Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиотехнической аппаратуры и узлОв автоматики.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержагдий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входной шине, усилитель обратной связи, сравнивающий блок и пусковую цепь |1.

Наиболее близким к изобретению является стабилизатор напряжения постояннотатп- ка, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин эмиттером к входному выводу, а коллектором- к выходному выводу стабилизатора, делитель выходного напряжения, источник опорного напряжения на стабилитроне, усилительный транзистор и пусковую цепь 21.

Недостатком известных стабилизаторов напряжения постоянного тока явЛКеТсянеЧа дежный запуск, а также значительное перерегулирование выходного напряжения во время включения стабилизатора.-

Целью изобретения является уменьшение перерегулирования выходного напр яженИй во время включения стабилизатора.

Эта цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин эмиттером к входному выводу, а коллектором- к выходному выводу стабилизатора, делитель выходного напряжения, источник опорного напряжения на стабилитроне, усилительный транзистор и пусковую цепь, новым является то, что пусковая цепь выполнена транзисторах, кондёнса брё с ШсЛедбвательно включенным стабилитроном и двух диодах, причем базаэмиттерный переход первого транзистора, имеющего проводимость, одинаковую .с проводимостью, регулирующего транз1|стора, подключен параллельно база-эмиттерному переходу усилительного транзистора, а коллектор первого транзистора соединен с общим выводом стабилизатора через базаэмиттерный переход, второго транзистора с

прбвбдимостью, противоположной проводимости первого транзист6раГа Й:ЬллектЬр вто рого транзистора через первый диод подключен к точке соединения кондеясатор а Истабилитрона, при этом свободный вывод кон денсатора подключён кэмйттёру регулирующего транзистора, а свободный вывод стабилитрона соединен с общим выводом стабилизатора через зашунтированный вторымдиодом база-эмиттерный переход tperbero транз гстбра с проводимостью, противоположной проводимости первого транзистора, а коллектор третьего транзистора соединен с базой регулирующего транзистора.

Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения постоянного тока представлена на чертеже.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, усилительный транзистор 2, база которого соединена с делителем выходного напряжения на резисторах 3, 4, источник опорного напряжения на стабилитроне 5 и резисторе 6 и пусковую цепь на транзисторах 7-9, последовательной цепочкеиз конденсатора 10, стабилитрона 11, резисторов 12, 13 и диодах 14, 15, причем переходы эмиттер-база транзисторов 2 и 9 соединены параллельно, коллектор транзистора 9 через резисторы 16, 17 соединен с общей щиной стабилизатора, база транзистора 8 подключена к точке соединения резисторов 16, 17, коллектор транзистора 8 через последовательную цепочку из резистора 18 и диода 15 подключен к точке соединения конденсатора 10 со стабилитроном 11, а коллектор транзистора 7 через -резистор 19 подсоединен к базе регулирующего транзистора 1 и коллектору транзистора 2.

Транзисторы 1 и 2 могут быть составными. Однако с целью исключения влияния обратных токов транзисторов на стабильность выходного напряжения, используются составные транзисторы с дополнительной симметрией, по возможности кремниевые.

Сопротивления резисторов 3, 4 выбраны из расчета обеспечения необходимого выходного напряжения стабилизатора.

Опорный стабилитрон 5 выбирается с напряжением пробоя, меньшим выходного напряжения стабилизатора.

Величина сопротивления резистора 6 ограничена с одной Стороны максимально допустимым рабочим током опорного стабилитрона 5, а с другой - максимальным рабочим током стабилизатора, при котором еще не Происходит защитное отключение стабилизатора.

Транзистор 7 может быть кремниевым или германиевым.

Сопротивления резисторов 12, 13 выбраны так, чтобы обеспечить ток базы транзистора 7, достаточный для открывания транзистора 7 в момент запуска стабилизатора.

Стабилитрон 11 имеет напряжение пробоя; несколько превыщающ,ее амплитудное зн ачёнйе напряжения пульсаций на входе стабилизатора.

Емкость конденсатора 10 выбрана такой, чтобы - получить достаточной длительности .запускающий ийпульс на переходе база-эмиттер-транзистора 7, обеспечив этим его надеж ное открывание во время запуска стабилизатора.

Величйна сог115отивления ограничительного резистора 19 выбрана такой, чтобы обес5 пёчИвалось открывание регулирующего транзистора 1 в момент запуска .стабилизатора.

Диод 14 исключает пробой перехода эмиттер-база транзистора 7 при разряде конденсатора 10 и может быть выбран кремниевым или германиевым.. Транзистор 9 также может быть кремниевым или германиевым.

Величина сопротивленийрезисторов 16, 17 выбрана такой при которой обеспечивался бы ток базы транзистора 8, достаточный 5 открывания при открывщемся транзисторе 9.

Сопротивление резистора 7 ограничивает максимальный ток транзистора 8 в момент ..запуска стабилизатора.

Диод 15 исключает подачу отрицательно° го напряжения на коллектор транзистора 8, так как конденсатор 10, заряженный до пикового значения входного напряжения, имеет в отдельные моменты отрицательный потенциал относительно общей щины стабилизатора. 25 Диод 15 может быть-выбран кремниевым или германиевым.

Стабилизатор напряжения постоянного тока работает следующим образом.

При подведении к входным зажимам стабилизатора нестабилизированного напряже0 ния через переход эмиттер-база транзистора 7 протекает зарядный ток конденсатора 10, открывающий при этом транзистор 7.

