Высоковольтный стабилизирующий источник напряжения постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий регулирующий элемент, в состав которого входит N транзисторов, из которых N-1 - составные, включенных параллельно, основной источник питания, N дополнительных источников и схемы управления.

Недостатки - наличие на каждом транзисторе регулирующего элемента напряжения всей вольтодобавки, что не позволяет

сделать стабилизатор достаточно высоковольтным из-за ограниченного максимального напряжения коллектор-эмиттер транзисторов, подача напряжения управления на базу каждого составного транзистора требует использования высоковольтных транзисторов в схеме управления, что накладывает те же ограничения.

Наиболее близкой по технической сущности является система питания, содержащая регулировочный транзистор непрерывного стабилизатора и непрерывные регулирующие транзисторы, к базам которых подключены стабисторы и резисторы, служащие для ограничения тока стабистох|

W

ю со

V4 О

ров, дополнительный источник для питания базовых цепей транзисторов, блока управления, нестабилизированный источник питания, собранный на N последовательно включенных выпрямительных диодах.

Недостатком известного стабилизатора является сложность получения высокого выходного напряжения и высокой надежности из-за наличия полного напряжения дополнительных источников на регулирующих транзисторах, недостаточного КПД из-за неполного насыщения основного регулировочного транзистора в процессе работы.

Целью изобретения является повыш. ние выходного напряжения стабилизатора при одновременном повышен, л КПД и повышении надежности за сч. ограничения напряжения на регулирующем элементе.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзистор, включенный эмиттер-коллекторным переходом последовательно с основным источником питания и развязывающим диодом между выводами для присоединения цепи нагрузки, измерительно-усилительный узел, сигнальный вход которого подключен к упомянутым присоединительным выводам, а выход- к управляющему входу регулирующего транзистора, п включенных последовательно дополнительных источников питания, первый из которых одним из полюсов соединен с полюсом противоположной полярности основного источника питания, п-1 дополнительных развязывающих диодов, подключенных первыми электродами к объединенным полюсам дополнительных источников питания, п вспомогательных транзисторов, эмиттер первого из которых соединен с коллектором регулирующего транзистора, а коллекторы всех, кроме п-го, - с вторыми электродами соответствующих дополнительных развязывающих диодов, низковольтный источник напряжения, один из полюсов которого соединен с эмиттером регулирующего транзистора, а другой полюс - с первыми выводами п токоограничивающих резисторов, дополнительно в него введены п защитных диодов, включенных между вторыми выводами токоограничивающих резисторов и базами соответствующих вспомогательных транзисторов, при этом эмиттер-коллекторные переходы последних включены последовательно, а коллектор п-го вспомогательного транзистора соединен с соответствующим полюсом п-го дополнительного источника питания.

На чертеже приведена электрическая схема высоковольтного линейного стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения

содержит регулирующий элемент 1, состоящий из четырех последовательно включенных транзисторов 2-5, основной источник 6 питания и три дополнительных источника 7-9, включенных последовательно, положи0 тельные выходы которых соединены с коллекторами соответствующих транзисторов 2-4 через развязывающие диоды 10-12, кроме последнего транзистора 5. Схема 13 управления подключена первым и вторым

5 входом к выходным клеммам 14 и 15, а выходом - к базе транзистора 2, базы транзисторов 3-5 через развязывающие диоды 16-18 и ограничительные резисторы 19-21 соединены с положительным выходом до0 полнительного низковольтного источника 22 напряжения, а отрицательный выход соединен с выходной клеммой 14.

Высоковольтный непрерывный стабилизирующий источник напряжения посто5 янного тока работает следующим образом.

