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

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике, и може;т быгь применено в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известен стабилизатор напряжения компенсационного типа с защитой, содержащий резгулирующий элемент на составном транзисторе и элемент защиты,выполненный в виде триггера 1 . . ,

Однако/ применение известного . устройства при больших токах нагрузки требует мощные контактные устройства, что усложняет cxeMi H умёньшает ее надежности.

Наиболее близким техническим решением .к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенный в выходную шину составной регулирующий элемент на транзисторах разного типа проводимости, управляющей цепью подключенный к выходу усилителя постоянного тока, входом соединенного с выходом сравнивающего блока, входы которого подключены к выходам делителя выходного напр яжения и источника опорного напряжения, входами подключённых к соответствующим выходным выводам, и элемент защиты, йыпо.лненный на двух транзисторах разного типа проводимости, Причем база первого транзистора соединена с эмиттером согласующего транзйстораг регулирующего элемента, эмиттер с выходным выводом стабилизатора, а база второго транзистора

10 через пусковую цепочку соединена с входным выводом стабилизатора 2. .

ЙедоЬтатком стабилизатора является то, что элемент-защиты выполнен по схеме триггера и содержит кроме

15 двух транзисторов до пяти резисторов, что снижает надёжность и затрудняет изготовление в интегральном исполнении, так как содержит более, чем в два раза пассйёйНГх эйёментдй, кото20рьае в завиеимОсти от технологии изготовления заним1ают больше места, чём активные SJieMeHiiJ (полупроводниковые) , или более трудоемкие в изготовлении (гибридные). .

25

Цель изобретения - повышени е надёйсностиусфройбтва путём упрощения схемы элемента защиты.

