Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от короткого замыкания 1.

Наличие в известном стабилизаторе фоторезистора не позволяет получить требуемое быстродействие срабатывания защиты и ухудщает зависимость выходного напряжения от изменений температуры.

Существенным недостатком указанного стабилизатора также является отсутствие его автоматического запуска и возврата в исходное состояние.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последрвательно в одну из питающих шин регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом усилителя постоянного тока, выполненного по дифференциальной схеме и одним из входов соединенного с выходом резисторного делителя напряжения, включенного между выходными выводами, а другим входом - со стабилитроном опорного источника, токостабилизирующий двухполюсник на транзисторе, включенном в выходную цепь усилителя постоянного тока, делитель напряжения на

резисторе и стабилитроне, включенный между входными выводами, защитный транзистор, ограничительный резистор и цепь возврата из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, шунтирующую

переход коллектор-эмиттер регулирующего транзистора 2.

Однако указанный стабилизатор напряжение имеет ряд недостатков, а именно: повыщенную мощность рассеивания из-за наличия датчика токовой перегрузки, включенного последовательно с потребителем; повышенное выходное сопротивление из-за наличия датчика токовой перегрузки, включенного в петле обратной связи стабилизатора; сложность схемного решения устройства защиты, необходимого для получения требуемого быстродействия срабатывания и возврата защиты.

Цель изобретения - уменьшение мощности рассеивания и выходного сопротивления стабилизатора, а также упрощение схемы устройства защиты.

В предложенном стабилизаторе постоянного напряжения база заш.итного транзистора соединена со средней точкой делителя напряжения защитного блока, эмиттер его через ограничительный резистор - со стабилитроном опорного источника, а его коллектор подключен к эмиттеру транзистора токостабилизирующего двухполюсника.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного стабилизатора.

Стабилизатор содержит последовательный регулирующий транзистор 1, источник 2 опорного напряжения со стабилитроном 3, который соединен с одним из входов усилителя 4 постоянного тока, другой вход которого подключен к выходу резисторного делителя 5 нанряжения, включенного ме;-кду выходными выводами, к которым подключена нагрузка 6.

Стабилизатор также со/1ержит токостабилизирующий двухполюсник 7 на транзисторе 8, включенном в выходную цепь усилителя 4 постоянного тока, защитный транзистор 9, делитель напряжения на резисторе 10 и стабилитроне 11, причем средняя точка делителя подключена к базе защитного транзистора 9, и цепь возврата из последовательно соединенных резистора 12 и стабилитрона 13. Усилитель 4 постоянного тока содержит выходной транзистор 14 и входной транзистор 15. Кроме того в схему включены: ограничительный резистор 16, резистор 17 токостабилизирующего двухполюсника, стабистор 18 токостабилизирующего двухполюсника.

Схема предлагаемого стабилизатора напряжения работает следующим образок.

На базу входного транзистора 15 усилителя 4 поступает напряжение от стабилитрона 3, на базу выходного транзистора 14 усилителя 4 - часть выходного напряжения стабилизатора.

Сигнал рассогласования, усиленный усилителем 4, воздействует на проводимость регулирующего транзистора 1 и изменяет ее таким образом, чтобы при вариациях входного напряжения или тока нагрузки выходное напряжение оставалось неизменным.

Для увеличения коэффициента усиления усилителя 4 коллекторной нагрузкой его выходного транзистора 14 служит токостабилизирующий двухполюсник 7 на транзисторе 8.

В нормальных условиях защитный транзистор 9 заперт, так как напряжение на стабилитроне 3 больше напряжения стабилитрона 11 и влияния на работу стабилизатора не оказывает.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора напряжение стабилитрона становится равным нулю, и защитный транзистор 9 отпирается. По цепи + Ug (входное напряжение) переход коллектор-база входного транзистора 15 усилителя 4, ограничительный резистор 16, переход эмиттерколлектор защитного транзистора 9, резистор 17 токостабилизирующего двухполюсника 7,-U,g протекает ток 1 равный

т (/и - Lfa.J э - 7к,,д

Uр

Ли

где Ui I - напряжение на стабилитроне 11.

и 3.5 - напряжение эмиттер-база защитного транзистора 9;

ик.сГ.15- напряжение коллектор-база входного транзистора 15;

Rie - величина сопротивления ограничительного резистора 16.

Этот ток, протекая через резистор 17 токостабилизирующего двухполюсника 7, создает падение напряжения, достаточное для запирання транзистора 8 токостабилизирующего двухполюсника, что приводит и к запиранию регулирующего транзистора 1. При этом ток и мощность рассеивания регулирующего транзистора 1 становятся равными нулю.

Условие надежного срабатывания защиты:

Ig-RiT и,8,

где Ri7 - величина сопротивления резистора 17 токостабилизирующего двухполюсника 7;

Uig - напряжение стабистора 18 токостабилизирующего двухполюсника.

После срабатывания защиты все входное напряжение приложено к переходу эмиттер-коллектор регулирующего транзистора , и стабилитрон 13 цепи возврата начинает проводить ток. В момент снятия короткого замыкания по цепи +Uex, нагрузку 6, стабилитрон 13 и резистор 12 цепи возврата, -USf протекает ток возврата &, равный

f Ле.- Ui. 7

где и вц - входное напряжение стабилизатора;

0:3 - напряжение на стабилитроне 13

цепи возврата;

Re, Ri2 - сопротивления соответственно нагрузки 6 и резистора 12 цепи возврата. Этот ток создает падение напряжения на

нагрузке 6, которое запирает защитный транзистор 9, отпирается транзистор. 8 токостабилизирующего двухполюсника 7, и схема возвращается в исходное состояние. Условие надежного возврата схемы: Ibl Un. Экспериментальная проверка подтвердила работоспособность предлагаемого стабилизатора напряжения. Предлагаемая схема обеспечивает надеж ное срабатывание защиты при коротких замыканиях на выходе стабилизатора при из менении входного напряжения (Ug ±10%) и широком интервале изменения температуры окружающей среды (40-60°С), а также возврат при снятии перегрузки. По сравнению с прототипом удалось на 15% уменьщить мощность рассеивания в стабилизаторе, примерно в два раза уменьшить выходное сопротивление стабилизатора и почти в два раза уменьщить количество элементов устройства защиты стабилизатора. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последовательно в одну из питающих шин регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом усилителя постоянного тока, выполненного, по дифференциальной схеме и одним из входов соединенного с выходом резисторного делителя напряжения, включенного между выходными выводами, а другим входом - со стабилитроном опорного источника, токостабилизирующий двухполюсник на транзисторе, включенном в выходную цепь усилителя постоянного IOKa, делитель напряжения на резисторе и стабилитроне, включенный между входными выводами, защитный транзистор, ограничительный резистор и цепь возврата из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, щунтирующую переход коллектор-эмиттер регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности рассея-. ния, выходного сопротивления и упрощения схемы стабилизатора, база защитного транзистора соединена со средней точкой делителя напряжения защитного блока, эмиттер его через ограничительный резистор - со стабилитроном опорного источника, а его коллектор подключен к эмиттеру транзистора токостабилизирующего двухполюсника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство. СССР № 431506, кл. G О F 1/58, 1972. 2.Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения Киев,«Гехника; 1976, с. 98.

,г 13

%/х

П И

ф|у. чу