Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

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

Известны стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие регулирующие транзисторы, включенные по схеме выпрямителя, усилитель постоянного тока и блок сравнения 1 .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующие транзисторы, включенные по схеме выпрямителя, входами подсоединенные к рабочим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а выходы объединены и подсоединены к выводу для подключения нагрузки, параллельно выводам для подключения нагрузки подсоединен блок сравнения 2.

Недостатками известного стабилизатора напряжения являются недостаточно высокая надежность из-за инверсного включения регулирующих транзисторов в непроводящий полупериод и выходаИХ из строя при коротком замыкании, а также недостаточно высокая стабильность .и больщая мощность управления из-за отсутствия согласующего транзистора.

Целью изобретения является повышение надежности и стабильности без уменьшения КПД.

Для этого стабилизатор постоянного напряжения,содержащий регулируюнхие i ранзисторы, включенные по схеме выпрямителя, входами подключенные к рабочим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а выходами объединенные и подсоединенные к выводу для подключения нагрузки, подсоединенный входом параллельно выводам для подключения нагрузки блок сравнения, характеризуется дополнительно тем, что базы упомянутых регулирующих транзисторов подключены к понижающим выводам вторичной обмотки упомянутого силового трансформатора, через переход эмиттер-коллектор дополнительно введенных согласующих транзисторов той же проводимости, причем базы согласующих транзисторов подключены через последовательно соединенные резисторы, точки соединения которых через переход эмиттер-коллектор

вновь введенного транзистора, подсоединена к точке соединения общей шины и среднего вывода вторичной обмотки трансформатора и через разделительные диоды с проуивоположными повышающими выводами вторичной обмотки, причем упомянутые понижающие выводы вторичной обмотки трансформатора через диоды в проводящем состоянии и последовательно включенный резистор подсоединены к выходному выводу.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующие 1 и 2 транзисторы, силовой трансформатор 3, блок 4 сравнения, дополнительно введенные согласующие транзисторы 5 и 6, резисторы 7, 8, управляющий транзистор 9, разделительные диоды 10, 11, резистор 12 и запускающие диоды 13, 14, ограничительные резисторы 15, 16, шунтирующие диоды 17, 18, резистор 15 усилительного транзистора, усилительный транзистор 20, делитель напряжения на резисторах 21, 22, опорный источник 23 и резистор опорного источника 24.

Принцип работы стабилизатора напряжения заключается в следующем.

При подаче переменного напряжения от силового трансформ.атора 3, на выход выпрямителя, минуя закрытые регулирующие транзисторы 1, 2, через подключенную к понижающим выводам вторичной обмотки цепь запуска из диодов 13, 14 и резистора 12, подается напряжение, которое открывает транзисторы 20, 9 и 5, 6, 1, 2, т.е. происходит запуск стабилизатора напряжения. Как только напряжение на нагрузке становится больше напряжения на понижающих выводах вторичной обмотки, диоды 13, 14 закрываются и цепь запуска, отключаемая, не влияет на работу стабилизатора.

В полупериод, когда плюс переменного напряжения трансформатора 3 подается на эмиттер транзистора 1, а минус на эмиттер транзистора 2, регулирующий транзистор 1, база которого подключена через согласующий транзистор 5 к понижающему выводу вторичной обмотки, совместно с управляющим транзистором 9 и блоком сравнения, состоящего из усилительного транзистора 20, опорного источника 23 и делителя выходного напряжения 21, 22 образуют линейный стабилизатор напряжения, а регулирующий транзистор 2 и аналогично включенный транзистор 6 в этот полупериод закрыты положительным напряжением, подаваемым на базу транзисторов 6, 2 через диод 10 и 18 от повыщающего отвода вторичной обмотки, в другой полупериод - наоборот.

Так как положительное напряжение на базе транзисторов 6, 2 больше, чем на коллекторе, то транзисторы 6, 2 закрыты как по переходу база-эМиттер, так и по переходу база-коллектор, что /исключает инверсный

режим этих транзисторов и обеспечивает надежную работу транзисторов 1, 2, 5, 6. При изменении выходного напряжения сигнал рассогласования, полученный в результате сравнения напряжения делителя 21, 22 и опорного источника 23, усиливается транзисто4)ом 20 и подается на базу управляющего транзистора 9, который либо увеличивает сопротивление регулирующих транзисторов 1, 2 при увеличении выходного напряжения, либо уменьшает сопротивление этих транзисторов при уменьшении выходного напряжения, чем и осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Причем за счет подключения базы гулирующих транзисторов 1 и 2 к понижающим выводам вторичной обмотки через согласующие транзисторы 5 и 6 коэффициент усиления регулирующего элемента такой же как у обычного линейного стабилизатора с согласующим транзистором, а падение напряжения на регулирующем элементе такое же как в линейном стабилизаторе без согласующего транзистора.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора напряжение на опорном источнике 23 уменьшается до нуля, транзистор 20, а следовательно, и транзисторы 9, 1, 2, 5, 6 закрываются, что и обеспечивает защиту регулирующих транзисторов 1, 2 от пробоя.

Кроме того, при замене в данном линейном стабилизаторе напряжения усилителя отрицательной обратной связи на щиротноимпульсныйг модулятор с отрицательной обратной связью возможна широтно-импульсная стабилизация выходного напряжения, т.е. получается импульсный стабилизатор напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенные по схеме выпрямителя регулирующие транзисторы, входами подсоединенные к рабочим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а выходами объединенные и подсоединенные к выводу для подключения нагрузки, подсоединенный входом параллельно выводам для подключения нагрузки блок сравнения, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и стабильности выходного напряжения, база каждого из упомянутых регулирующих транзисторов подключена к понижающим выводам вторичной обмотки упомянутого силового трансформатора через переход эмиттер-коллектор соответствующего из дополнительно введенных согласующих транзисторов той же проводимости, причем базы согласующих транзисторов объединены через последовательно соединенные резисторы, общая точка которых через переход

эмиттер-коллектор вновь введенногоуправляющего транзистора, базой соединенного с выходом блока сравнения, подсоединена к точке соединения общей щины и среднего вывода вторичной обмотки силового трансформатора и через дополнительно введенные разделительные диоды с противоположными повышающими выводами вторичной обмотки, причем упомянутые понижающие выводы вторичной обмотки трансформатора через дополнительно введенные запускающие диоды в проводящем состоянии и последовательно включенный резистор подсоединены к выходному выводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Карпов В. И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока, М., «Энергия, 1967, с. 53, рис 35.

2.Авторское свидетельство СССР № 253170, кл. G 05 F 1/56, 1969.