Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиотехнических устройств, устройств связи и вычислительной техники.

Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, содержапдий последовательно включенные с источником питания и нагрузкой предварительный и выходной линейные стабилизаторы. Параллельно силовому регулирующему транзистору в предварительном стабилизаторе включен низкоомный шунтирующий резистор, за счет установки которого уменьшается мощность, рассеиваемая на силовых регулирующих транзисторах источника постоянного напряжения и повышается надежность его работы {.

Известен также стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий соединенные последовательно входной и выходной регулирующие транзисторы, включенные в одну из силовых шин, усилитель обратной связи, входами подсоединенный к выходным выводам, а выходом - к базе выходного регулирующего транзистора, и резистор, шунтирующий коллекторемиттерный переход входного регулирующего транзистора {2.

Обладая рядом положительных качеств,

известное устройство незаменимо в высоковольтных прецизионных стабилизаторах напряжения, высокоточных устройствах с щироким диапазоном изменения входного напряжения. Но в ряде случаев отрицательно на применении стабилизатора - прототипа сказывается конструкция предварительного стабилизатора на регулируюпдем элементе, который щунтирован резистором, что нриводит к появлению значите.льного обратного напряжения на базаэмиттерном переходе транзистора при уменьшении тока нагрузки, либо в моменты временного отключения нагрузки от вы.хода источника, например, при работе в импульсном режиме.

Стабилизация напряжения на выходе предварительного линейного стабилизатора на входном регулирующем транзисторе будет иметь место в том случае, если сопротивление этого транзистора меньше сопротивления шунтирующего .резистора. Граничным условием существования режима стабилизации будет равенство сопротивлений указанных элементов.

Таким образом, уменьшение тока нагрузки вызывает увеличение сопротивления регулирующего транзистора и приводит к увеличению выходного напрял ения предварительного линейного стабилизатора, и, в

конечном итоге, при полном отключении нагрузки все напряжение источника питания через шунтируюп1,ий рези.стор поступает на выход ир|едварительного стабилизатора. Переход база-эмиттер (вход) входного регулирующего транзи-стора включен между выходом иредваритсльного стабилизатора и входом выходного стабилизатор,., включенном последовател1)Ио с источником опорного напряжения. В процессе работы входной регулирующий транзистор имеет сонротивление, меньщее сопротивления ш}нтируюи1,его резистора. При уменьшении нагрузки, и, в предельном случае, отключении от выхода схемы через резистор напряжение источника питания поступает на выход предварительного стабилизатора. Разность потенциалов в этом случае отрицательная, входной регулирующий транзистор закрыт.

Повышенное значение обратных напряжений на входе понижает надежность работы как транзисторов, так и всего устройства.

Целью изобретения является повышение надежности при колебатшях тока нагрузки.

Для этого в етабилизированн1)Ш источник постоянного напряжения, содержащий соединенные поеледовательно входной и выходной регулирующие транзисторы, включенные в одну из силовых шик, усилитель Обратной связи, входами подсоединенный к выходным выводам, а выходом- к базе выходного регулирующего транзистора, и резистор, щунтирующий коллектор-эмиттерный переход входного регулирующего транзистора, введены регулируемый опорный блок, состоящий из траизиетора, нелинейного элемента и резистора, и диод, подключенный встречно-параллельно база-эмнттерному переходу входного регулирующего транзистора, причем база входного Регулируюи1его транзистора через нелинейный элемент опорного блока соединена с коллектором транзистора опорного блока, база которого подключена к выходному силовому зажиму выходного регулирующего транзистора, а эмиттер через резистор опорного блока соединен с обшей щиной.

На чертеже изображена принциниал1;ная электрическая схема стабилизированного источ гика постоянного напряжения.

