Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 

Изобретениа относится к промышленной радиоэлектронике и может использоваться в устройствах электропитания детекторов ионизирующего излучения, фотоэлектронных умножителей, узлов автоматики, вьгчислителной техники и средств связи.

Известен стабилизатор постоянног напряжения с непрерывным регулированием компенсационного типа fl }, содержащий последовательный регулирующий транзистор, два запускакядих резистора, один из которых включен параллельно регулирующему транзистору, токозадающий транзистор, токоограничивающий резистор, статический двухтактный преобразователь напряжения с переключающими транзисторами и трансформатором с базовыми, коллекторными и выходной обмотками, вьрюдной выпрямитель с фильтром, схему сравнения и источник эталонного напряжения, причем регулирующий транзистор и транзисторы двухтактного преобразователя выбрани противоположного типа йроводимости.

Использование в силовой цепи двух последовательно включенных элементов : регулирующего транзистора и пер ключающих транзисторов преобразовате ля, а также наличие цепи запуска приводит к существенным потерям мощности. Кроме того, резистор, шунтирующий регулирующий транзистор ухудшает стабилизирующие свойства устройства. .

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению являемся стабйлиза:гор постоянного напряжения 2 содержащий друхтактный статический npe66pa36iBaTejib нй.п 1яжёййя автоге нёраторного тип с переключающими регулирующими транзисторами, управляющим транзистором вбазовых це- пях, трансформатором с выходной, базовыми, коллекторными обмотками и дополнительной обмоткой с выпрямителем, выходной выпрямитель с фильтром/ делитель выходного напряжения, источник эталонного напряжения, усилтель сигнала рассогласования, уст1ЮЙство запуска преобразователя.

Недостатками известного устройства являются: ограниченный диапазон стабилизации в области малых выходных мощностей и токов нагрузки; низкий коэффициент стабилизации; ненадежность устройства из-за нали-, чия специальной цепи запуска, введенной в устройство и требующей дополнительных элементов.

Указанные недостатки являются йлёйетвйем шунтирования управляющёго базового транзистора резистивньм делителем.

Цель изобретения - повышение коэффициента; стабилизации, расширение

диапазона стабилизации и повышение надежности.

Это достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем двухтактный управляемый статический преобразователь напряжения автогенераторного, типа с переключающими- регулирующими транзисторами, управляющим транзистором в базовых цепях. Трансформатором с коллекторными базовыми и выходными обмотками, выходной выпрямитель с фильтром, делитель выходного напряжения, источник эталонного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, эмиттер управляющего базового транзистор соединен ., со средней точкой коллекторных обмоток, его база через резистор соединена с выходом усилителя сигнала рассогласования, а коллектор через резистор подключен к средней точке базовых обмоток.

На чертеже изображена dxeMa предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.

Шина 1 питания и общая шина 2 питания соединены с источником 3 эталонного напряжения, усилителем 4 сигнала рассогласования, средней точкой коллекторных обмоток 5 и б, трансформатора 7, эмиттерами переключающих регулирующих транзисторов 8 и 9 с выходным выпрямителем с фильтром 10 и делителем 11 обратной связи. Выходная обмотка 12 трансформатора 7 сое 1инена с входом выпрямителя, с ФИЛЬТРОМ 10. Выход выпоя,мителя сфильтром 10 соединен с выходным контактом 13 и одновременно с одним из входов делителя 11 обратной связи. К выходу 14 делителя I выходнбго напряжения подсоединен неинвертирующйй вход 15 усилителя- 4 сигнала рассогласования. Инвертирующий вход. 16 усилителя 4 сигнала рассогласования соединен с выходом источника 3 эталонного напряжения. Выход усилителя 4 сигнала рассогласования через резистор 17 соединен с базой управляющего тран.зистора 18. Эмиттер управляющего транзистора 18 соединен со средней точкой коллек-. торных обмоток 5 и 6, а коллектор через резистор 19 со средней точкой базовых обмоток 20 и 21. Коллекторы транзисторов 8 и 9 соединены между собой через конденсатор -22, а коллектор транзистора 9 с эмиттером транзисторов 8 и 9 через конденсатор 23.

Работа стабилизатора постоянного напряжения осуществляется следующим образом.

При отсутствии входногонапряжения все элементы устройства находятся в обеспеченном состоянии. При подаче первичного нестабилизиро.ванного напряжения на входные контакты 1 и 2 последнее поступает на источник 3 эталонного напряжения, усилитель 4 сигнала рассогласования, управляющий транзистор 18 и преобразователь напряжения (переключаю|1цие-регулирующие транзисторы 8 и 9 и трансформатор 7) начальный момент включения питания генерация в Преобразователе отсутствует, отсутствует выходное напряжение и- на пряжение на неинвертирующем входе усилителя 15.

