Двуполярный стабилизированный источник напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания различных радиоэлектронных устройств.

Известна система электропитания с защитой 1. Недостатком известной системы является возможность ложного срабатывания одного из них в момент в момент включения,

Известен стабилизатор постоянного напряжения, выбранный в качестве прототипа 2, содержащий регулирующий составной транзистор, состоящий из силового и согласующего транзисторов одного типа проводимости, включенной последовательно в силовую шину, блок управления, выход которого соединен с базой согласующего транзистора, полупроводниковый диод, включенный параллельно выходным выводам в обратном направлении и блок защиты от перегрузок по току, состоящий из рези- стивного датчика, включенного между эмиттером силового транзистора и выходным выводом, резистивного делителя напряжения, включенного между базой силового транзистора и общей шиной, и защитного транзистора, база которого подключена к средней точке указанного делителя, а коллектор соединен с базой согласующего транзистора, двух транзисторов, диода, резисторов, конденсатора и стабилитрона, причем коллектор первого транзистора такого же типа проводимости, как и защитный транзистор, соединен с эмиттером защитного транзистора и анодом диода, катод ко- торого и эмиттер первого транзистора подключены к выходному выводу стабилизатора база соединена с коллектором второго транзистора с типом проводимости, обратным типу проводимости защитного транзистора, эмиттер и база которого соответственно через первый и второй резисторы подключены к коллектору регулирующего составного транзистора и к выходному выводу, причем второй резистор, шунтированный конденсатором, соединен с общей шиной через включенные последовательно третий резистор и стабилизаторы.

сл

с

VJ о

XJ

СО СЛ

Недостатком известных стабилизаторов при последовательном соединении по крайней мере двух из них по выходу в условиях раздельного их включения является возможность невыхода на режим стабилизатора, включаемого последним, особенно при низких выходных напряжениях, т.к. ба- за-эмиттерный переход защитного транзистора невключениого стабилизатора оказывается под потенциалом включенного на его выходе обратновмещающего мощного диодачпадение напряжения на котором бывает достаточным для Поддержания защитного транзистора в открытом состоянии.

Цель изобретения - повышение надежности путем повышения надежности запуска при сохранении высокого КПД в режиме короткого замыкания в нагрузке при последовательном соединении 2-х стабилизаторов по выходу, в условиях их раздельного питания.

Цель достигается тем, что в двухполяр- ный стабилизированный источник напряжения, содержащий два стабилизатора постоянного напряжения, каждый из которых включает в себя последовательно включенные в силовую шину коллектором ко входному выводу, регулирующий составной транзистор и резистивный датчик тока, измерительно-усилительный узел, соединенный входом с выходным выводом стабилизатора, а выходом - с базой регулирующего транзистора , защитный транзистор одной проводимости с регулирующим транзистором, коллектором подключенный к выходу измерительно-усилительного узла, первый и второй делители напряжения, транзистор с проводимостью, противоположной проводимости регулирующего транзистора, резистор и .стабилитрон, причем первый делитель напряжения одним крайним выводом соединен со входным выводом, вторым - через стабилитрон с общей шиной, к средним выводам - с базой транзистора, эмиттер которого через резистор подключен к коллектору регулирующего транзистора, один из крайних выводов второго делителя напряжения подключен к общей шине, а средний вывод - к базе защитного транзистора, первый диод, включенный в обратном направлении между выходным выводом и общей шиной, и второй диод,в каждый из стабилизаторов введены цепочка из последовательно соединенных прямолинейных диодов, включенная между вторым крайним второго делите л я напряжения и эмиттером регулирующего транзистора, при этом коллектор вышеупомянутого

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

транзистора подключен ко второму крайнему выводу второго делителя напряжения, защитный транзистор включен эмиттером к выходному выводу и по схеме составного транзистора на по меньшей мере двух транзисторах, причем число компенсирующих диодов равно числу транзисторов в составном защитном транзисторе, второй диод подключен в прямом направлении между базой регулирующего транзистора и вторым крайним выводом второго делителя напряжения.

На чертеже изображена схема двухпо- лярного стабилизированного источника напряжения.

Двухполярный стабилизированный источник напряжения содержит включенные последовательно по выходу на общую нагрузку стабилизаторы 1 и 2. Каждый из стабилизаторов содержит последовательно включенные в силовую шину коллектором ко входному выводу регулирующий транзистор 3 и резистивный датчик 4 тока, измерительно-усилительный узел 5, соединенный входом с выходным выводом стабилизатора, а выходом - с базой регулирующего транзистора 3, защитный транзистор б, коллектор которого подключен к выходу измерительно-усилительного узла 5, первый 7 и второй 8 делители напряжения, транзистор 9 и резистор 10 и стабилитрон 11, причем первый делитель 7 одним крайним выводом соединен со входом вторым, через стабилитрон 11с общей шиной, а средним выводом - с базой транзистора 9, эмиттер которого через резистор 10 подключен к коллектору регулирующего транзистора 3, один из крайних выводом делителя 8 подключен к общей шине, а средний вывод - к базе транзистора 6, первый диод 12, включенный в обратном направлении между выходными выводом и общей шиной, цепочку 13 из двух прямосмещенных диодов, включенную между вторым крайним выводом второго делителя 8 и эмиттером транзистора 3, при этом коллектор транзистора 9 подключен ко второму крайнему выводу делителя 8, транзистор 6 выполнен составным из 2-х транзисторов и эмиттером подключен к выходному выводу стабилизатора, второй диод 14 подключен в прямом направлении между базой регулирующего транзистора и вторым крайним выводом делителя 8.

