Стабилизатор-ограничитель напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах питания различных электро- и радиотехнических установок.

Известен стабилизатор напряжения компенсационного типа с последовательным регулирующим органом, используемый для снятия или ограничения перенапряжений на нагрузке и для поддержания напряжения на нагрузке в заданных пределах 1.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизаторограничитель напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин, усилительный транзистор, коллектором подключенный к базе регулирующего транзистора, а эмиттером - к выходу источника опорного напряжения, выполненного в виде последовательной цепочки из стабилитрона и резистора, подсоединенный к выходным выводам, и блок для защиты от перенапряжений, состоящий из защитного транзистора и нелинейного делителя напряжения, подключенного ко входным выводам 2.

Недостатком известных стабилизаторов является низкий КПД, а также отсутствие защиты регулирующего транзистора от перегрева в режиме ограничения напряжения и недостаточное быстродействие.

Целью изобретения является повыщение КПД, обеспечение защиты регулирующего транзистора от перегрева в режиме ограничения напряжения и увеличение быстродействия стабилизатора-ограничителя напряжения.

Для этого в ограничителе напряжения, содержащем регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин, усилительный транзистор, коллектором подключенный к базе регулирующего транзистора, а эмиттером - к выходу источника опорного напряжения, выполненного в виде последовательной цепочки из стабилитрона и

резистора, подсоедипенпой к выходным выводам, и блок для защиты от перенапрял ений, состоящий из защитного транзистора и нелинейного делителя напряжения, подключенного ко входным выводам, иелинейный делитель напряжения выполнен в виде моста, два противоположных плеча которого выполнены на стабилнтронах, а два других - на резисторах, причем входная диагональ этого моста подключена ко входным выводам, а выходная - к эмиттер-базовому переходу защитного транзистора, коллектор которого подключен к базе усилительного транзистора, при этом он снабжен дополнительным конденсатором, вклю0 ченным между базой защитного транзистоpa и одной из точек выходной диагонали указанного моста, и дополнительным диодом, включенным в обратном для нормального режима работы направлении между эмиттером и Оазой защитного транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора-ограничителя напряжения. Стабилизатор-ограничитель напряжения содержит нелиненный делитель напряжения, выполненный в виде моста 1, запдитный транзистор 2, регулирующий транзистор 6, усилительный транзистор 4, резистор о, источник опорного напряжения 6, дополнительные конденсатор 7 и диод 8.

Стабилизатор-ограничитель напряжения работает следующим образом.

Б нормальном режиме работы, при отсутствии перенапряжения, входное напряжение поступает на мост 1, напряжение на выходной диагонали которого либо равно нулю, либо имеет полярность, закрывающую защитный транзистор 2. Регулирующий транзистор 3 находится в глуооком насыщении. 1ок оазы для глубокого насыщения регулирующего транзистора 3 обеспечивается усилительным транзистором 4, который открывается через резистор 5 и источник опорного напряжения б. Гак как регулирующий транзистор 3 находится в режиме глуоокого насыщения, падение напряжения на его переходе эмнттер-коллектор минимально. Переход оаза-эмиттер защитного транзистора 2 подключен к выходной диагонали моста i через конденсатор /, который при отсутствии перенапряжения разряжен через диод 8.

При появлении перенапряжения полярность нанряжения на выходной диагонали моста 1 становится открывающей для защитного транзистора 2. Происходит заряд конденсатора У через переход база-эмиттер ирапзистора 2, который полностью открываогся и уменьгаает ток, протекающий через переход Оаза-эмиттер усилительного гранзисюра 4. Ь результате регулирующий транзистор 3 выходит из режима глубокого насыщения, падепие нанрял ;ения на его переходе эмиттер-коллектор возрастает, компенсируя перенапряжение на нагрузке, т. е. начинает раоотать стабилизатор напряжения и напряжение на выходе стабплизатора-ограничителя не изменится. Защитный транзистор 2 находится в открытом состоянии только во время импульса перенанрялсения, или до окончания заряда конденсатора 7, если импульс неренанряжения больше но длительности времени заряда, т. е. стабилизатор-ограничитель снимает перенапряжения длительностью не более времени заряда конденсатора 7. Этим достигается защита регулирующего транзистора 3 от перегрева в режиме ограничения напряжения. После исчезновения перенапряжения или

окончания заряда конденсатора 7 защитный транзистор 2 закрывается, а регулирующий транзистор 3 снова переходит в режим глубокого насыщения. После исчезнонения перенапряжения конденсатор 7 разряжается через диод 8 к стабилизатор-ограничитель напряжения снова готов к работе.

Таким образом, в данном стабилизаторе-ограничителе обеспечивается малое падение напряжения на переходе эмиттерколлектор и облегченный режим работы регулирующего транзистора 3 за счет ввода его в глубокое насыщение при отсутстВИИ перенапряжения и защите регулирующего транзистора 3 от перегрева при длительном перенапряжении за счет включения перехода база-эмиттер защитного транзистора 2 через конденсатор 7. Кроме того,

для быстрой подготовки стабилизатора-ограничителя к снятию повторного перенапряжения, с помощью диода 8 обеспечивается цепь быстрого разряда конденсатора 7.

Использовапие защитного транзистора, подключенного переходом база-эмиттер к диагонали нелинейного делителя напряжения, выполненного в виде моста, за счет чего регулирующий транзистор вводится в

глубокое насыщение, выгодно отличает данный стабилизатор-ограничитель от известных, так как уменьшаются нотери напряжения па регулирующем транзисторе, улучшается качество нанряжения. Кроме

того, за счет фиксированного времени ограничения напряжения снижается установленная мощность регулирующего транзистора.

Формула изобретения

i. Стабилизатор-ограничитель папряжепия, содержащий регулирующий трапзнстор, включенный в одну из силовых шин,

усилительный транзистор, коллектором нодключенный к базе регулирующего транзистора, а эмиттером - к выходу источника опорного напряжеппя, выполненного в виде последовательной цепочки из стабилитрона

п резистора, подсоедипенной к выходным выводам, п блок для защиты от перенапряжений, состоящий из защитного транзистора и нелинейного делителя напряжения, подключенного ко входным выводам, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, указанный нелинейный делитель напряжения выполнен в виде моста, два противоположных плеча которого выполнены на стабилитронах, а два других - на резисторах, причем входная диагональ этого моста подключена ко входным выводам, а выходная - к эмиттер-базовому переходу защитного транзистора, коллектор которого подключен к базе усплительпого транзистора.

2.Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения защиты регулирующего транзистора от перегрева в режиме ограничения напряжения, он снабжен дополнительным конденсатором, включенным между базой защитного транзистора и одной из точек выходной диагонали указанного моста.

3.Стабилизатор по ип. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, он снабжен дополнительным диодом, включенным в обратном для

нормального режима работы направления между эмиттером и базой защитного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Карпов В. И., Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока, М., «Энергия, 1967, с. 41, рис. 24.

2.Журнал «Радио, № 4, 1974, с. 42-43, рис. 3.

Hj -- -