Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

I

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно источникам питания и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Известны стабилизаторы с защитой от перегрузок и коротких замыканий,имеющие, как правило, схему защиты, состоящую из транзистора защиты и датчика тока нагрузки, в качестве которого используют резистор 1.

Наиболее близким техническим рещением по данному изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последовательно в выходную щину регулирующий транзистор, к базе которого эмиттером подключен согласующий транзистор, а база согласующего транзистору подключена к выходу усилительного транзистора, резисторный датчик тока, параллельно которому цепью эмиттер - база подключен транзистор защиты, кол.лектор которого подключен к базе согласующего транзистораШ.

Недостатком известного стабилизатора является влияние на его работу датчика тока нагрузки, включенного последовательно

с нагрузкой, в результате чего снижается КПД стабилизатора за счет падения напряжения на резисторном датчике тока.

Целью изобретения является повышенно КПД и надежности стабилизатора путем ограничения тока регулирующего транзистора при перегрузке.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий, содержащем включенный последовательно в выходную тину регулирующий транзистор, к базе которого эмиттером подключен согласующ.ий транзистор, а база согласующего транзистора подключена к выходу усилительного транзистора, резисторньи датчик тока, параллельно которому цепью

5 эмиттер-база подключен транзистор защиты, коллектор которого подключен к базе согласующего транзистора, новым является то, что резисторный датчик тока включен между коллектором согласующего jpaH0зистора и через коллектор-эмиттер дополнительно введенного первого транзистора подсоединен к входному выводу, между входными выводами включены дополнительно введенные последовательно соединенные первый резистор к стабилитрон, точка соединения которых нодсоединенэ к базе указанного первого транзистора, между точкой соединения резисторного датчика тока с коллектором согласующего транзистора и выходной шиной последовательно включены дополнительно введенный второй и третий резисторы, точка соединения которых подключена к базе транзистора защиты, эмиттер которого подключен к точке соединения указанного дополнительного первого транзистора и резисторного датчика тока, а коллектор через четвертый и пятый резисторы соответственно - к общей щине стабилизатора и к базе второго вновь введенного транзистора, коллектор которого подключен к базе согласующего транзистора, а эмиттер к общей щине. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий, выполненная согласно данному изобретению. Стабилизатор постоянного напряжения содержит включенный последовательно в выходную щину регулирующий транзистор 1, к базе которого эмиттером подключен согласующий транзистор 2, база которого подключена к выходу усилительного транзистора 3, резисторный датчик тока 4, параллельно которому переходом эмиттер-база подключен транзистор защиты 5, дополнительно введенный первый транзистор 6, при это.м параллельно входу стабилизатора подключены резистор 7 и стабилитрон 8, между точкой соединения резисторного датчика 4, коллектором согласующего транзистора 2 и выходной щиной последовательно включены резисторы 9 и 10, точка соединения которых подключена к базе транзистора защиты 5, коллектор которого через резистор 11 подключен к общей щине стабилизатора и через резистор 12 - к базе второго вновь введенного транзистора 13. Стабилизатор работает следующим образом. Пока стабилизатор не нагружен, по цепи, образованной резисторами 4, 9 и протекает ток покоя. При закрытом транзисторе 5 его коллектор находится под пулевым потенциалом, который через резистор 12 прикладывается к базе транзистора 13, в результате чего последний также находится в закрытом состоянии. В случае перегрузки стабилизатора ток через транзистор 2 значительно возрастает. На резисторе 4 появляется дополнительное напряжение, вследствие чего транзисторы 5 и 13 откроются. Открытый транзистор 13 закорачивает базу транзистора 2 на общую щину. При этом напряжение на выходе стабилизатора резко падает

до нулевого значения, так как напряжение насыщения транзистора 13 меньще, чем напряжение перехода база-эмиттер составзистора при перегрузках, резисторный датчик тока включен между коллектором согласующего транзистора и через коллектор- ного регулирующего элемента на транзисторах 2 и 7. Цепь, образованная резисторами 4, 9,10, окажется под напряжением. Через эту цепь потечет дополнительный ток, который зафиксирует транзистор 5 в открытом состоянии. В режиме короткого замыкания на выходе стабилизатора схема защиты работает аналогичным образом. Предложенное схемное рещение обеспечивает надежную работу стабилизатора. При этом схема защиты характеризуется высоким быстродействием срабатывания, поскольку транзистор защиты 5 и транзистор 13 работают в ключевом режиме. Быстродействие схемы защиты обусловлено также и тем, что резисторный датчик тока нагрузки включен не последовательно с нагрузкой, как это обычно имеет место в известных устройствах, а в коллекторную цепь согласующего транзистора. При таком включении датчика ток нагрузки при любом виде нагрузки, в том числе и комплексной, в перегрузочном состоянии не может возрасти быстрее, чем возрастет напряжение на переходе база-эмиттер транзистора защиты. Поэтому защита сработает быстрее, чем ток нагрузки превысит предельное значение. В режиме короткого замыкания схема защиты ограничивает ток составного регулирующего эле.мент и, следовательно, выходной ток стабилизатора - до нулевого значения, в результате чего регулирующий транзистор практически не рассеивает мощность. Этот факт повыщает надежность стабилизатора, что позволяет снизить требования к регулирующему транзистору. Повыщение КПД стабилизатора обусловлено вышеуказанным включением датчика тока, поскольку устраняется падение напряжения на датчике тока нагрузки, имеющее место в известных технических рещениях, особенно в стабилизаторах напряжения, рассчитанных на больщие токи. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий, содержащий включенный последовательно в выходную щину регулирующий транзистор, к базе которого эмиттеро.м подключен согласующий транзистор, а база согласующего транзистора подключена к выходу усилительного транзистора, резисторный датчик тока, параллельно которому подключена цепь эмиттер-база транзистора защиты, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности стабилизатора пуем ограничения тока регулирующего транэмиттер дополнительно введенного первого транзистора подключен к входному выводу, между входными выводами включены дополнительно введенные последовательно соединенные первый резистор и стабилитрон, точка соединения которых подсоединена к базе указанного первого транзистора, между точкой соединения резисторного датчика тока с коллектором согласующего транзистора и выходной шиной последовательно включены дополнительно введенные второй и третий резисторы, точка соединения которых подключена к базе транзистора зашиты, эмиттер которого подключен к точке

соединения указанного первого дополнительного транзистора и резисторного датчика тока, а коллектор через четвертый и пятый резисторы - соответственно к обшей шине и к базе второго дополнительно введенного транзистора, коллектор которого подсоединен к базе согласуюшего транзистора, а эмиттер- к обшей шине.

Источники информации, принятые во вн1ь мание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 508183, кл. G 05 F 1/58, 1973.

2.Журнал «Электроника, № 6, 1973, с. 62.