторов 3.1, 3.2. Резисторы 5.1-5.4 смещения второй группы включены между эмиттерами и базами регулирующих транзисторов 1.1- 1.4, резисторы 6.1-6.3 смещения третьей группы - между коллекторами и базами вспомогательных транзисторов 3.1-3,3, управляющие диоды 7.1-7.3 первой группы - между базами отключающих транзисторов 2.1-2.3 и коллекторами регулирующих транзисторов 1.1-1,3, а управляющие диоды 8.1-8.3 второй группы - между коллекторами регулирующих транзисторов 1.1-1.3 и базами вспомогательных транзисторов 3.1-3.3.

Работа стабилизатора основана на пропускании тока нагрузки через регулирующий транзистор с минимальным падением напряжения между коллектором и эмиттером. При максимальном напряжении UBx первичных (входных) источников питания ток нагрузки пропускает только регулирующий транзистор 1.1, управляемый по цепи базы через открытый отключающий транзистор 2.1. Последний находится в открытом состоянии смещением, подаваемым с коллектора на базу через резистор4,1, Диод 7.1 при этом имеет непроводящее состояние, поскольку напряжение на его катоде превышает напряжение на аноде. Отключающие транзисторы 2.2, 2.3 также открыты через резисторы 4.2, 4.3, но управляющее напряжение с выхода усилителя 9 сигнала рассогласования на указанные транзисторы не поступает ввиду того, что вспомогательные транзисторы 3.1, 3.2 закрыты положительными закрывающими смещениями на их базах, поступающими через открытые диоды 8.1, 8.2. Вспомогательный транзистор ЗЛ

закрыт положительным смещением на его базе, поступающим через диод 8.3 с вывода 10,3, относительно эмиттера, который подключен через открытый отключающий транзистор 2,3 и резистор 5.3 к выходу стабилизатора. Токи обратно смещенных переходов вспомогательных транзисторов 3.1-3,3 не создают практически падений напряжения на резисторах 5.2-5.4 в цепях

0 эмиттеров регулирующих транзисторов 1,2- 1.4 и эти транзисторы находятся в непроводящем состоянии.

Сопротивления резисторов 6.1-6.3 выбираются значительно большими по величи5 не, чем сопротивления резисторов 5,2-5.4, и падений напряжения относительно эмиттеров транзисторов 1.2-1.4 на делителях, образованных резисторами 6.3 и 5,4, 6.2 и 5.3, 6.1 и 5.2 (при открытых транзисторах 2.2

0 и 2.3) малы по величине и недостаточны для открывания регулирующих транзисторов 1.2-1.4. При уменьшении напряжений первичных источников питания до значений, когда напряжение источника, связанного с

5 выводом 10.1, становится меньше, чем РЫ- ходное, закрывается диод 8.1, поскольку напряжение на его аноде, равное входному напряжению UBX источника, становится меньше, чем напряжение на катоде, кото0 рый подключен через резистор 6.1, открытый отключающий транзистор 2,2 и резистор 5.2 к выходу стабилизатора. Вспомогательный транзистор 3.1 открывается отрицательным смещением на базе относи5 тельно эмиттера, поступающим через резистор 6.1. и подключает выход усилителя 9 сигнала рассогласования через открытые транзисторы 3.1 и 2.2 к базе регулирующего транзистора 1.2. При этом отключающий

0 транзистор 2.1 закрывается через открытый диод 7.1 напряжением UBX, которое меньше, чем напряжение на его эмиттере, подключенном через резистор 5.1 к выходу стабилизатора.