Через открывщийся транзистор 7 проходит ток, открывающий регулирующий транзистор 1, и на выходе стабилизатора появляется напряжение.

Как только конденсатор 10 зарядится, ток через переход эмиттер-база транзистора 7 прекращается, и транзистор 7 закрывается.

0 С этого момента пусковой ток, открывающий регулирующий транзистор 1, также прекращается.

Появивщееся на выходе стабилизатора

. напряжение в момент запуска стабилизатора

теперь управляет регулирующим транзисто ром 1 с помощью блока на транзисторе 2.

Чтобы исключить прохождение зарядного тока конденсатора 10 после запуска стабилизатора за счет напряжения пульсаций на ходе стабилизатора, последовательно с Q резистором 12 включен стабилитрон 11.

Через стабилитрон 11 конденсатор 10 заряжается до пикового значения входного напряжения.

Конденсатор 10 в рабочем режиме стабилизатора разрядиться не может, так как это5 му препятствует обратное сопротивление стабилитрона 11.

Таким образом при самойнизкой частоте пульсаций входного напряжения перезарядный ток конденсатора 10 отсутствует.

Это исключает появление пускового тока через регулирующий транзистор 1 в рабочем режиме стабилизатора.

В случае выбора емкости конденсатора 10 большой, на выходе стабилизатора в момент запуска может появиться напряжение пульсаций. В этом случае схема стабилизатор а позволяет уменьшать напряжение пульсаций в момент запуска до уровня, определяемого напряжением открывания перехода эмиттер-база транзистора 9. Так, при достижении выходным напряжением значения, при котором напряжение на переходе эмиттер-база транзистора 9 достаточно для открывания транзистора 9, через резистор 16 и переход эмиттер-база транзистора 8 протекает ток, открываюший транзистор 8. Ток, протекающий через транзистор 8, дозаряжает конденсатор 10, исключая таким образом протекание зарядного тока через переход эмиттер-база транзистора 7. Транзистор 7 закрывается, и стабилизатор Ггереходит в рабочий режим.

При этом транзисторы 9 и 8 также закрываются.

При перегрузке или коротком замыкании на выходе ток через опорный стабилитрон 5 уменьшается до нуля. Вследствие того, что гранзисторы 7, 8 и 9 закрыты, регулирующий транзистор 1 и транзистор 2 в этом случае переходят в режим самозакрывания, а выходное напряжение стабилизатора падает до нуля.

Так как на время устранения аварийного состояния на выходе, как правило, входное напряжение снимается, то после устранения аварии необходимо вновь подать входное напряжение на входные выводы стабилизатора. Стабилизатор при этом включается,так как в момент снятия входного напряжения конденсатор 10 разряжается через открывшийся в этот момент регулируюший транзистор 1 по цепи: положительная обкладка конденсатора 10, открытый регулируюший транзистор I, выходная шина стабилизатора, резисторы 3, 4, общая шина стабилизатора, резистор 12, диод 14,стабилитрон 11, отрицательная обкладка конденсатора 10 дО напряжения пробоя стабилитрона 11. Учитывая, что входное напряжение стабилизатора превышает напряжение пробоя стабилитрона 11 при подаче входного напряжения на входные выводы стабилизатора, конденсатор 10 заряжается, а транзистор 7, открывшись, при этом запускает стабилизатор. После запуска транзисторы 7-9 вновь закрываются.

Таким образом, в данном стабилизаторе транзисторы 7-9 в рабочем режиме, режиме перегрузки и коротком замыкании на выходе закрыты. Это исключает дополнительный расход тока в цепях стабилизатора и повышает

его КПД. Кроме того, расширяется диапазон регулирования выходного напряжения и обеспечивается защитное отключение стабилизатора, так как включение транзистора 7 при

различных выходных напряжениях, устанавливаемых с помощью резисторов 3, 4, а также при перегрузках или коротких замыканиях на выходе не происходит. При этом величина напряжения пульсаций в момент запуска остается очень малой и не зависит от,

выбора величины сопротивлений резисторов 3, 4, так как транзистор 9 контролирует момент закрывания транзистора 2, когда величина выходного напряжения стабилизатора достигает значения, устанавливаемого 6vioком на транзисторе 2.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного

тока, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых щин эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, делитель выходного напряжения, источник опорного напряжения на стабилитроне, усилительный транзистор и пусковую цепь, отличающийся тем, что, с целью уменьщения перерегулирования выходного напряжения во время включения стабилизатора, пусковая цепь выполнена на трех транзисторах, конденсаторе с последовательно включенным стабилитроном и двух диодах, причем база-эмиттерный переход первого транзистора, имеющего проводимость, одинаковую с проводимостью регулирующего транзистора, подключен параллельно база-эмиттерному переходу усилительного транзистора, а коллектор первого транзистора соединен с общим выводом стабилизатора через база-эмиттерный переход второго транзистора с проводимостью, противоположной проводимости первого

транзистора, а коллектор второго транзистора через первый диод подключен к точке соединения конденсатора и стабилитрона, при этом свободный вывод конденсатора подключен к эмиттеру регулирующего транзистора, а свободный вывод стабилитрона соединен,

с общим выводом стабилизатора через защунтированный вторым диодом база-эмиттерный переход третьего транзистора с проводимостью, противоположной проводимости первого транзистора, а коллектор третьего транзистора соединен с базой регулирующего транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 356663, кл. G 05 F 1/56, 1972.

2. Авторское свидетельство № 494734, кл. .G 05 F 1/56, 1975.

,

f if I : «««-С

. .:.-fJlU:, /.v.-;:/

V