Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехни ке и может быть использовано в источниках питания электро- и радиоаппаратуры. Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, управляющий вхоа которого соединен с выходом оконечного каскада усилителя обратной связи на транзисторе, эмиттер которого через резистор соеагше с обш;ей шиной и через стабилитрон - с выходным силовым зажимом регулирующего элемента, абаза - с выходом прецоконечиого каскада усилителя обратной связи, и пусковой резистор, подключенный параллельно регулирующему элементу 1. Недостатком известного стабилизатора является низкие КПД, надежность и мгновенная нестабильность выхооного напряжения. Наиболее близким к-изобретению техническим решением является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный Б одну из силовых шин регупирующий TpaHsucTopf включенный по ахе- ме с общим эмиттером, сосго51щий, по крайней мере, из пъух каскацов транзисторный усилитель постоянного тока, вход которого подключен к выходным выводам, .запускающий узел , включающий в себя делитель вхошюго напряжения, резистор и запускающий транзистор, подключенный эмиттером к выходу делителя входного напряжения, и два резистора 2j. Недостатком такого стабилизатора является сложность схемы этого стабилизатора и его настройки, а также низкое значение мгновенной нестабильности из-за смещения рабочей точки транзистора оконечного каскада усилителя nocTossHHoro тока. Целью изобретения является упрощение схемы стабилизатора и его настройки при повышении коэффициента стаб1шизации. Поставленная цель состигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный а одну из силовых шин регулирующий транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, состоящий, по крайней мере, из овух каскадов, транзисторный усилитель постоянного тока, вход которого поаключен к выходным вьтодам, запускающий узел, включающий в себя делитель входного напряжения, резистор и запускаю щий транзистор, подключенный эмиттером к выходу делителя входного напряжения, и два резистора, введен опорный элемент, включенньтй между общей шиной и базой трензистора oKoHe4iioro каскада усилителя постоянного тока, которая через один из указанных резисторов соединена с одним из выходных силовых электродов регу лирующего транзистора и базой запускаю-щего транзистора и через резистор запус кающего узла - с коллектором запускающего транзистора, причем эмиттер транзистора оконешчого каскада усилителя постоянного тока через второй из указанных резисторов соединен с общей шиной и непосредственно - с выходом предыдущ го каскада усилителя, а коллектор непосредственно подклочен к базе регулиру ющего транзистора. Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения постоянного то ка представлена на чертеже. Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит последовательный регулирующий транзистор 1, включенный по схе ме с общим эмиттером, двухкаскадный усилитель постоянного тока, последний каскад которого выполнен на транзисторе 2, резисторах 3, 4 и опорном элементе. 5, запускающий узел 6, со держащий целитель 7 входного напряжения, резистор 8 и запускакзщий транзистор 9, эмиттер которого подсоединен к выходу делителя 7. База регулирующего транзистора 1, подсоединена к коллектору транзистора 2, Эмиттер которого через резистор 3 подключен к общей шине стабилизатора и к выходу предоконечного каскада усили теля - непосредственно. Резистор 4 и опорный элемент 5 образуют авптель на пряжения. База транзистора 2 подключе™. на к выходу этого делителя напряжения. Коллектор запускающего транзистора 9 подключен к выходу этого же целителя через резистор 8, а база транзистора 9 к выходу регулир тощего транзистора I непосредственно. Стабилизатор работает следующим об разоМо При подаче напряжения на вход . стабилизатора запускающий фанаистор 9 насьшшется так как все напряжение в начальный момент времени прикладьгоается к транзистору I. Через базовый переход транзистора 2 и резистор 3 проходит ток, определяемый номиналами резисторов 8-и верхнего плеча делителя 7. Этот ток смещает рабочую точку транзистора 2 на линейный участок. Сопротивление транзистора 1 уменьшается, на выходе стабилизатора появляется напряжение. Стабилизатор запускается и, так как напряже- . ние на транзисторе 1 уменьшается на величину входного напряжения, транзистор 9 запирается и действие запускающей цепи прекращается. При коротком замыкании на выходе стабилизатора средний вывод делителя 7 замыкается через базовый переход транзистора 9 на общую шину. Напряжение перераспределяется между коллекторным переходом транзистора 9, высокоомным резистором 8 и параллельно соединенными для этого режима резистором 4 и опорным элементом 5, При этом ток. ответвл пощийся в транзистор 2, будет настолько мал, что последний будет гарантированно заперт. Так как коллектор транзистора 2 связан с транзистором 1 непосредственно, то послерлий тоже надежно заперт.. Остаточ гый ток короткого замыкания определяется номиналом сопротивления верхнего плеча делителя 7 и коэффициентом усиления транзистора 9 и не проход1-1Т через транзистор 1. Таким .образом, транзистору 1 в режиме корот кого замыкания на выходе не угрожает перегрузка. При устранении причины короткого замыкания на выходе стабилизатора на опорном элементе 5 появ яется напря жение, достаточное для отпирания транзистора 2, а следовательно транзистора I, Как только появляется,,входное напряжение, транзистор 9 запирае1х;я и влияЕШе запускающего узла на стабилизатор прекращается. В олнамическом режиме схема рабо- тает следующим образом. Под влиянием изменения входного напряжения или тока нагрузки изменяется выходное напр5 жение. Появляющийся при зтом сигнал рассогласования усиливается каскадами усилителя постоянного тока. Через резистор 3 проходит ТОК .- н + (Dy + &ay, где Р - коэффициент усиления регулирующего транзистора;

