Стабилизированный источник питания постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/59 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радио- и телевизионной аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного на- пряжения, содержащий основной и дополнительный источник питания, два стабилизирующих каскада линейного типа, соединенные последовательно, диод, соединяющий выход основного источника пи- тания с входом второго стабилизирующего каскада 1, Данный стабилизатор сложен, так как содержит два самостоятельных стабилизатора напряжения.

Известен также стабилизированный ис- точник питания постоянного напряжения, содержащий основной источник напряжения и N дополнительных, причем все стабилизаторы соединены выходами параллельно между собой и подключены к выходным шинам, выходы основного и N-1 дополнительных стабилизаторов напряжения подключены к выходам соответствующих основных и N-.1 дополнительных источников питания через диоды, а выход N-ro дополнительного стабилизатора соединен с выходом N-ro дополнительного источника напряжения непосредственно, все источники напряжения соединены последовательно между собой, причем выходное на- пряжение стабилизатора, подключенного к большему числу последовательно соединенных источников напряжения, меньше, чем выходное напряжение стабилизатора, подключенного к меньшему числу указан- ных источников 2.

Недостатком данного источника также является его сложность, обусловленная наличием полностью самостоятельных стабилизаторов напряжения по числу источников питания. Кроме того, в точке перехода стабилизации от предыдущего стабилизатора к последующему существует зона, в. которой отсутствует стабилизация, Это обусловлено тем, что регулирующий транзистор последу- ющего стабилизатора находится в состоянии насыщения и при переключении на указанный стабилизатор тока нагрузки стабилизация напряжения отсутствует до выхода регулирующего транзистора стабилизатора из состояния насыщения, В указанной области заметно возрастают пульсации напряжения.

Цель изобретения - повышение коэффициента стабилизации и упрощение устройства.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее соединенные последовательно основной и N дополнительных источников напряжения, стабилизатор постоянного

напряжения, вход которого соединен с катодом диода, анод которого соединен с положительной шиной основного источника напряжения, введены стабилитрон и N ключевых каскадов, каждый из которых содержит n-p-п- и p-n-p-транзисторы, три резистора и конденсатор, при этом N-1 ключевых каскадов содержат дополнительный диод, положительная шина каждого из N-1 дополнительных источников напряжения соединена с анодом дополнительного дио- дэ, катод которого соединен с первым выводом первого резистора и с эммитером p-n-p-транзистора, коллектор которого использован в качестве выхода ключевого каскада, а база через второй резистор соединена с коллектором п-р-п-транзисто- ра, эмиттер которого соединен с одним выводом конденсатора и отрицательной шиной соответствующего дополнительного источника напряжения, а база соединена с вторыми выводами первого резистора и конденсатора и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого использован в качестве входа ключевого каскада, при этом в N-м дополнительном каскаде положительная шина дополнительного источника напряжения соединена с эмиттером p-n-p-транзистора непосредственно, выходы ключевых каскадов объединены и соединены с входом стабилизатора постоянного напряжения, а вторые выводы третьих резисторов объединены и соединены с катодом стабилизатора, анод которого соединен с выходом стабилизатора постоянного напряжения.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит основной источник 1 напряжения, диод 2, стабилизатор 3 постоянного напряжения, дополнительные первый и последний источники 4 и 5 напряжения, первый и последний ключевые каскады 6 и 7, в которые входят первые транзисторы 8, вторые транзисторы 9, резисторы 10, 11, 12, дополнительный диод 13, стабилитрон 14, конденсаторы 15.

Стабилизатор 3 постоянного напряжения подсоединен к основному источнику 1 напряжения через диод 2. Дополнительные источники 4, 5 напряжения соединены последовательно с основным. Ключевые каскады 6 и 7 состоят из транзистора 8 типа р-п-р, эмиттер которого через первый резистор 10 соединен с базой второго транзистора 9 типа n-p-п. База транзистора 8 через второй резистор 11 соединена с коллектором транзистора 9. а коллекторы транзисторов 8 всех ключевых каскадов объединены и подсоединены к входу стабилизаторз 3 постоянного напряжения. Эмиттер транзистора 8 ключевого каскада б подключен через диод 13 к положительной шине дополнительного источника 4 напряжения, а эмиттер транзистора 8 ключевого каскада 7 подклюиен к положительной шине дополнительного источника 5 непосредственно. Эмиттер второго транзистора 9 соединен с отрицательной шиной соответствующего дополнительного источника А или 5 напряжения. Базы транзисторов 9 всех каскадов через резисторы 12 объединены и соединены с катодом стабилитрона 14, анод которого подключен к положительнойвыходной . шине стабилизатора 3 постоянного напряжения. Переход эмиттер - база транзистора 9 шунтируется конденсатором 15.

Работает устройство следующим образом.

