Релейный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1977 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качест ве источ(тка электропитания различных устройств радио- и электроаппаратуры.

Известен релейный стабилизатор постоя него напря.хсения, содержащий регулируюишй транзистор, источник опорного напряжения Н управляющий орган, 9 состав которого входят триггер Шмитта, запирающий орган и ускоряющая Т С-цепь l.

Известен также релейный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные регулирующий транзистор и сглаживающий фильтр, подклю- ченный к выходным выводам стабилизатора, и оперсщионный усилитель, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, второй вход через резистор - с плюсовым выходным выводом стябипизато-ра, а выход соединен с базой управляющего транзистора, коллектор которого подключен к ба.зе регулирующего транзистора 2.

Об1иий недостаток этих устр01Ч:тв - наличие в нпх сложных управляклипх органов:

мультивибраторов, генераторов нмпупьсо, триггеров, что пр1шодит к увеличению мощности затрачиваемой на управление и, следовательно, к снижению .к.п.д. стабилизаторов. Кроме того, их управляющие органы не могут осуществлять полную модуляцию входного напряжения стабилизатора, что снижает точность стабйлизашш.

Цель изобретения - повьпиение к.п.д. релейного стабилизатора постоянного напряжения.

Достигается это тем, что в релейном стабилизаторе постоянного напряжения, су(Держащем последоватешзно соединенные регулирующий транзистор и сглаживающий фильтр, подкпюченный, к выходным выводам стаби шзатора, и оперг-Дио П1ый усилитель, первый вход которого соедп {ен с источником опорного напряжения, второй вход .через резистор - с плюсовым выходныкг BI, .водом стабилизатора, а выход соединен с базой управляюшетО тран; истора, коллектор которого подключен к базе регули 1ук.- щего транзистора, эмиттер унрарляющого транзистора соединен с: минусовой тиной стмбипизатора а коллектор через дополнительно введенные. соединеш1ые последоватепьно диод и регулируемый резистор подключен к второму входу олёращюнного усилителя. На фиг. 1 показана принштиальная схем предлагаемого устройства,; на фйг. 2 - эпюр напряжелин на выходе стабилизатора н на сишальном входе операционного усшштела, ; Ус1ройство содержит регулирующий vpft№ зистор 1 эмиттер которого соединен с плю совым входным вьтодом стабилизатора, кол лектор с катодом блокирующего диода 2 и ОД1ШМ на вьшодов дросселя 3 сглаясивающего 4KJbVrpa. На выходе стабилизатора ггодкшочеп конденсатор 4 сглаживающего фильтра. Управляющий орган сгабилизагора coc тоит яз источника опорного напряженна на peSiicTOpe 5 и стабилитроне 6, операиион- ного усилителя 7 и управляющего транзио тора 8,, коллектор которого через резистор 9 связан с базой регулирующегю транзис- тора 1. Один вход 10 операдионного усилителя 7 соединен со стабилитроном 6, другой вход 11 (сигнальный) через резисзтор 12 - с плюссжьгм выходным выводом стабклизатора и через последовательно соединенные резистор 13, диод 14 . с коп лектором управляаошего транзистора 8, Вы- ход операционного усилителя. 7 связан с базой управляющего транзистора 8. Резио торы 12,13, диод 14 составляют яепь 15 обратной связи. Релейный стабилизатор постоянного на пряжения работает следующим образом. Рабочим режимом стабилизатора являет ся режим устойчивых автоколебаний. Pepvлирующий транзистор, переключаясь ч& СЬПЦеННОГО состояния в состояние , ; ЧГч-И и наоборот,нодает последовательноехь гфя- моугольных импульсов на вход сглаживаювщего ЬС фильтра. На выходе стабилизатора устанавливается постоянное напряжение с некоторой переменной составляющей (см. фиг. 2 а). В интервалах (O-i) ,( управляющий транзистор 8 и регулирующий транзистор 1 закрыты, а в интервалах (), (jV открыты. В момент i , когда управляющий транзистор 8 еще закрыт, выходное напряжение стабилизатора и напряжение на сигнальном входе 11 опеп рационного усилителя 7 становятся рав11ыми опорному напряжению (J (см.фиг. 2), Операционньй усилитель 7 начинает открывать управляющий транзнстор 8. При этом по цепи 15 обратной связи начинает протекать ток, создающий дополнительное падение напряжения на резисторе 12. В ре.