СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ РЕГУЛИРУЮЩИМ ОРГАНОМ Советский патент 1967 года по МПК G05F1/613 G05F3/22 G05F1/567 

Известные параметрнческие стабилизаторы напряжения с транзисторным токоограничительным балластным сопротивлением при учете граничных разбросов всех стабилитронов и низкой стабильности источника смещения снижают максимально возможный уровень выходного тока и не обеспечивают высокий коэффициент стабилизации ио входному нанрял ению. Предлагаемое устройство свободно от вышеперечисленных недостатков и позволяет получить более высокий к.п.д., высокие выходные параметры, сохраняет работоспособность при больших токах нагрузки и в большом диапазоне входных напряжений.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что балластное сопротивление стабилизатора, выполненное на транзисторном токоограничителе и включенное эмиттером в сторону выпрямителя, в зависимости от установки выходного напряжения компенсационного регулируемого стабилизатора (или в зависимости от значения напряжения стабилизации стабилитрона в границах разброса-для параметрического стабилизатора) управляется фазоинвертором, собранным на транзисторе противотипной проводимости по сравнению с токоограничителем. Сопротивление коллекторной нагрузки фазоинвертора включено на вход токоограничителя, а база и эмиттерное сопротивление - на выход стабилизатора. Для срабатывания схемы при включении стабилизатора и ограничения мощности на транзисторе токоограничителя переход коллектор - эмиттер последнего шунтирован сопротивлением.

Принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора постоянного тока с параллельным регулирующим органом для случая компенсационного стабилизатора приведена на фиг. 1, а для параметрического - на фиг. 2, где / - балластное сопротивление стабилизатора в виде транзисторного токоограничителя - принципиально одинаковое для обеих схем;

2- транзисторный регулирующий орган с системой усиления и обратной связи для компенсационного стабилизатора;

3- кремниевый стабилитрон - регулирующий орган для параметрического стабилизатора;

4- сопротивление нагрузки стабилизаторов.