Если напряжение основного источника 1 напряжения ниже напряжения стабилизации стабилизатора 3, транзистор 9 последнего ключевого каскада 7 открыт током, ограничиваемым резистором 10 тока, протекающим через переход эмиттер - база этого транзистора. Управление открытым и закрытым состоянием транзистора 8 выпол- няеттранзисторЭ. В рабочем состоянии оба транзистора 8 и 9 открыты током, протекающим через базо-эмиттерный переход транзистора 9, величина которого задается резистором 10. Таким образом стабилизатор 3 напряжения через открытый транзистор 8 записывается суммарным напряжением основного и дополнительных источников 1, 4, 5 напряжения, а диоды 2 и 13 закрыты, так как к ним приложено обратное напряжение дополнительных источников 4 и 5 напряжения. При превышении суммарным значением напряжений основного источника 1 напряжения и первого вспомогательного источника 4 потенциала катода стабилитрона 14 база транзистора 9 последнего ключевого каскада 7 смещается в обратном направлении, и он закрывается, запирая при этом транзистор 8 последнего ключевого каскада 7. Указанный транзистор 8 отключает последний дополнительный источник 5 напряжения. С этого момента ста- билизатор 3 начинает запитываться через диод 13 суммарным напряжением источников 1 и 4, при этом потребляемая мощность уменьшается на величину Рд 1)д 1Нагр, где ид,- напряжение дополнительного источника питания; 1Нагр - ток нагрузки. При превышении напряжением основного источника 1 потенциала катода стабилитрона 14 аналогично запирается транзистор 8 первого ключевого каскада и отключает соответствующий дополнительный источник 4 напряжения. Запитка стабилизатора 3 происходит от основного источника 1 напряжения, а потребляемая мощность дополнительно 5 уменьшается на величину Рд. Резистор 12 служит для ограничения тока стабилитрона 14. Последний может быть заменен на цепочку диодов. Величина напряжения на стабилитроне 14 определяет максимальную

10 величину падения напряжения на стабилизаторе 3, при котором происходит переключение питания с первого дополнительного переключающего каскада на основной источник 1 напряжения. Конденсатор 15 слу15 житдля предотвращения переключения при кратковременных бросках входного напряжения или пульсациях. При уменьшении входного напряжения процесс переключения дополнительных источников напряже0 ния происходит в обратной последовательности. При снижении напряжения основного источника 1 напряжения до величины ниже потенциала катода стабилитрона 14 через переход эмиттер - база

5 транзистора 9 начинает течь прямой ток, при этом открываются оба транзистора 8 и 9 и на вход стабилитрона 3 напряжения подается суммарное напряжение двух источников 1 и 4. При дальнейшем уменьшении

0 входного напряжения аналогично подключается очередной дополнительный источник напряжения.

Данное техническое .решение, значительно упрощено по сравнению с базовым

5 объектом-прототипом благодаря использованию одного стабилизатора напряжения на любое количество ключевых каскадов, что повышает его надежность. Вторым положительным свойством является обеспече0 ние стабилизации в зоне переключения дополнительных источников напряжения, что повышает коэффициент стабилизации и уменьшает пульсации выходного напряжения стабилизированного источника пита5 ния.

Формула изобретения Стабилизированный источник питания постоянного напряжения, содержащий сое- 0 диненные последовательно основной и N дополнительных источников напряжения, стабилизатор постоянного напряжения, вход которого соединен с катодом диода, анод которого соединен с положительной 5 шиной основного источника напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации и упрощения, в него введены стабилитрон и N ключевых каскадов, каждый из которых содержит п-р-п- и p-n-p-транзисторы, три резистора и конденсатор, при этом N-1 ключевых каскадов содержит дополнительный диод, положительная шина каждого из N-1 дополнительных источников напряжения соединена с анодом дополнительного диода, катод которого соединен с первым выводом первого резистора и с эмиттером р-п-р-транзистора, коллектор которого использован в качестве выхода ключевого каскада, а база через второй резистор сбединена с коллектором л-р-п-транзистог ра, эмиттер которого соединен с одним выводом конденсатора и отрицательной шиной соответствующего дополнительного источника напряжения, а база соединена с

вторыми выводами первого резистора и конденсатора и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого использован в качестве входа ключевого каскада,

при этом в N-м дополнительном каскаде положительная шина N-ro дополнительного источника напряжения соединена с эмиттером p-n-p-транзистора непосредственно, выходы ключевых каскадов объединены и

соединены с входом стабилизатора постоянного напряжения, входы ключевых каскадов объединены и соединены с катодом стабилитрона, анод которого соединен с выходом стабилизатора постоянного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение коэффициента стабилизации и упрощение устройства. Устройство содержит основной источник 1 напряжения, диод 2, стабилизатор 3, дополнительные первый и последний источники 4 и 5 напряжения, первый и последний каскады 6 и 7, в которые входят первые транзисторы 8, вторые транзисторы 9, резисторы 10,11.12, дополнительный диод 13, стабилитрон 14, конденсаторы 15. Данное техническое решение упрощено благодаря использованию одного стабилизатора напряжения на любое количество ключевых каскадов, что повышает его надежность. Вторым положительным свойством является обеспечение стабилизации в зоне переключения дополнительных источников напряжения, что повышает коэффициент стабилизации и уменьшает пульсации выходного напряжения стабилизированного источника питания. 1 ил. (Л С 00 Ю О ел