Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1977 года по МПК G05F1/58 

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к области электротахники и может быть использовано для питания электро- и радиоаппаратуры стабилизированным напряжением постоянного ток

Известен стабилизатор напряжения пос тоянного тока, содержащий. параллельный регулирующий орган и транзисторный токоограничитель 1 .

;Яедостаток известного устройства в сложности схемы из-за использования дополнительного каскада фазоинвертора, а также слабое использование регулирующего органа.

Известен также стабилизатор напряжени постоянного тока, содержащий включенный последовательно в выходную шину первый регулирующий транзистор с балластным резистором, соединенный через первый резистор с выводами для подключения нагрузки, второй регулирующий транзистор,аходом подключенный к выходу усилителя обратной связи, своими входами соединенного с источником опорного напряжения и измерительным элементом, и орган для защи ты от перегрузок на транзисторе 2 .

Недостаток этого стабилизатора закл чается в плохих энергетических показателях и малой точности стабилизации.

Щель изобретения - улучщение энергетических показателей и повышение точности стабилизации стабилизатора напряжения постоянного тока.

Это достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного ока, содержашем включенный последовательно в выходную шину первый регулирующий транзистор с балластным резистором, соединенный через первый резистор с выводами для подключения нагрузки, второй регулирующий транзистор, входом подключенный к выходу усилителя обратной связи, своими входами соединенного с источником опорного напряжв,ния и измерительным элементом, и орган для защиты от перегрузок по току на тран-

(, новым является то, что база первого регулирующего транзистора соединена с коллектором транзистора органа д;Ц защиты и с одним из концов второго резистора, другой конец которого соединен через

третий резистор с одним из входных выводов для подключения питающего источника, а через четвертый резистор - с коллектором второго регулирующего транзистора, базой соединенного с базой указанного транзистора органа для зашиты от перегрузок по ток На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока. Стабилизатор содержит последовательный регулирующий транзистор 1, параллельный регулирующий транзистор 2, транзистор 3 органа для зашиты от перегрузок по току, балластный резистор 4, резисторы 5, 6, 7 и 8,усилитель 9 обратной связи, измерительный элемент 10, источник опорного напряжения 11, нагрузку 12 и питающий источник 13. Ток нагрузки 12 протекает полностью че рез последовательный регулирующий транзистор 1 и балластный резистор 4, КрЬме того, через эти элементы протекает часть коллекторного тока параллельного регулирующего транзистора 2 по цепи: эмиттер-коллектор, .резистор 8. Падение напряжения от этого токана резисторе 8 закрывает транаистор 3 органа для защиты. Другая часть коллекторного тока транзистора 2 протекает по цепи: эмиттер-коллектор, резисторы 7 и 5Jисточник 13. Любое изменение величины этого тока влечет изменение величины тока базы последовательного регулирующе- го транзистора 1. .В случае запирания тра зистора 2 ток базы транзистора 1, опреде- ляемый сопротивлениями резисторов 5 и 6 достаточен для его насыщения при токах нагрузки, бпиэккк к максимальным (с учетом падения напряжения на резисторе 4). При малом токе нагрузки стабилизатор работает : следующим образом. Пусть потребляемый ток резко уменьшился, В этом случае сигнал, поступающий от усилителя 9, открывает транзистор 2. В обычных параллельных стабилизаторах при рахцение коллекторного тока регулирующего элемента было бы таким, чтобы ток, протекающий через балластный резистор 4, не изменился. Только в этом случае не изменилось бы напряжение на нагрузке. В данном стабилизаторе увеличение коллекторного тока транзистора 2, кроме указанного действия, приведет к уменьщению тока базы транзистора 1 (за счет роста падения напряжения на резисторе 5). Это приводит к увеличению -.оопротивле- .кия транзистора 1, т.е. к увеличению общего балластного сопротивления относительно параллельного .регулирующего транзисто|за 2. В связи с этим для поддержания на нагруэа-г неизменного напряжения коллекторный ток транзистора 2 возрастает значитель о, КПД стабилизатора будет довольно больим. Таким образом, при малых токах нагрузки основная мощность при регулировании вьщеляется на последовательном транзисторе 1, Однако эта мощность невелика, так как на суммарное значение тока нагрузки и тока параллельного регулирующего транзистора незначительно. При больщом токе нагрузки стабилизатор работает следующим образом. Пусть ГОК, потребляемый нагрузкой, резко возрос. В известных схемах параллельных стабилизаторов это привело бы. к запиранию регулирующего транзистора с тем, чтобы суммарный ток, протекающий через балластный резистор, остался неизменным. При этом коллекторный ток транзистора 2 должен резко умеиьщиться. С уменьшением коллекторного тока транзистора 2 уменьшается падение напряжет- ния на резисторе 5. Это приводит к приот- крыванию последовательного транзистора 1 и, следовательно, к уменьшению суммарного балластного сопротивления относительно параллельного транзистора 2 (это сопротивление складывается из сопротивления резистора 4 и сопротивления перехода коллекторэмиттер транзистора 1). В связи с этим напряжение на выходе стабилизатора остается неизменным как за счет уменьшения тока параллельного транзистора 2, так и за счет снижения величины балластного сопротивления. Так как с ростом тока нагрузки падение напряжения на транзисторе 1 уменьшается (до долей вольта), мощность, рассеиваемая на коллекторе, невелика. Таким образом, в любом режиме работы на транзисто ;)ах 1 и 2 вьщеляется значительно меньшая мощность по сравнению с известными схемами компенсационныхстаб лизато- ров. Это способствует увеличению КПД и повышению надежности работы стабилизатора. При коротких замыканиях в нагрузке гребуется защитить лишь последовательный регулирующий транзистор 1. Такая защита осуществлена с помощью транзйстора 3. При коротком замыкании на выходе стабилизатора транзистор 3 выходит в режим насыщения, при этом его пер&ход коллекторэмиттер шунтирует цепь базового тока транзистора 1 к выключает ее. Формула изобретения Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последовательно в выходную шину первый регулирующий транзистор с балластным резистором, соединенный через первый резистор с выводам для подключения нагрузки, второй регулирую ший транзистор, входом подключенный к выходу усилителя обратной связи, своими / входами соединенного с источником опорного напряжения и измерительным элементом, и орган для зашиты от перегрузок по току на транзисторе, отличаюшийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и повышения точности стаГбйлнзации, база первого регулирующего транзистора соединена с коллектором транзистора органа для и с одним иа концов второго резистора, другой конец которого соединен через третий резистор с одним из входных выводов для подключения питающего источника, а через четвертый резистор - с коллектором второго регулирующего транзистора:, базой соединенного с баЭой указанного транзистора органа я защиты от перегрузок по току. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Авторское свидетельство СССР № 203О07, кл. G 05 F 1/60, 1967. 2.Карпов Э. И. Полупроводниковые компенсационнь1е j стабилизаторы напряжения и тока. М., Энергия с. 64-67.