зультате этого потенциал входа 11 операдионного усилителя 7 понижается. Это ве- дет Е еще большему открыванию транзио тора 8 н дапьиейшему понижению псггвшшал. ла хола 11 операдионного усилителя 7. Процесс открьшания управляющего тра№зистора 8 и поншкешш потенциала сигналыного входа 11 операдионного усилителя 7 происходит лавинообразно, что приводит к скачкообразнсму уменьшению напряже- ния на входе 11 операцисжного усилителя 7 н форснрсжаннилу открыванию управляю щего трангадстора 8 и регулирующего тра. зистора 1. Скачок напряжения на вхоае И операционного усилителя 7 равен падению Нс7пряж:ення U на резист Ч1е 12 (см.фиг.2бУ от тсжа по цепи IS обратной связи. В ре льтате открьшания регулирующее го транзистора 1 Выходное напряжение стабилизатора, несколько уменьшаясь в начале интервала (см. фиг. 2а) из-за индуктивности фильтра, начинает увв личиваться. Когда оно стансжвтся равным опорному напряжению И 10 в момент i (фиг. 2), операционный усилитель 7 начинает аакрьгоать транзистор 8, что уменьшает падение напряжения на резисторе 12 и noi« Еышает потенциал входа 11 операционного усилителя 7. Последний вследствие этого еще больше закрывает управлшоший тра зистс 8. В результате лавинообразного процесса напряжения на входе 11 операционного усилителя 7 скачкообразно воз- растает в момент г г на величину И 12 Сем. фиг. 2б), что приводит к форсирсзван яому закрьюанию управлйющего транзиотора 8 и, сооадзетственно, регулирующего транзистора 1. Выходное напряжение, неоколько увеличиваясь в начале интервала (см. фиг. 2а), начинает уменьшаться, и процесс повторяется. Таким образом, операционный усилитель 7 с цепью 15 обратной связи и управляю щим транзистором 8 представляют собой быстродействующую ключевую схему, которая позволяет за короткий промежуток переключить регулирующий транзисTt 1. ДиОд 14 препятствует открыванию регулирующего транзистора 1 по пегш 15 обратной связи в интервалах закрытого состояния управляющего транзистора 8. Транзистор 8 выполняет две функции: управляет переключением регулирующего транзистора 1 и подключает или отключает цепь. 15 дополнительной обратной связи. Использование транзистора 8 с цепью 15 обратной связи нозволило снизить потери мощности на переключение в регулирующем транзисторе и тем самым повы сить к.п.д. стабилизатора и уменьшить его габариты. Кроме тогю,в давнем стабЕЛВзат( модк но регулвроеать часлчлу авт(жоае6авн&. Это достигается взмевеннем велнчивы рези тора 14, что привоавт к взмевевЕю допояввтельвого падевия вапряженвя ва реавст1 ре 12. Увелвчевве падеввя напряжевня ва резисторе 12 прнврдвт s. увелвчеввю длв тельвости ввтервала между момевтами переключеввя (жерадионного усилителя 7 и ведет к уменьшеввю частоты автоколебаний стабилизатора. В свою очередь, уменьшение падевия напряжевия ва резвстс е 12 ваоборот увеличивает частоту т жоле6а- ВИЙ. Изменяя величиву резистора 13, могкво выставить требуемую по тепловому режвму и величине переменвой составляющей частоту автоколебаний стабилизатора. Наряду с этим в данном стабилизатс цепь 15 обратной связи увеличивает устой«frfBocTb стабилизатора, так как она подключена к сигнапьному входу операционного у-силителя. Кроме того, подключение обрат рой связи к сигнальному входу онерациовноро усилителя не влияет на величину raiopного напряжения. Это повышает точность стабипизации. 6 Формула изобретевия Релейный стабилизатор прстояввого напряжения, содержащий последовательно соединенные регулирующий транзистор в сглаживающий фильтр, подключенный к выходным выводам стабилизатора, и опера- ционный усилитель, первый, вход соединен с источником опорного напряжения, второй вход черкез. резистор - с плю совым выходныь выводом стабилизатора, а выход соединен с базой управляющего транзистора, коллектор кугорого поаклкп&а к базе регулирующего транзистора, о т л в чающийся Т6М, что, с делью повы шения К.П.Д., эмиттер управлшощего трая зистс| а соединен с минусовой шввоА CTiaрилизатора, а коллектор через дта Олвитель- ро введенные соединенные послэдовательно диод и регулируемый резистор поцклЕОчен к BTtpOMy входу операционного усилителя. Источники информадии, принятые во внць мание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство CXICP № 321900 ,М. 02 М 3/135,1969. 2.Патент США Ns 3581187, класс 323-17, 1969 (прототип).

yg + 0-0-Ь

15

«

8

0п

13

12

и

J

W

фиг 1

(iw

Ч