Напряжение, образованное основным 6

и дополнительными источниками питания,

подается через регулирующий элемент 1 в

нагрузку, В схеме 13 управления происхо0 дит сравнение величины выходного напряжения с заранее заданным значением. Если величина выходного напряжения меньше заданной, то схема управления вырабатывает сигнал ошибки, который подается на базу

5 первого транзистора 2 регулирующего элемента и приводит к его открыванию, пока напряжение его коллектора не станет меньше разности величины напряжения дополнительного источника 22 напряжения,

0 падения напряжения на диоде 16 и напряжения транзистора 3. В этот момент начинает открываться второй транзистор 3 регулирующего элемента и открывается до тех пор, пока величина напряжения на его

5 коллекторе не станет меньше разности величин напряжения дополнительного источника 22, падения напряжения на диоде 17 и напряжения Уэб транзистора 4. В этот момент начинает открываться следующий

0 транзистор 4 регулирующего элемента и т.д. Когда транзисторы 3-5 насыщены, по мере увеличения тока управления транзистор 2 входит в область, насыщения.

Если величина выходного напряжения

5 больше заданной, происходит обратный процесс, т.е. поочередно закрываются транзисторы от последнего до первого.

При соответствующем выборе дополнительных источников (вольтодобавок) и количества транзисторов в регуляторе возможно

получить любое выходное напряжение стабилизатора при высоком КПД и высокой надежности за счет строго поочередного подключения в работу каждого транзистора регулятора и невозможности возникнове- ния перенапряжений на транзисторах регулятора.

Таким образом, введение дополнительных источников (вольтодобавок), развязывающих диодов в цепи коллекторов и баз регулирующих транзисторов, дополнительного низковольтного источника позволяет получить высоковольтный источник с высоким кпд.

КПД для известного источника 0,85, для предлагаемого при четырех дополнительных источниках 0,92. При наращивании дополнительных источников для высоковольтного стабилизатора возможно дальнейшее увеличение КПД.

Дополнительно следует указать следующие достоинства: высокое качество выходной электроэнергии, так как используется регулирование линейного типа; повышается надежность из-за простоты схемы управле- ния, так как используется управление только на один транзистор регулирующего элемента.

Формула изобретения

Высоковольтный стабилизирующий ис- точник напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, включенный эмиттер-коллекторным переходом последовательно с основными источником питания и развязывающим диодом

между выводами для присоединения цепи нагрузки, измерительно-усилительный узел, сигнальный вход которого подключен к упомянутым присоединительным выводам, а выход - к управляющему входу регулирующего транзистора, п последовательно включенных дополнительных источников питания, первый из которых одним из полюсов соединен с полюсом противоположной полярности основного источника питания, п-1 дополнительных развязывающих диодов, подключенных первыми электродами к объединенным полюсам дополнительных источников питания, п вспомогательных транзисторов, эмиттер первого из которых соединен с коллектором регулирующего транзистора, а коллекторы всех, кроме п-го, - с вторыми электродами соответствующих дополнительных развязывающих диодов, низковольтный источник напряжения, один из полюсов которого соединен с эмиттером регулирующего транзистора, а другой полюс- с первыми выводами п токоограничи- вающих резисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены п защитных диодов, включенных между вторыми выводами токоограничивающих резисторов и базами соответствующих вспомогательных транзисторов, при этом эмиттер-коллекторные переходы последних включены последовательно, а коллектор п-го вспомогательного транзистора соединен с соответствующим полюсом п-го дополнительного источника питания.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение надежности работы. Устройство построено на основе непрерывного компенсационного стабилизатора напряжения с регулирующим транзисторным органом последовательного типа. Для обеспечения экономичности на питающий вход стабилизатора всегда подается минимально необходимое напряжение. В случае изменения нагрузочного тока это напряжение увеличивается или уменьшается путем автоматического подключения или отключения дополнительных источников питания через вспомогательные транзисторы, которые в данном случае включены эмиттер-коллекторными переходами последовательно. Поочередная коммутация вспомогательных транзисторов осуществляется с помощью низковольтного источника напряжения, установленного в базовых цепях, снабженных защитными диодами. 1 ил. сл С

|-Т-

I

и s