Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/563 

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

Известен стабилизатор напряжения с непрерывным регулированием, содержащий блок управления, основной и N дополнительных транзисторных регуляторов.

Недостатком этого стабилизатора является наличие нерегулируемого состояния регулирующего транзистора при переключении с одного регулирующего транзистора на другой при выходе последнего из состояния насыщения в рабочее состояние. Это приводит к скачкам выходного напряжения в этой точке и повышению пульсаций.

Известен также стабилизатор постоянного напряжения, содержащий два стабили- зирующих каскада с регулирующими транзисторами в каждом каскаде и диод, причем коллектор регулирующего транзистора первого стабилизирующего каскада соединен с одним из выводов для подключения дополнительного источника непосредственно, а своей базой - через резистор, а эмиттер соединен с коллектором регулирующего транзистора второго стабилизирующего каскада непосредственно, а с вторым выводом для подключения дополнительного источника напряжения и с первым выводом для подключения основного источника напряжения - через упомянутый диод. Кроме того, в состав второго стабилизирующего каскада входит измерительно-усилительный орган, вход которого соединен с базой регулирующего транзистора этого регулирующего каскада, а входные выводы соединены соответственно с эмиттером этого же регулирующего транзистора, соединенным с выходным выводом и с общей шиной, к которой подсоединен также второй вывод для подключения основного источника напряжения.

(Л

С

VJ

СО J Јь СО

ю

Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная наличием измерительно-усилительных узлов в каждом стабилизирующем каскаде и, как следствие этого, недостаточно высокая на- дежность.

Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения схемы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два стабилизиру- ющих каскада с регулирующими транзисторами в каждом каскаде и диод, причем коллектор регулирующего транзистора первого стабилизирующего каскада соединен одним из выводов для подключения допол- нительного источника непосредственно, а своей базой - через резистор, а эмиттер соединен с коллектором регулирующего транзистора второго стабилизирующего каскада непосредственно, а с вторым выво- дом для подключения дополнительного источника напряжения и с первым выводом для подключения основного источника напряжения - через упомянутый диод, кроме того, в состав второго стабилизирующего каскада входит измерительно-усилительный орган, вход которого соединен с базой регулирующего транзистора этого регулирующего каскада, а входные выводы соединены соответственно с эмиттером этого же регули- рующего транзистора, соединенным с выходным выводом и с общей шиной, к которой подсоединен также второй вывод для подключения основного источника напряжения, дополнительно введен стабилитрон, вклю- ченный между базой регулирующего транзистора перрого стабилизирующего каскада и эмиттером регулирующего транзистора второго стабилизирующего каскада.

Введение одного элемента - стабилитро- на с соответствующими связями позволяет при сохранении метрологических и динамических характеристик исключить целый узел, что в значительной степени уп рощает устройство и повышает надежность его работы.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит основной 1 и дополнительный 2 источники питающего напряжения, стабилизирующий каскад 3, первый регулирующий транзистор 4, диод 5, стабилитрон 6, резистор 7 и второй регулирующий транзистор 8.

Основной и дополнительный источники 1 и 2 питающего напряжения соединены последовательно. К положительному входу основного источника 1 через диод 5 подключен стабилизирующий каскад 3.

Первый регулирующий транзистор 4 своим коллектором соединен с положительным полюсом дополнительного источника 2 питающего напряжения и эмиттером - со входом стабилизирующего каскада 3, База транзистора 4 через резистор 7 соединена с положительным выводом дополнительного источника 2 питающего напряжения. Стабилитрон 6 своим катодом соединен с базой транзистора 4, а анодом - с выходом стабилизирующего каскада 3.

Устройство работает следующим образом.

При суммарном напряжении источников питающего напряжения ниже напряжения стабилизацич стабилизирующего каскада-3 первый регулирующий транзистор 4 открыт базовым током, ограничиваемым резистором 7 , а диод закрыт напряжением дополнительного источника 2, приложенным к нему в непроводящем направлении. При достижении некоторой величины суммарного напряжения источников 1 и 2, превышающей напряжение стабилизации стабилизирующего каскада 3, на выходе последнего начи- нает поддерживаться выходное напряжение на заданном уровне.