Работа двухполярного стабилизированного источника напряжения происходит следующим образом.

При включении одного из стабилизаторов, например, стабилизатора 1, его выходным напряжением Ывых 1 открывается диод 12 невключенного стабилизатора 2. Однако

при этом напряжение одного прямосме- щенного диода 12 недостаточно для открытия по базе составного транзистора 6 и к моменту включения входного напряжения Uux2, на стабилизатор 2 составной защитный транзистор б оказывается запертым.

Если теперь подать напряжение 1)вх2 на стабилизатор 2, то до тех пор, пока напря- жение 11вх2 не достигнет напряжения пробоя стабилитрона 11, ток через делитель 7 не проходит, транзистор 9 закрыт цепочка 13 и делитель 8 не получают питания со входа, транзистор 6 закрыт.

В этот промежуток времени уже при достаточно малом входном напряжении Uex2, приблизительно равном минимальному напряжению коллектор-эмиттер 1)кэт1п на транзисторе 3, при котором обеспечива- ется вхождение его в яинейный режим, транзистор 3 (практически открыт при UBx2min Uiomin 36), создавая в нагрузке ток.

Как только ток в нагрузке достигнет зна- чения половины номинального, диод 12 начинает закрываться, что приводит к беспрепятственному нарастанию напряжения 6вых2 до номинального значения.

После увеличения входного напряже- ния Uex2 выше напряжения пробоя стабилитрона 11, он начинает проводить, включается ранзистор 9, запитываются цепочка 13 и делитель 8, но транзистор 6 по- прежнему закрыт, т.е. отпирающее напряжение на диодах цепочки 13 компенсируется запирающим напряжением на верхнем (по схеме) плече делителя 8.

Диод 14 предназначен для защиты стабилизатора 2 при случайном включении его на короткозамкнутую нагрузку и не препятствует нормальному запуску В этом режиме до пробоя стабилитрона 9, когда цепочка 12 и делитель 8 не получают питания со входа, при определенном токе через датчик 4 падение напряжения на нем увеличивается настолько, что в сумме с напряжением на базе транзистора 3 становится достаточным для открывания диода 14 и транзистора 6.

При этом ток короткого замыкания со- ставляет величину порядка , где 1)д1з - напряжение на диоде 14, R4 - сопротивление датчика 4, приблизительно равен удвоенному номинальному току нагрузки. Поскольку этот ток течет кратковременно, до пробоя стабилитрона 11, то он безопасен для регулирующего транзистора 3,

На нормальную работу стабилизаторов диод 14 влияния не оказывает, т.к. при этом он закрыт, поскольку оказывается подключенным к точкам схемы с примерно равными потенциалами.

При котором замыкании нагрузки в процессе работы устройства устанавливается остаточный ток намного меньше по величине, чем в устройстве-прототипе 2, т.к. увеличивается шунтирующее воздействие защитного транзистора 6, выполненного в предложенном устройстве составным из двух транзисторов.

Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается надежный запуск стабилизаторов при сохранении высокого КПД в режиме К.З в нагрузке.

Формула изобретения

Двухполярный стабилизированный источник напряжения, содержащий два включенных последовательно по выходу стабилизатора постоянного напряжения, каждый из которых включает в себя последовательно включенные в силовую шину составной регулирующий транзистор из двух транзисторов одного типа проводимости, подсоединенный коллектором к входному выводу, и резистивный датчик тока, измерительно-усилительный узел, соединенный входом с выходным выводом, а выходом - с базой регулирующего транзистора, защитный транзистор одной проводимости с регулирующим транзистором, коллектором подключенный к выходу измерительно-усилительного узла, первый и второй делители напряжения, транзистор с проводимостью, противоположной проводимости регулирующего транзистора, резистор,стабилитрон, причем первый делитель напряжения одним крайним выводом соединен с входным выводом, вторым через стабилитрон - с общей шиной, а средним выводом - с базой транзистора, эмиттер которого через резистор подключен к коллектору регулирующего транзистора, один из крайних выводом второго делителя напряжения подключен к общей шине, а средний вывод - к базе защитного транзистора, первый диод, включенный в обратном направлении между выходным выводом и общей шиной, и второй диод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения надежности запуска при сохранении высокого КПД в условиях разделительного включения стабилизаторов, в него введена цепочка из последовательно соединенных прямосмещенных диодов, включенная между вторым крайним выводом второго делителя напряжения и эмиттером регулирующего транзистора, при этом коллектор упомянутого транзистора подключен к второму крайнему выводу второго делителя напряжения, защитный транзистор подключен эмиттером к выходному выводу и выполнен по схеме составного транзистоpa на по меньшей мере двух транзисторах, причем число прямосмещенных диодов равно числу транзисторов в составном защитном транзисторе, второй диод подключен в прямом направлении между базой регулирующего транзистора и вторым крайним выводом второго делителя напряжения.

Использование: в источниках радиопитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устр-во содержит два стабилизатора постоянного напряжения, соединенных последовательно. Стабилизаторы включаются раздельно. При к.з. в нагрузке в процессе работы устр-ва остаточный ток намного меньше, чем в прототипе, т.к. увеличивается шунтирующее действие защитного транзистора, выполненного по схеме составного транзистора. Повышается КПД устр-ва и его надежность 1 ил.