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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках -питания устройств автоматики.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения l и 2 . Первый содержит источник переменного напряжения, нагрузку и мостовой выпрямитель, два плеча которого выполнены на диодах, а два других на транзисторах, подключенных к соответствующим блокам управления. Его надостатком является сложность сх-емы и малая надежность, так как пробой одного из транзисторов приводит к выходу из строя всего устройства.

Второй, и наиболее близкий к изобретению,стабилизатор содержит трансформатор, выходная обмотка которого средней точкой подключена к первой выходной клемме , а крайние выводы -- соответственно к первым силовым электродам двух основных регулирующих транзисторов, основной блок управления, содержащий управляющий транзистор и ограничительный резистор, первый вход которого соединен с выходом параметрического стабилизатора, выполненного

на стабилитроне и резисторе, второй вход - со средней точкой основного делителя обратной связи, выполненного на резисторах, причем параметрический стабилизатор и основной делитель обратной связи подключены мехзду первой и второй выходными клеммами, а третий вход - с выходом выпрямителя, вход которого подключен

10 к дополнительным отводам выходной обмотки трансформатора.

Его основным недостатком является потеря работоспособности в случае пробоя одного из регулирующих транt5зисторов и невысокая стабильность выходного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности и увеличение стабильности

20 выходного напряжения.

Это достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения введены два вспомогательных регулирующих транзистора, вспомогательный блок управления, содержащий управляквдий

25 транзистор и ограничительный резистор, и делитель обратной связи, выпол-. ненный на резисторах, причем вспомогательные регулирующие транзисторы включены соответственно между вторыми

30

силовыми электродами основных регу лирующихтранзисторов и второй выходной клег/1мой, коллектор-базовые переходы йсех регулирующих транзисторов зашунтированы введенными конденсаторами, базы основных и вспомогатель ных регулирующих транзисторов через введенные резисторы соответственно подключены к выходам основного и вспомогательного блоков управления, первые входы основного и вспомогательного блоков управления соединены между собой и через введенный резистор смещения подсоединены к выходу введенного выпрямителя, входом подключенного к крайним выводам выходной обмотки трансформатора, средняя точка вспомогательного делителя обратной связи, подсоединенного параллельно основному, соединена со вторым входом вспомогательного блока управления, коллекторы управляющих транзисторов через ограничительные резисторы соответственно подсоединены к выходам, эмиттеры к первым, а базы - ко вторым входам основного и вспомогательного блоков обратной связи, резистор параметрического стабилизатора включен между первыми входами основного и вспомогательного блоков управления и первой выходной клеммой.

Принципиальная схема С1абилизатор постоянного напряжения приведена на чертеже,

Стабилизатор содержит трансформатор 1, нагрузку 2 и подключенный к крайним выводам выходной обмотки двухполупериодный выпрямитель со среней точкой, в каждое плечо которого включены последовательно соединенные основной и вспомогательный регулирующие транзисторы 3, 4 и 5, 6, переходы коллектор-база которых зашунтированы конденсаторами 7-10. Базы основ ных регулирующих транзисторов 3 и 4 через резисторы 11 и 12,а вспомогательных регулирующих транзисторов 4 и 5 через резисторы 13 и 14 соединены с соответствующими выходами блоко управления,содержащих ограничительны резисторы.15 и 16 и управляющие транзисторы 17 и 18. Коллекторы транзисторов 17 и 18 через ограничительные резисторы 15 и 16 подключены к. выходам блоков управления, а их базы к делителям обратной связи 19 и 20. Эмиттеры транзисторов 17 и 18 соединены между собой и через резистор смещения 21 подключены к выходу выпрямителя, выполненного на диодах 22 и 23 и подключенного к крайним выводам выходной обмокти трансформатора 1, через резистор параметрического стабилизатора 24 к первому, а через стабилитрон параметрического стабилизатора 25 - ко второму вывода нагрузки 2. Дополнительные отводы выходной обмотки трансформатора 1 чере

диоды 26 и 27 подсоединены к одному выводу резистора 28, второй вывод которого подключен ко второму выводу нагрузки 2.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении стабилизатора постоянного напряхгния переменное напряжение , снимаемое с- дополнительных отводов выходной обмотки трансформатора 1, выпрямляется диодами 26 и 27 и через резистор 28 подается в нагрузку, вследствие чего приоткрываются транзисторы 17 и 18 и основные и вспомогательные регулирующие транзисторы 3, ,4 и 5,6. Происходит запуск стабилизатора постоянного напряжения. Когда напряжение на нагрузке 2 превысит напряжение на дополнительных отводах выходной обмотки трансформатора 1, диоды 26 и 27 закрываются и в дальнейшем не влияют на работу устройства.

