Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания электро - и радиоаппаратуры . Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный параллельно выходным выводам, и измерительноусилительпыП узел, выходом соединенной с базой регулирующего транзистора 1 . Наиболее близким к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий трансформатор в цепь первичной обмотки которого включено реактивное балластное сопротивление, основной выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, регулирующий транзис тор, база которого соединена с выходом усилительного узла, входом соеди ненного с выходом сравнивакяцего узла вход которого подключен к выходным выводам, причем эмиттер регулирующего транзистора соединен с отрицатель ным полюсом упомянутого выпрямителя 2 , . Недостатком известных стабилизаторов является узкий диапазон величин выходного напряжения и низкая надежность, так как их схема сложна и они имеют большие объем и массу. Целью изобретения является расширение диапазона величин выходного напряжения и повышение надежности. Эта цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем трансформатор, в цепь первичной . обмотки которого включено реактивное балластное сопротивление,основной выпрямитель,подключенный к вторичной обмотке трансформатора,регулирующий транзистор,база которого соединена с выходом усилительного узла, входом соединенного с выходом сравнивающего узла, вход которого подключен к выходным выводам, причем эмиттер регулирующего транзистора соединен с отрицательным полюсом упомянутого выпрямителя, трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, к выводам которой подключен вспомогательный выпрямитель, причем его положительный полюс соединен с коллектором регулирующего транзистора, а отрицательный - с эмиттером регулирующего транзистора и отрицательным полюсом основного выпрямителя. Кроме того, в отрицательную шину основного выпрямителя между эмиттером регулирующего транзистора и отрицательным полюсом вспомогательного яыпрярлителя включен резистор,

Функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит трансформатор 1/ в цепь первичной обмотки 2 которого включено реактивное балластное сопротивление-конденсатор 3, основной выпрямитель 4, регулирукхдий транзистор 5, база которого соединена с выходом усилительного узла б постоянного тока,и сравниваюлеий увел 7.Трансформатор 1 снабжен дополнительной вторичной обмоткой 8, к выводам которой подключен вспомогательный выпрямитель 9, причем его положительньй по люс соединен с коллектором регулирующего транзистора 5, а отрицательный - с эмиттером последнего и с пслюсом основного выпрямителя 4 . В отрицательную шину основного выпрямителя 4 между, эмиттером регулирующего транзистора 5 и отрицательным полюсом вспомогательного выпрямителя 9 включен резистор 10.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Напряжение питающей сети, подавае мое на вход стабилизатора, распределяется между конденсатором 3 и первичной обмоткой 2 трансформатора 1. Падание напряжения на конденсаторе 3 пропорционально току через него и то ку первичной обмотки,2. На выходе основного выпрямителя 4 и на нагрузк оказывается напряхсение первичной обмотки 2,

Ток первичной обмотки 2 трансформтора 1 складывается из трех составляющих: тока холостого хода трансформатора, тока, пропорционального току нагрузки, и тока, пропорционального току, протекающему через регулирующи транзистор 5. При изменении, например увеличении напряжения на нагрузк вследствие повышения напряжения питающей сети при уменьшении тока нагрузки увеличивается сигнал, подаваемый с выхода сравнивающего узла 7 на вход усилительного узла 6 и на базуре гул ируюце го транзистора 5. Это приводит к отпиранию регулирующего транзистора 5 и к увеличению протекающего через него тока. При этом увеличивается ток через конденсатор 3 и падание напряжения на нем, а напряжение на нагрузке практически не меняется.

Необходимо отметить, что во всех режимах работы напряжение на перехйде коллектор-эмиттер регулирующего транзистора 5 остается практически неизменным, так как поддерживается неизменным напряхсение на вторичной

обмотке основного выпрямителя 4 и, следовательно, на вторичной обмотке 8 и на выходе вспомогательного выпрямителя 9. Это является преимуществом данного стабилизатора.

При наличии резистора 10 в стабилизаторе происходит дальнейшее прецизионное сглаживание пульсаций при помощи цепи обратной связи, состоящей из усилительного 6 и сравнивающего 7 узлов. При этом пульсации напряжения поступают на вход сравнивающего узла 7, усиливаются усилительным узлом 6 постоянного тока и поступают на базу регулирующего транзистора 5. При положительной полуволне пульсации ток через регулирующий транзистор 5 увеличивается, а при отрицательной уменьшается. При этом соответственно изменяется падение напряжения на резисторе 10. Пульсации напряжения на нагрузке при введении резистора 10 уменьшаются в коэф фициент усиления системы автоматического регулирования раз, что составляет несколько сотен. Это позволяет уменьшить объем и массу реактивного фильтра. Сопротивление резистора 10 выбирается небольшим. Падание напряжения на нем должно быть, примерно, равно двойной амплитуде пульсаций напряжения на выходе реактивного фильтра основного выпрямителя. Вследствие этого включение резистора 10 не приводит к снижению КПД стабилизатора.

Использование изобретения позволяет расширить область применения .параллельного транзисторного стабилизатора и дает возможность применять ег от сверхнизких до высоких выходных напряжений, а также повысить его надежность. Кроме того, стабилизаторы, рассчитанные на высокое выходное напряжение, могут быть проектированы без применения высоковольтных транзисторов.

Оормула изобретения

1.Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий трансформатор, в цепь первичной обмотки которого включено реактивное балластное сопротивление, основной выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, регулирующий транзистор, база которого соединена с выходомусилительного узла, входом соединенного с выходом сравнивающего узла, вход которого подключен к выходным выводам, причем эмиттер регулирующего транзистора соединен с отрицательным полюсом упомянутого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью расширен1:я диапазона величин выходного напряжения н пов лшения надежности. трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, к вьшодам которой подключен вспомогательный выпрямитель, причем его положительный полюс соединен с коллектором регулирующего транзистора, а отрицательный с эмиттером регулирующего транзистора и отрицательным полюсом основного выпрямителя. 2. Стабилизатор по п.1, о т л ичающийся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения, объема и массы, в отрицательную шину основного выпрямителя 6 6 между эмиттером регулирующего транзистора и отрицательным полюсом вспомогательного выпрямителя включен резистор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Додик С.Д. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. М., Советское радио , 1969, с. 99, рис.Ш,2в. 2,Карпов В.И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока. М., Энергия, 1967, с. 147, рис.12а.