9постоянная составляющая коллекторного тока тринаистора прецоконечного каскада усилителя постоянного тока;,

приращения тока, пропорциональные сигналу рассогласованияDH- ток нагрузки.

Напряжение на резисторе 3 включает в себя составляющую, пропорциональную сигналу ошибки и смешает рабочую точ.ку транзистора 2 в фазе, соответствующей изменению коллекторного тока транзистора 2 ,и базового-тока транзистора 1, при котором номинал выходного напряжения восстанавливается.

Благодаря такому включению опорного элемента, как в данном стабилизаторе, через базовый переход транзистора 2 стремится пройти некоторый ток, ко падение напряжения на резисторе 3 от прохождения этого тока запирает транзистор 2. Образуется, таким образом, отрицательная обратная связь, надежно запирающая транзистор 2 в режиме короткого замыкания на выходе стабилизатора.

Зто позволяет отказаться от генератора импульсов тока, имеющегося в про тотипе. Генератор импульсов тока состоит , по крайней мере, из оциого транзистора, конденсатора и нескольких резисторов, что усложняет схему и уменьшает надежность стабилизатора.

Оконченный каскад усилителя посто 5ШНОГО тока благодаря подключению базы транзистора 2 к опорному элементу 5, а токозадающего резистора в цепь его эмиттера представляет собой относительно изменений входного напряжения токостабилизирующий элемент.А так как вы- ход оконешого каскада усилителя соединен со входом регулирующего транзистора непосредственно, то управляющий ток последнего не зависит от нестабильности ВХОШ1ОГО напряжения. В то же время благодаря непосредственной св51зи между пpeдoкoнeчIiым каскадом усилителя и токозадающим резистором 3 в то- костабилизирующем элементе, на резисторе 3 образуются приращения напряжекия, пропорциональные сигналу ошибки и усиленные предшествующими каскадами усилителя. Приращения напряжения на

резисторе 3 изменяют коллекторный ток транзистора 2 и соответственно сопротивление регулирующего транзистора таким образом, что номинал выходного напряжения восстанавливается с точностью, определяемой коэффициентами усиления всех транчзисторов стабилизатора.

Введение дополнительной стабилизации положения рабочей точки транзистора

усилительного каскада повышает стабилизирующие свойства схемы стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный в сану из силовых шин регулирующий транзистор, включенньй по схеме с общим- эмиттером, состоящий по крайней мере, из двух каскадов, транзисторный усилитель постоянного тока, вход которого подключен к выходным выводам, защ-скающий узел, включающий в себя делитель входного

напряжения, резистор и запускающий транзистор, подключенный эмиттером к выхоау делителя вхош-юго напряжения, и цва резисторе, о т л и ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью упрощения схемы ста-

билизатора и его настройки при повыше- Н71И его .чоэффгщиента стабилизации, в него введен опорный элемент, включенный между общей шиной и базой транзистора оконечного каскада усилителя

постоянного тока, которая через один из указанных, резисторов соединена с одним из выходных силовых электродов регулирующего транзистора и базой запускающего транзистора vj через резистор за-

Цгскающего узла с коллектором запускающего транзистора, причем эмиттер транзистора оконечлого каскада усилителя ПОСТО5ТВНОГО тока через второй из указанных резисторов соедтшеи с общей шиной и непосредственно - с выходом предыдущего каскада усилителя, а коллектор непосредственно подключен к базе регулирующего транзистора. Источники информации,

принятые во прт1 экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР .N9 475609, кл, G 05 F 1/56, 1975.