В полупериод, когда плюс переменного напряжения трансформатора 1 подается на эмиттер транзистора 3, а минус на эмиттер транзистора 4, последовательно соединенные основной и вспомогательный регулирующие транзисторы 3 и 5 с соответствующими транзисторами 17 и 18 и измерительны элементом из опорного источника 25 и соответствующими делителями напряжения 19 и 20 образуют два последовательно соединенных линейных стабилизатора напряжения, а регулирующие транзисторы 4 и 6 в этот полупериод закрыты положительным напряжением, подаваемым на базы транзисторов 4 и 6 через открытые переходы эмиттер-база транзисторов 3 и 5. За счет шунтирования конденсатора 9 и 10 переходов база-коллектор транзисторов 4 и 6 и падения напряжения на транзисторах 3 и 5 положительный потенциал на базе транзисторов 4 и 6 больше, чем на коллекторе, т.е. транзисторы 4 и 6 закрыты как по переходу база-коллектор, так и по переходу база-эмиттер, что исключает инверсный режим транзисторов в непроводящий полупериод

При смене полярности на выходной обмотке трансформатора 1 открываются регулирующие транзисторы 4 и 6, а транзисторы 3 и 5 закрываются.

При изменении выходного напряжения, например увеличении за счет входного напряжения, потенциал эмиттеров транзисторов 17 и 18 за счет опорного источника 25 станет более положительным-по отношению к базе, в результате чего увеличится сопротивление транзисторов 17 и 18, что приведет к увеличению падения напряжения на регулирующих транзисторах 3 и 5 в один из полупериодов и 4 и 6 - в другой полупериод. В результате этого происходит компенсация изменения входного напряжения, т.е. выходное напряжение почти не изменяется . С целью улучшения коэффициента стабилизации на эмиттеры транзисторов 17 и 18 через диоды 22 и 23 и резистор 21 подается часть нестабилизированного входного напряжения. Величина этого напряжения независимо от действия цепи отрицательной обратной связи определяется лишь величиной резистора 21. Подбором величины резистора 21 можно получить как полную компенсацию, так и перекомпенсацию выходного напряжения.

При пробое в одном из плеч выпрямителя перехода эмиттер-коллектор или база-коллектор, одного из регулирующих транзисторов 3, 4,. 5, б илипо одному из этих транзисторов в каждом плече за счет последовательного соединения регулирующих транзисторов 3, 5 и 4, б сохраняется работоспособность стабилизатора напряжения Резисторы 11-14, включенные в базы соответствующих транзисторов, обеспечивают работоспособность стабилизатора при пробое перехода база-эмиттер одного из двух последовательно соединенных регулирующих транзисторов 3,5 и 4, 6.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения., содержащий трансформатор, средняя точка выходной обмотки которого подключена к первой выходной клемме, а крайние выводы соответственно к первым силовым электродам двух основных регулирующих транзисторов, основной блок управления, содержащий управляющий транзистор И ограничительный резистор, первый вход которого соединен с выходом парг1метрического стабилизатора, .выполненного на стабилитроне и резисторе, второй вход - со средней точкой основного делителя обратной связи, выполненного на резисторах, причем параметрический стабилизатор и основной делитель обратной связи подключены между первой и второй выходными клеммами, а третий вход - с

выходом выпрямителя г вход которого подключен к дополнительным отводам выходной обмотки трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения стабильности выходного напряжения, в него введены два вспомогательных регулирующих транзистора, вспомогательный блок управления, содержсцций управляющий транQ зистор и ограничительный резистор, и делитель обратной связи, выполненный на резисторах, причем вспомогательные регулирующие транзисторы включены соответственно между вторыми силовыми электродами основных регулирующих транзисторов и

второй выходной клеммой, коллекторбазовые переходы всех регулирующих транзисторов зашунтированы введенными конденсаторами, базы основных

0 и вспомогательных регулирующих

транзисторов через введенные резисторы соответственно подключены к выходам основного и вспомогательного блоков управления, первые

5 входы основного и вспомогательного блоков управления соединены между собой и через введенный резистор смещения .подсоединены к выходу введенного выпрямителя, входом подклюQ ченного к крайним выводам выходной обмотки трансформатора, средняя точка вспомогательного делителя обратной связи, подсоединенного параллельно основному, соединена со втог рым ВХОДОМ вспомогательного блока управления, коллекторы управляющих транзисторов через ограничительные резисторы соответственно подсоединены к выходам, эмиттеры к первым, а базы - ко вторым входам основного и вспомогательного блоков обратной связи, резистор парс1метрического стабилизатора включен между первыми входами основного и вспомогательного блоков управления и первой выходной клеммой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 0 253170, кл. Н 02 М 7/217, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР 424127, кл, G 05 F 1/64, 1974.