Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к области элек тротехники и предназначено для электропитания устройств автоматики, вычислительной техники и средств связи. Известен стабилизатор постоянногх напряжения с защитой регулирующего органа от перегрузок по току и коротких замыканий, в котором резйсторный датчик включен в силовую цепь на выходе стабилизатора, а защитный транзистор коллектором соединен с базой входного транзистора регулирующего органа, эмиттером - с выводом резисторного датчика тока и выходным выводом стабилизатора, а базой - через резистор - с другим выводом резисторного датчика тока, через другой резистор и развязывающий диод с плюсовым выводом источника опорного напряя:ення на стабилитроне и балластном резисторе, включенном между входной клеммой и общей щиной стабилизатора 1 Недостатком его является значительяное напряжение на резисторном датчике тока при номинальном режиме работы стабилизатора, величина которого равна сумме напряжений на переходе эмиттербаза защитного транзистора, токоограни- Чивающем резисторе в базовой цепи, чтх приводит к неоправданным потерям мощ- иости на резисторном датчике тока и резкому снижению КЩ стабилизатора. Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенные .в силовую щину регулирующий элемент с резисторным датчиком тока, управляющей цепью, подключенный к выходу усилителя постоянного тока, защитный транзистор, коллектор которого подключен к управляющей цепи регулирующего элемента, эмиттер - к одному из выводов резисторного датчика тока и к выходному выводу, а база-через последовательную цепочку из первого резистора и диода подключена к другому вьшоду резисторного датчика тока и через второй резистор - к общей швне 2 , Недостатком этого стабилизатора является нестабильность порога срабатывания каскада защиты, вызванная изменением запирающего напряжения, вследствие изменения входного напряжения, Причем, чем выше входное напряжение, тем больше.величина запирающего напряжения и тем при большем токе перегрузки будет срабатывать схема защиты Кроме того, наличие прямой дестабилизируюшей связи со входа на выход ч&рез резисторное сопротивление, диод и защитный резистор приводит при изменении входного напряжения к дополнительной нестабильности выходного напряжения. Целью изобретения является повьг- щение надежности защиты и повышение стабильности выходного напряжения стабилизатора, П. :тавленная цель достигается тем, что 3 стабилизатор постоянного напряжения введен токостабилизирующий Двухполюснис, через который общая точк последовательной цепочки из первого резистора и диода соединена с входным выводом стабилизатора; кроме того, регулирующий элемент выполнен на трех- составном транзисторе, в котором эмиттер выходного транзистора противополож ного типа проводимости по oi-ношению к согласующим соединен с колле::тором входного согласующего транзистора и Еходкым выводом стабилизатора, а база через коллекторно-эмиттернь: переход промежуточного согласующего траг зисто ра, база которого соединена о эмлттеро входного соглас тощего транзистора, под ключена к выходному вьшоду стабилизатора, а токостабилизирующий д 1у:;шолюсник выполнен на транзисторе, г.р)водимость которого соответствует товоди- мости выходного транзистора регулирующего элемента, при этом базь: упомяну- тых транзис горов непосредст;зенно, а эмиттб ы - чэрез токозада-.-щий резистор соединены между собой, а коппектор транзистора токостабилизарующего полюсника соединен с обо;еи точкой пэр всго резксторр и диода последовательно цепочки. Не чертеже приведена электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент 1 на трехсоставном транзисторе, состоящем из выходного 2, промежуточного 3 и вх ного 4 согласующих транзисторов, ре- зисторный датчик 5 тока, включенный в силовую щину на выходе стабилизатора, усилитель 6 постоянного тока, защитный транзистор 7, коллектор которого соединен с базой входного транзистора 4 регулирующего органа, эмиттер - с резисторным датчиком 5 и выходным выводом 8 стабилизатора, и база через последовательно включенную Цепочку из первого рег-i-r-Topa 9 и 10 - с другим вьшодом резтеторного датчика тока 5, а через второй реаи-.тор 11 - с общей щиной стабилизатора, при этом общая точка резистора 9 и диода 10 через токостабилизирующий гвухполюсник 12, содержащий токос-; :1бщг.:зирующий транзистор 13 и токозадаюший резистор 14, соединена с входнь;м чводом 15 стабилизатора. В качестве опорного .;апряжения токо- стабилизирующего транзистора 13 используется напряжение перехода эмигтар-база выходного транзистора 2 регулирующего элемента. Питание стабили-затора осушествлязтьи от источника электроэнергии 16, Стабилизатор рабо.