5Ввиду того, что отключающий транзистор 2.1 оказывается закрытым, исключается шунтирование выхода усилителя 9 на выход стабилизатора. При дальнейшем уменьшении входного напряжения UBx, когда напряжение на выходе 10.2 становится

0 меньше выходного напряжения, закрывается диод 8.2, открывается вспомогательный транзистор 3.2 и выход усилителя 9 оказывается подключенным к базе регулирующего транзистора 1.3 через силовые электроды

5 открытых транзисторов 3.1, 3.2 и 2.3. Отключающий транзистор 2.2 закрывается вследствие открывания диода 7,2 и отключает бззу регулирующего транзистора 1.2 от выхода усилителя 9, При минимальном входном напряжении UBx закрывается диод 8.3 и открывается вспомогательный транзистор 3.3, присоединяющий базу регулирующего транзистора 1.4 к выходу усилителя 9 через открытые транзисторы 3.1 и 3.2. База регулирующего транзистора 1.3 отключается от цепи управления благодаря закрыванию отключающего транзистора 2.3 через открытый диод 7.3. При увеличении входного напряжения UBx процессы протекают в обратном направлении: закрываются вспомогательные транзисторы 3.3-3.1 и открываются отключающие транзисторы 2.3-2,1.

Таким образом, выход усилителя 8 сигнала рассогласования всегда подключен к базе только одного регулирующего транзистора, при этом напряжение на выходе усилителя 9 практически не увеличивается при включении последующих регулирующих транзисторов, что уменьшает потери на ре- гулирование и повышает КПД. Последовательная, четко разграниченная коммутация используемых транзисторов предопределяет повышенную эксплуатационную надежность данного стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий N регулирующих транзисторов, включенных коллектор-эмиттерны- ми переходами между выводами для подключения однополярных полюсов N первичных источников питания с возрастающими в порядке нумерации выходными напряжениями и первым выводом для подключения нагрузки, общую шину, включенную между выводом для подключения других полюсов первичных источников литания и вторым выводом для подключения нагрузки, N-1 отключающих транзисторов

того же типа проводимости, эмиттеры которых подключены к базам регулирующих транзисторов тех же порядковых номеров, а базы - к первым выводам соответствующих

резисторов смещения первой группы, усилитель сигнала рассогласования, вход которого соединен с выводами для подключения нагрузки, а выход включен между коллектором первого отключающего транзистора и

общей шиной, N-1 управляющих диодов первой группы, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, в него введены N-1 вспомогательных транзисторов противоположного типа

проводимости, N резисторов смещения второй группы, N-1 резисторов смещения третьей группы и N-1 управляющих диодов второй группы, причем эмиттер-коллекторные переходы вспомогательных транзисторов включены последовательно между коллектором первого отключающего транзистора и базой N-ro регулирующего транзистора, вторые выводы резисторов смещения первой группы соединены с коллекторами соответствующих отключающих транзисторов, подключенными, начиная со второго, к коллекторам соответствующих вспомогательных транзисторов, резисторы смещения второй группы включены межцу

эмиттерами и базами соответствующих регулирующих транзисторов, резисторы смещения третьей группы - между коллекторами и базами соответствующих вспомогательных транзисторов, управляющие диоды первой группы - между базами отключающих транзисторов и коллекторами регулирующих транзисторов тех же порядковых номеров, а управляющие диоды второй группы - между коллекторами

регулирующих транзисторов и базами соответствующих вспомогательных транзисторов.

Uk+3uU 4

Ub+Ш

l/tx+AU

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение КПД и надежности работы. Стабилизатор содержит регулирующие транзисторы 1 1-1 4, отключающие транзисторы 2.1-2.3, вспомогательные транзисторы 3.1-3.3, резисторы 4.1-4.3 смещения первой группы, резисторы 5.1-5.4 смещения второй группы, резисторы 6.1-6.3 смещения третьей группы, управляющие диоды 7.1-7.3 первой группы, управляющие диоды 8.1-8.3 второй группы, усилитель 9 сигнала рассогласования. Работа стабилизатора основана на пропускании тока нагрузки через регулирующий транзистор с минимальным падением напряжения между коллектором и эмиттером. Напряжения используемых первичных источников питания возрастают в порядке их подключения При максимальном входном напряжении ток нагрузки проходит только через регулирующий транзистор 1.1 По мере возрастания входного напряжения происходит последовательный перевод в открытое состояние других регулирующих транзисторов и закрытие предыдущих, При снижении входного напряжения процесс переключения регулирующих транзисторов осуществляется в обратном порядке. Выход усилителя 9 сигнала рассогласования всегда подключен только к базе одного из регулирующих транзисторов. 1 ил. Ё