Усовершенствование относится к транзисторному токоограничителю 1, в который входят:МОЩНОСТИ, .рассеяния на транзисторе 5, При его отсутствии-схемане работоспособна; ,S т -транз-истор фазбинвертора постоянного тока, противотипной проводимости по сравнению с транзистором 5; 9- сопротивление коллекторной нагрузки 8, падение напряжения на котором задает необходимый ток через сопротивление 6; 10- сопротивление эмиттерной нагрузки S, определяющее необходимое падение напряжения на сопротивлении 9 в зависимости от уровня выходного напряжения стабилизатоПринцип работы стабилизатора заключаетСИ в следующем. В момент подачи входного напряжения (UgxJ элементы 2, 3, 5 и 8 заперты, так как выходное напряжение 0. Ток в цепи определяется величиной У и суммарным значением элементов 4, 6 ji 7. Появившееся падение напряжения на нагрузке создает ток через сопротивления 10 и 9, что приводит к приоткрыванию транзистора 5 и увеличению вих ДО заданного значения, определяемого соотнощением между элементами измерительной цепи регулирующего органа 2 или напряжением стабилизации данного образца. Ток через сопротивление 6 (т. е. входной ток стабилизатора) определяется уровнем U и значениями сопротивлений 6, 9 м 10. Поминальное значение этого тока выбирается равным сумме максимального тока нагрузки при номинальном L-„,, и минимально необходимого стабилизирующего тока. При фиксировании t/, (так как ток через сопротивление 10 и падение напряжения на сопротивлении 9 зависят только от Удыд- входной ток при колебаниях Ugjf остается постоянным с достаточно высокой точностью, а все изменение U.,. надает на транзисторе 5 и сопротивлении 7, между которыми происходит перераспределение составляющих входного тока. Этим обеспечивается высокий коэффициент стабилизации по Ug.f. При уменьшении ручным способом уровня вих (фиг. 1) или на другом стабилизаторе 3 с минимальным напряжением стабилизации по разбросу (фиг. 2), когда прн той же величине сопротивление 4 уменьшается ток нагрузки, соответственно этому уменьшается и входной ток стабилизатора, так как уменьшается ток через сопротивление 10 и падение напряжения на сопротивление 9. При максимальном значении Ug происходит обратный процесс и входной ток увеличивается пропорционально увеличению В обоих случаях при максимальной нагрузчательная фильтрация переменной составляющей выпрямленного напряжения. При этом процесс стабилизации выходного напряжения происходит по общеизвестному принципу для этих типов стабилизаторов. При перегрузках и /СЗ транзисторы узла токоограничителя 1 и регулирующего органа 2 (3) обесточиваются, чем обеспечивается высокая надежность схемы. Ток К.З определяется величиной и значениями сопротивлений 6, 7 и внутренним сопротивлением источника входного напряжения. Благодаря тому, что при колебаниях Ug и разных значениях среднее значение тока через регулирующий орган 2 не меняется, то становится возможным рассчитывать элементы 2 только на ток, равный сумме /ст. мин- и изменения тока нагрузки (А/н), что намного облегчает габариты регулирующего органа. На этом же основании для фиг. 2 при постоянном значении сопротивления нагрузки 4 возможно обеспечить ток нагрузки десять раз большей, чем допустимый максимальный ток стабилизации стабилитрона 3 или при том же токе нагрузки выбрать стабилитрон намного меньшей мощности. Так как входной ток стабилизатора в любом режиме почти равен максимальному рабочему току нагрузки, а минимальное Ug. можно выбрать всего на 2-5 в больше то всегда обеспечивается максимально возможный к.п.д. и минимальные габариты трансформатора, выпрямителя, фильтра и балластного сопротивления. При этом габаритная мощность транзистора 5, благодаря наличию сопротивления 7 получается в 3-4 раза меньше максимальной мощности рассеяния на транзисторном токоограничителе. Общие габариты стабилизатора по вышеизложенным причинам получаются при одинаковых внешних условиях примерно в 1, 6- 1,8 раза меньше, чем в известных нам схемах стабилизаторов с параллельным регулирующим органом и не больше (а при малых изменениях тока нагрузки - меньше), чем в обычных стабилизаторах с последовательным регулирующим органом, считающимися в настоящее время наиболее экономичными, но имеющие, как известно, более низкие экснлуатационные и качественные показатели. При данном исполнении токоограничителя / возможность термокомпенсации схемы расширяется благодаря наличию элементов сопротивлений 6, 9 к 10, которые можно выбрать с л елаемым температурным коэффициентом, Компенсацию положительного температурного дрейфа более простым способом возможно осуществить при выборе в качестве сопротивления 9 - сопротивления с отрицательным температурным коэффициентом (например, сочетание обычного и термосопротивления), или в качестве сопротивления 10 - сокоэффициентом, например, сочетание обычного и медното сопротивлений.

При компенсации же отрицательного дрейфа типы сопротивлений 9 ц 10 меняются местами. При этом в обоих случаях компенсацию можно осуществить как одним из двух сопротивлений 9 и 10, так и совместно.

По предлагаемой схеме фиг. 1 разработан стабилизатор 20 в/2 а для питания отклоняющей системы читающего устройства ЭВМ распознавания образов и злаков.

Источник рассчитан для работы при температуре от 10 до 50°С. Регулирование Ugux ± 2 в. Максим,альный ток нагрузки при U. - 22 в. равен 2,2 а. Источник может работать по противо-э.д.с. с обратным током до 1 а.

Предмет изобретения

Стабилизатор напряжения с параллельным регулирующим органом на транзисторе, содержащий источник напряжения постоянного тока и балластное сопротивление в виде транзисторного токоограничителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента стабилизации, в цепь управления регулирующего органа включен фазоинвертор на транзисторе противоположного типа проводимости, база которого соединена с выходной щиной стабилизатора со стороны токоограничителя, а цепь термокомпенсации температурного дрейфа через эмиттерное сопротивление соединена с другой выходной щиной.