Параметрический стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F3/08 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания газовых лазеров.

Известен параметрический стабилизатор постоянного напряжения, действие которого основано на использовании нелинейности вольт-амперной характеристики некоторых элементов, например стабилитрона. Ток нагрузки такого стабилизатора не должен превышать максимально допустимого тока через стабилитрон, указанного в справочниках, так как при снятии нагрузки ток через стабилитрон увеличивается на величину тока нагрузки 1.

Кроме того, применение в качестве ограничителя тока через стабилитрон резистора не позволяет получить большого коэффициента стабилизации.

Известен также стабилизатор постоянного напряжения с применением эмиттерных повторителей без усилителя постоянного тока 2.

Это позволяет значительно увеличить величину тока нагрузки и при снятии нагрузки ток через стабилитрон увеличивается незначительно.

Однако для обеспечения высоких качественных показателей такой стабилизатор должен питаться от автономного стабильного источника. Это усложняет схему стабилизатора, уменьшает возмол ности его применения, например в бестрансформаторных источниках питания.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий два транзистора разного типа проводимости, коллектор каждого из которых соединен с

базой другого транзистора, непосредственно и с эмиттером другого транзистора - через последовательно соединенные стабилитрон и резистор 3. Однако нагрузка в таком стабилизаторе

подключена параллельно стабилитрону и изменение тока нагрузки вызывает изменение тока стабилитрона. Поэтому при использовании известного стабилизатора для стабилизации напряжения питания газоразрядной трубки газового лазера в режиме снятия нагрузки, т. е. до момента возбуждения разряда в газе, ток через стабилитрон увеличен на величину тока нагрузки, что увеличивает коэффициент нагрузки

стабилитрона, а следовательно, снижает показатели надежности. Это также ухудшает энергетические показателя стабилизатора, приводит к увеличению мощности, рассеиваемой на стабилитроне.

При включении нагрузки вместо одного

из резисторов в источнике опорного напряжения получается стабилизатор напряжения на эмиттерном повторителе. Напряжение горения разряда в трубке лазера, как правило, большой величины, поэтому снятие нагрузки, что является характерной особенностью газового лазера, приводит к выходу из строя транзистора.

Целью изобретения является увеличение КПД и повышение надежности работы устройства.

Для этого в параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержаший два транзистора разного типа проводимости, коллектор каждого из которых соединен с базой другого транзистора непосредственно и с эмиттером другого транзистора--через последовательно соединенные стабилитрон и резистор, введен дополнительный диод, подключенный в прямом направлении последовательно с одним из стабилитронов, свободным электродом соединенный с одним из выводов для подключения нагрузки и через дополнительно введенный резистор - с эмиттером транзистора, база которого подключена к указанному стабилитрону, причем точка соединения дополнительного диода со стабилитроном подключена к обшей шине через дополнительно введенный стабилитрон.

На чертеже изображен параметрический стабилизатор постоянного напряжения, принципиальная электрическая схема.

Параметрический стабилизатор постоянного напряжения содержит транзисторы 1, 2 разного типа проводимости, коллектор каждого из которых соединен с базой другого транзистора непосредственно и с эмиттером другого транзистора - через последовательно соединенные стабилитрон 3 и резистор 4, стабилитрон 5 и резистор 6 соответственно, дополнительный диод 7, подключенный в прямом направлении последовательно со стабилитроном 5, свободным электродом соединенный с одним из выводов для подключения нагрузки 8 и через резистор 9 - с эмиттером транзистора 2, и стабилитрон 10, включенный между точкой соединения диода 7 со стабилитроном 5 и обш,ей шиной.

Параметрический стабилизатор постоянного напряжения работает следуюшим образом.

На эмиттерных резисторах 4 и 9 образуется напряжение обратной связи от протекаюш его тока эмиттера, которое стабилизирует величину тока, протекаюшего через эмиттеры транзисторов 1, 2. Поэтому узел, включающий в себя резисторы 4 и 9, транзисторы 1 и 2, стабилитроны 3 и 5 и диод, является стабилизатором тока и обладает большим динамическим сопротивлением, что обуславливает высокий коэффициент

стабилизации параметрического стабилизатора постоянного напряжения. При наличии нагрузки 8 ток, протекающий от положительной шины через резистор 4, транзистор 1, стабилитрон 5, диод 7 и нагрузку 8, открывает диод 7, вследствие чего стабилитрон 10 подсоединяется параллельно нагрузки 8. Через нагрузку протекает ток, который определяется параметрами нагрузки, а также величинами сопротивлений резисторов 4 и 9. При снятии нагрузки через опорный стабилитрон 10 протекает ток, который определяется величинами сопротивлений резисторов 4 и 6. Резистор 9 уже не

определяет величину тока, так как при отсутствии нагрузки ток через резистор 9 не протекает, что обусловлено диодом 7.

Следовательно, выбор величины сопротивления резистора 6 большей, чем резистора 9, уменьшает величину тока стабилитрона 10 при снятии нагрузки.

Данный стабилизатор отличается простотой, свойственной параметрическим стабилизатором, использование в нем в качестве

токоорганичивающего устройства стабилизатора тока позволяет получить большое значение коэффициента стабилизации напряжения, малый ток опорного стабилитрона 10 как в режиме стабилизации напряжения нагрузки, так и в режиме холостого хода стабилизатора определяет его экономичность и высокую надежность.

Формула изобретения

Параметрический стабилизатор постоянного напряжения, содержащий два транзистора разного типа проводимости, коллектор каждого из которых соединен с базой другого транзистора непосредственно и с

эмиттером другого транзистора - через последовательно соединенные стабилитрон и резистор, отличаюшийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, в него введен дополнительный диод,

подключенный в прямом направлении последовательно с одним из стабилитронов, свободным электродом соединенный с одним из выводов для подключения нагрузки и через дополнительно введенный резистор - с эмиттером транзистора, база которого подключена к указанному стабилитрону, причем точка соединена дополнительного диода со стабилитроном подключена к общей шине через дополнительно введенный стабилитрон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Справочник по радиоэлектронной технике, т. 2, М., «Энергия, 1968.

2. Вопросы радиоэлектроники. Выпуск 20. Серия ХП, 1966, с. 172-178.

3. Авторское свидетельство СССР JMb351203, G05F 1/56, 1972.