Он содержит последовательно включенные с источником питания 1 и нагрузкой

2предварительный линейный стабилизатор

3и выходной линейный стабилизатор 4 с усилителем обратной связи 5. Входной регулирующий транзистор 6 предварительного линейного стабилизатора 3 щунтирован резистором 7. База регулирующего транзистора 6 шунтирована встречно включенным диодом 8 и соединена с общей шиной источника питания 1 и нагрузки 2 через регулируемый опорный элемент 9, выполненный на транзисторе 10, коллектором через стабилитрон 11, подключенным к базе регулирующего транзистора 6, эмиттером через резистор 12 - к обшей шине, а баЗОЙ - к выходу выходного линейного стабилизатора 4. в состав которого входит регулируюпхий транзистор 13 с иодключенпым к его базе усилителем 5 обратной связи. К базам транз11СтО|)ов (i 13 через

о-граничительные резисторы 14, 15 подключен источник смещения 16.

Стабилизированный источник постоянного напряжения работает следующим образом.

В процессе работы напряжение от источника питания 1 через последовательно включенные стабилизаторы 3, 4 подается на нагрузку 2. За счет энергии источника питания 1 компенсируется расход энергии

в нагрузке 2 путем обратно проиорциопальпого изменения сопротивления регулирующих транзисторов 6, 13. Силовая часть каждого линейного стабилизатора 3, 4 в данном случае выполнена по схеме эмиттерного повторителя и в режиме номинальной нагрузки на выходах стабилизаторов действуют напряжения регулируемого оиорпого блока 9 и }Т1 Лителя 5 обратной связи соответственно.

Транзистор 10 опорного блока 9, подключенного между базой транзистора 6 и обшей шиной, находится в режиме насыщения из-за того, что ток эмиттерной цени через резистор 12 больи е тока коллекторной цени через стаб1 литрон 11.

Таким образом напряжение, действующее на входе транзистора 6 относительно общей шины, равно сумме нанряжений на стабилитроне 11, насыщенном транзисторе

10 и резисторе 12.

Как известно, при уменьшении тока нагрузки транзистор 6 предварительного лияейного стабилизатора входит в режим отеечки (закрывается) и напряжение на выходе стабилизатора повышается. Диод 8 смен1аетея в прямом нанравлен1 И, и ток коллекторной цепи транзистора 10 через стабилитрон 11 увеличивается, приближаясь к значению тока эмиттерной цепи через резистор 12. Когда ток через етабилиTDOH 11 больн1е тока через резистор 12, напряжение на резисторе 12 повынгается, что переводит транзпетор 10 в линейный рсжим, так как на его базе действует постоянное напряжение выходного линейного стабилизатора 4. В дальнейшем напряжение на коллекторе транзистора 10 возрастает нропорционально росту выходного напряжения предварительного стабилизатора, а ток через диод 8 остается неизменны-м. При этом обратное нанряжение на входе транзистора 6 предварительного линейного стабилизатора 3 в стабилизированном источнике постоянного напряжения остается неизменным и не превышает напряжения на прямосмешенном диоде 8.

Аварийный режим исключается.

Стабилизированный источник постоянного напряжения можно применить в децентрализованной системе электролитания аппаратуры, требующей высокостабильного напрян ения с малым уровнем пульсации, при обязательном отсутствии электромагнитных помех и высокочастотных всплесков на фоне выходного постоянного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий соединенные последовательно входной и выходной регулирующие транзисторы, вклроченные в одну из силовых шин, усилитель обратной связи, входами подсоединенный к выходным выводам, а выходом - к базе выходного регулирующего транзистора, и резистор, шунтируюн ий коллекторно-эмиттерный переход входного регулирующего транзистора, о т л ич а ю Н1 и и с я тем, что, с

целью повышения надежности при колебаниях тока нагрузк;. в него введены регулируемый опорный блок, состоящий из транзистора, нелинейного элемента и резистора, и диод, подключенный встречно-параллельно база-эмиттерному переходу входного регулирующего транзистора, причем база входного регулирующего транзистора через нелинейный эл:емент опорного

блока соединена с коллектором транзистора опорного блока, база которого подключена к выходному силовому зажиму выходного регулирующего транзистора, а эмиттер через резистор опорного блока соединей с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кар::ов В. ii. Полупроводниковые компенсационцые стабилизаторы напряжеНИИ Ii roK.i. М., «Энергия. 1967, с. 64. рис. 42.

2.Источники электроиитания

на полуДоди11))вол1111ковых ()pax под ред

.Сов.

ка С. Д. и Гальперина Е. И., М., радио, 1969, с. 189, рис. 111.18.