Поскольку первый регулирующий транзистор 4 включен по схеме эмиттерного повторителя, напряжение на его эмиттере равно

U3 UBblX+UcT-U36,

где Увых - напряжение на быходе устройства;

UCT - напряжение на стабилитроне 6;

1)эб напряжение эмиттер-база транзистора 4.

Это напряжение также поддерживается постоянным.

Таким образом, напряжение на втором регулирующем транзисторе 8 также постоянно. Величина этого напряжения задается напряжением стабилизации стабилитрона 6 и равна

Us UCT - U36.

Эта величина выбирается минимально достаточной, при которой второй регулирующий транзистор 8 может работать в линейном режиме.

При превышении напряжения основного источника 1 питающего напряжения потенциала эмиттера транзистора 4 база последнего оказывается смещенной в обратном направлении, и он запирается, отключая дополнительный источник 2. При дальнейшем увеличении входного напряжения источника 1 вся разность напряжений между входом и выходом стабилизирующего каскада 3 выделяется на втором регулирующем транзисторе 8, а потребляемая мощность Р уменьшается на величину

Р

нагр

U

доп ,

где нагр - ток нагрузки;

Ццоп - напряжение дополнительного источника 2, и, следовательно, КПД устройства возрастает. Поскольку к моменту отклю- чения дополнительного источника 2 на коллекторе регулирующего транзистора стабилизирующего каскада 3 величина напряжения достаточна для его работы в линейном режиме, отключение дополнительного источ- ника 2 питания и переход на основной источник 1 происходит плавно, без скачка, характерного для известных устройств, где в момент переключения источников происходит скачок выходного напряжения из-за на- сыщенного состояния регулирующих транзисторов стабилизирующих каскадов. По сравнению с известным в предлагаемом устройстве присутствует только один измерительно-усилительный орган, при этом ко- личество ступеней стабилизации может быть любым. Такое построение схемы позволяет в значительной степени упростить устройство, особенно при нескольких ступенях стабилизации, за счет исключения до- полнительных измерительно-усилительных узлов без снижения качества стабилизации, кроме того, повышается надежность работы устройства.

4

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий два стабилизирующих каскада с регулирующими транзисторами в каждом каскаде и диод, причем коллектор регулирующего транзистора первого стабилизирующего каскада соединен с одним из выводов для подключения основного источника напряжения непосредственно, а со своей базой - через резистор, а эмиттер соединен с коллектором регулирующего транзистора второго стабилизирующего каскада непосредственно, а с вторым выводом для подключения основного источника напряжения и с первым выводом для подключения дополнительного источника напряжения -через упомянутый диод, кроме того, в состав второго стабилизирующего каскада входит измерительно-усилительный орган, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора этого стабилизирующего каскада, а входные выводы соединены соответственно с эмиттером этого же регулирующего транзистора, соединенным с выходным выводом и с общей шиной, к которой подсоединен также второй вывод для подключения дополнительного источника напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения схемы, в первый стабилизирующий каскад введен стабилитрон, включенный между базой регулирующего транзистора первого стабилизирующего каскада и эмиттером регулирующего транзистора второго стабилизирующего каскада.

Использование: для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит два стабилизирующих каскада, каждый из которых запитывается от своего источника питания. Регулирующие транзисторы (РТ) обоих каскадов коллектор-эмиттерной цепью соединены последовательно между собой. База РТ выходного каскада соединена с выходом измерительно-усилительного органа, вход которого подключен к выходным выводам. Между базой РТ первого каскада и выходным выводом включен стабилитрон. Благодаря такому построению схемы устройство стало значительно проще (на два каскада - один измерительно-усилительный орган), а значит надежнее, 1 ил.

RH