Поставленнаяцель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напрйжения коллектор и база второго транзистора элемента ;защиты пОДклнзчены к выводам первого транзистора ёоответственно: Коллектор к базе, база - к коллектору, а эмиттер второ го транзистора через, введенные ограничивающие резисторы подключен к общей шине стабилизатора, кроме того параллельно базо-эмиттерной цепи втФ рого транзистора подключен резистор. На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора постоян него напряжения. Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на силовом транзисторе 2, эмиттером подключенном к входному , а коллектором - к выходному выводам стабилизатора, и согласующем транзисторе 3, коллектором под ключенном к базе силового транзистор 2, а базой - к выходу усилителя 4 постоянного тока, входом соединенног с выходом сравнивающего блока 5, выводы которого подключены к выходам делителя б выходного напряжений и источника 7 опорного напряжения, вхо дами подключенных к соответствующим выходным выводам, и элемент 8 защиты выполненный на двух транзисторах 9 и 10, которые соеДинейы между собой соответственно: коллектор - с базой база - с коллектором. Кроме того . эмиттер транзистора 9 соединен с выходным выводом стабилизатора, база с эмиттером согла:сующего транзистора 3,- База транзистора 10 через пускову цепочку 11 соединена с входньом выво дом стабилизатора, а эмиттер через ограничивающие резисторы 12 и 13 со динен с общей шиной, стабилизатора. Между базой и эмиттером транзистора 10 подключен резистор 14. Стабилиза:тор работает следующим образом. После подачи напряжения на вход стабилизатора, пусковая цепочка 11 выДает импульс тока, поступающий в базу транзистора 10 и откравает его Это приводит к увеличению тока эмиттера согласующего транзистора 3 До величины, определяемой резисто рами 12 и 13. Ток коллектора согласующего транзистора 3 является базовым током силового транзистора 2, то с открыванием транзистора 3 открйвается и силовой транзистор 2, т.е. открывается регулирующий элемент 1. Послеэтого на выходе стаби лизатора появляется напряжение, кото рое быстро растет и когда оно, пост пая через делитель 6 на сравнивающе устройство . 5 превьааает нап)ряжение источника 7 опорного напряжения, начинает работать усилитель 4 посто ного тока, с ростом выходного напря жения уменьшается напряжение на баз транзистора 3, т.е. и на базе тран истора 9. Когда выходное напряжение превысит напряжение на базе тра истора 9 он открывается и коллек- орный ток, поступая на базу транистора 10, поддерживает его в состояии насыщения. Открытый переход базамиттер транзистора 9 соединяет выход табилизатора с эмиттером согласующео транзистора 3, т.е. замыкает цепь трицательной обратной связи усилитея 4 постоянного тока, и рост выходого напряжения стабилизатора прекащается. В результате, стабилизатор ключается и при дальнейшей нормальой работе стабилизатора, транзисто- ы 9 и 10 элемента 8 защиты находятя в состоянии насыщения и на качестенные характеристики стабилизатора е влияют. При перегрузке или коротком замыании ток эмиттера согласующего транистора 3 протекающий через транзисор 10 и резисторы 12 и 13 увеличиается, а Ток базы транзистора 9 меньшается, так как ток коллектора ранзистора 10 равен D 0 +D КТЮ ЭТЗ 6Т9 тде коллекторный ток транзисттора 10; эмиттерный ток согласующего транзистора 3; тэ базы транзистора 9, и постоянный по величине, ввиду постоянства напряжения на выходе стабилизатора. При токе кт9 . ., . . . где -3- коллекторный ток транзистора 9; д - коэффициент усиления тока базы транзистора 9, транзистор 9 выходит из состояния насыщения и закрывается. Это приводит к уменьшению тока базы транзистора 10, к его закрыванию, т.е. срабатывает элемент защиты. В результате, сопротивление цепи эми ;тера согласующего транзистора 3, образованной переходом коллекто1р-эмиттер закрытого транзистора Ю и резисторами 12 и 13, резко увеличивается, так как переход базаэмиттер закрытого транзистора 10 исключает влияние низкоомной нагрузки на эту цепь. Увеличение сопротивления в цепи эмиттера транзистора 3 уменьшает ток эмиттера практически, до нуля, а следовательно и ток базы силового транзистора 2, т.е. регулирующий элемент 1 закрывается. При изменении сопротивления резистора 13 меняется величина тока эмиттера трайзйстора 15, а так как этю кпо ьтю ®этю ктю1бтю соответственно ток эмиттера, коллектора и базы транзистора 10, или этю arrj БТЗ BTio меняется величина тока элшттера согл сующего транзистора 3, при которой закрываются транзистоЕЖГ 9 и 10, так как величина тока базы, при которой закрываются транзисторы 9 и 10, не зависит от величины сопротивления резисторов 12 и 13, а определяется параметрами транзистора 9. Ток коллектора согласующего транзистора 3 является базовым током силового Тран зистора 2, поэтому ток нагрузки бтеРтгЧгзРтг. где ток базы транзистора 2; коэффициент усиления тр зистора 2; к.т - ток коллектора транзист 3, а так как то Следовательно, при изменении соп тивления резистора 13 изменяется ве личина тока нагрузки, при которой срабатывает элемент 8 защиты, т.е. резисторы 12 и 13 определяют ток срабатывания элемента 8 защиты. Транзисторы 9и 10 подключены друг к другу непосредственно, следовательно, они должны быть подобраны т.е. иметь одинаковые параметры. При работе транзисторов 9 и 10 на высоких температурах окружающей среды (более увеличиваются обратные токи закрытых переходов, а так как ток коллектора транзистора 9 является базовым током транзистора 10, то это может привести к открыванию транзистора 10 и, следовательно, к открыванию силового транзистора 2, что дополнительно увеличивает температуру перехода коллектор-база силового транзистора за счет рассеиваемой на нем мощности и может привести к тепловому пробою транзистора 2. Для уменьшения требований к подбору транзисторов 9 и 10 и увеличе- ния диапазона рабочих температур параллельно переходу база-эмиттер транзистора 10 подключен резистор 14 Подключение резистора 14 исключает прохождение обратного тока коллектора транзистора 9 через база-змиттерный переход транзистора 10, т.е. исключает возможность открывания тра зистора 10 при высоких температурах окружающей среды. Когда транзистор 9 и 10 находятся в состоянии насыщения, часть коллекторного тока тран зистора 9 проходит через резистор 14, что приводит к согласованию их режимов. Резистор 14 может быть включен между базой транзистора 10 и общей шиной стабилизатора (на чертеже такой вариант включения показан пунктиром) . /После устранения перегрузки или короткого замыкания пусковая цепочка 11 -вновь включает стабилизатор в нормальный режим работы. При использовании предлагаемого стабилизатора упрощается схема и сокращается в два раза число резисторов элемента защиты, что влияет на надежность стабилизатора. Формула изобретения 1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенный в выходную шину составной регулирующий эёлемент натранзисторах разного типа йрбводймости, управляющей цепью подключенный ) выходу усилителя постоянного тока, входом соединенного с выходом сравнивакяцего блока, входы которого подключены к выходам делителя выходного напряжения и источника опорного напряжения, входами подключенных к соответствуквдим выходным выводам, и эле мент защиты, выполненный из. двух транзисто юв разного типа проводимости, причем база первого транзистора соединена с эмиттером согласующего транзистора регулирующего элемента, эмиттер с -выходным выводЬм стабилизатора, а база второго транзистора через пусковую цепочку соединена с входным выводом стабилизатора, о т-г личающийся тем, что, с целью повышения надежности, коллектор и база второго транзистора элемэнта защиты подключены к выводам первого транзистора соответственно: коллектор - к базе, база - к коллектору, а эмиттер второго транзистора через введенные ограничивающие резисторы подключен, к общей шине стабилизатора. 2. Стабилизатор по п.1, о т л и ч ающий с я тем, что параллельно базо-эмиттерной цепи второго транзистора подключен резистор. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №418845, кл. G 05 F 1/58,. 1972. 2 .Авторское -свидетельство СССР по заявке №241б083,кл.С 05 F 1/58,1976.