вет следующим о&- разом. При номинальном токе нагрузки, когда напряжение на переходе эмиттера--база защитного транс истор 7 меньше его напряжения -.рабатыгания, транзистор 7 закрыт и не оназываэт влияния на работу стабилизатора. Черюз токсст билизиру:оший двухполюсник 12, диод JO и рюзисторный датчик 5 тока 3 кагрузку протекает стабильный ток, вeличvm/ которого на дватри порядка меньше т&ка нагрузки. Причем измене1:;е входного напряжения не влияет на величину э ого тока, в связи с чем отсутствует дестабилизирующее действие пря%.ой i-епи передачи энергии, а запирающее напряжение на резисторе 9 неизменно. При перегрузке по току или коротком заь/ыкании на выходе стабилизатора на- .., ление ча резисторном датчике Б тока уг ел Л пасте л, и защитный транзистор 7, открываясь, ответвляет часть базового уска вхрдногхз согласующего транзистора 4 регулирующего элемента 1, что приводит к подзапиракию последнего и уменьш нию выходного напряжения стабилизатора. Уменьшение выходного напряжения стабилизатора приводит к перераспределению ТОКИ черюз резисторы 9, 11 и ди- од 10, р зисторный датчик 5 тока и согфотивление нагрузки R у , в резупь тате чего составляющая тока, ответвляющегося резисторы 9, И, уменьшается, и уменьшается запирающее напряжение на резисторе 9. При этом, транзистор 7 зашить, удержизг этся в открытом состоянии при меньшем токе нагрузки, чем осу ществляется так назьшаемый загиб нагрузочной характеристики стабилизатора, Величина тока которогкого замыкания .i- определяемая напряжением смещения на резисторе 1 L ( ,), ), задается .противлением резистора 14 ;-.козадающего двухполюсника. С уиеньи;о нием сопротивления этого резисторе, уменьшается и ток короткого замывания, который при определенном знячени резистора 14 становится близким к нулю, и схема н возвращается Г: исходное гэс- тоян- при снятии перегрузки. Услсвае саьювозврата OLGMH определяется выражением:V.,.. Применение предлагаемого изобр1 тени позволяет получить высслостабильноо гапираюи.ое Н-;пряже;|д на реаюторе последовв .еяьной цепочки и отпирающее напряжение на диоде, в связи с вегичина пор га срабатыванк... не зависят ст изменения входного непояжения, и касхяд зашиты надеж о срабатывает при одних и тех же установленных значеичях тока йа.рузки. Поскольку г(ря изменении входного ;;апряжекчл ток окостабилизирующего двух полюсника не изменяется, то догопнител но исключается и действие прямой дестабилизирующей связи и ковышается стабтл ность выходного напряжен;:.. Независимость тока токостабилизирующего двухполюсника от изменения входного напряжения позволяет выбирать ток короткого замыкания близко к границе от сутствия самэвозврата, что исключено в схеме защиты с резистором. Этим обес- печиваготся ммiти лaльнo возможное знатение тока коротко1х замыкания и минимальные потери в режиме короткого замыкания. Формула изобретения 1.Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последе вательно включенные в силорую шину регулирующий элемент с резисторным датчиком тока, управляющей цепью, подключенный к выходу усилителя постоянного тока, защитный транзистор, коллектор которого подключен к управляющей цепи регулирующего элемента, эмиттер - к одному из вьхводов резисторнного датчика тока и к выходному выводу, а база-через последовательную цепочку из первого резистора и диода подключена к другому выводу резисторного датчика тока и через второй резистор - к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и бильности выходного напряжения стабилизатора, в него введен токостабилизирующий двухполюсник, через который общая точка последовательной цепочки из первого резистора и диода соединена с входным выводом стабилизатора. 2. Стабилизатор постоянного напряжения по п. 1, отличающийс я тем, что регулирующий элемент выполнен на трехсоставном транзисторе, в котором эмиттер выходного транзистоjja противопложного типа проводимости по отношению к согласующим соединен с коллектором входного согласующего транзистора и входным вьшодом стабилизатора, а база - через коллекторно- эмиттерный переход промежуточного сог ласутошего транзистора, база которого соединена с эмиттером входного согласующего транзистора, подключена к выходному вьшоду стабилизатора, а токостабилизируюший двухполюсник выполнен на транзисторе, проводимость которого со- стзетствует проводимости выходного транзистора регулирующего элемента, при , этом базы упомянутых транзисторов не- по редствеиир, а эмиттеры - через токозадающий резистор соединены между собой, а коллектор транзистора токостаб ли л; уюшего двухполюсника соединен с овщей точкой первого резистора и диода пос.ьдовательной : цепочки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Обмен опытом в радиопромьшшенности, вып. 6, 1976, с. 5О-51. 2. Etectricae Desig-n Ноябрь, № 5, 1975, с. 96.