На выходе источника 3 эталонного напряжения и инвертирующем входе 16 усилителя устанавливается эталонное напряжение. Таким образом, в первоначальный момент после подачи первичного питания между инвертирующим 16 и неинвертирующим 15 входами усилителя 4 устанавливается максимальное значение напряжения. Инвертирующий вход 16 оказывается под более высоким напряжением по отношению к общей шине 2 питан.ия, чем неинвертйрующий вход 15 и на выходе усилителя 4 устанавливается минимальное- напряжение, близкое .к потенциалу общей шиньь

По базовым цепям управляющего 18 и переключающих регулирующих транзисторов 8 и 9 начинает протекать максимальный ток, ограничиваемый практически только значением резисторов 17 и 19, что при наличии положительной обратной связи/ осущес вленной в преобразователе, обеспечи.вает возникновение генерации в последнем.

По мере развития .генерации возрастает напряжение на коллекторных обмотках 5 и 6, выходной обмотке 12, на выходе делителя обратной связи 1 и неинвертирующем входе усилителя 1 При достижении напряжения на неин-вертирующем входе 15 значения, близ, кого к значению напряжения на инвертирующем входе 16 начинает действовать отрицательная обратная связь Напряжение на выходе усилителя 4 начинает возрастать, это приводит к уменьшению тока базы управляющего тразистора 18, уменьшается его производительность, уменьшается ток базы переключающих-регулирующих тразисторов 8 и 9, уменьшается их проводимость. Падение напряжения на коллекторных переходах переклю.чающирегулирующих транзисторов 5 и 6 увеличивается, уменьшается напряжение на коллекторных обмотках 5 и 6, выходной обмотке 12 и выходе стабилизатора 13.

Процесс продолжается до состояния равновесия .и установления номинального выходного напряжения. Значение номинального выходного напряжения- определяется значением напряжения эталонного источника и коэффициента деления делителя обратной связи.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет перераспределения напряжения первичного источника питания между последовательно включенными коллекторными обмотками 5 и 6 и переходными эмиттерколлектор переключающих регулирующих транзисторов 8 и 9, Переключающие регулирующие транзисторы работают в линейном режиме и выполняют роль ключа с переменной проводимостью. При увеличениипроводимости переключающих регулирующих транзисторов увеличивается напряжение на коллекторных обмотках и на выходе стабилизатора. При уменьшении проводимости напряжение на коллекторных обмоткахи выходе уменьшается. Изменение проводимости переключающих регулирующих транзисторов осуществляется управляющим базовым транзистором 18, который также выподняет роль переменного сопротивления, значение которого изменяется в зависимости от сигнала, поступающего на его базовый вход с усилителя 4 сигнала рассогласования,

., Предположим, чтЬ за счет воздействия дестабилизирующих факторов увеличилось выходное напряжение. При этом увеличится напряжение на выходе делителя обратной связи 14 и- неинвертирующем входе 15 усилителя. При постоянном значении эталонного напряжения и, следовательно, напряжения на инвертирующем входе 16 усилителя, увеличивает выходное напряжение усилителя 4, увеличится сопротивление управляющего транзистора 18 и уменьшится проводимость регулирующих переключающих транзисторов 8 и 9 В результате чего произойдет перераспределение напряжения между коллекторными обмотками 5 и 6 и переключающими регулирующими транзис;торами 8 и 9. Падение напряжения на переключающих регулирующих транзисторах увеличится, а на коллекторных обмотках уменьшится и на выходе вновь установится прежнее значение напряжения с погрешностью, определяемой коэффициентом усиления цепи обратной связи.

При изменении выходного напряжения ,в сторону уменьшения процесс стабилизации осуществляется аналогичным Образом, только проводимость регулирующих переключающих транзисторов и управляющего транзистора увеличится, а напряжение на коллекторных обмотках и выходе увеличится.

Благодаря отсутствию в предлагаемом устройстве резистора, шунтирующего уПравляйщий базовый транзистор, его сопротивление в процессе регулировки и стабилизации изменяет ся в очень широких пределах от полтнобтью открытого до полностью за.крытого состояния. Йто. увеличивает коэффициент стабилизации и одновременно рас1миряет диапазон стабилизации, обеспечивая стабилйзагцик) ходного напряжения в области малых выходных мощностей и токов нагруз, ки. ., ,, . .., :

Резистор 17 ограничивает базовый ток управляющего транэйстор а 18

Резистор 19 ограничивает базовый тък перёключёшзщйх транзисторов и

776317

обеспечивает защиту устройства при перегрузке по току и коротком замыкании на выходе. Конденсаторы 22 и 23 предотвращают возникновение генерации на частотах, отличных от ра5 бочей частоты и повышает устойчивость стабилизатора напряжения.

Указанные устройства питания предназначены хр1Я размещения непосредственно в блоках детектирова ния сис.тем дозиметрического и редкометрического контроля атомных энергетических установок и систем управле. ния защитой реакторов.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий двухтактный уп равляемый статический преобразовател напряжения а втогенераторного типа с пере ключающими регулирующими тран зисторами, управляющим транзистором в базовых цепях, трансформатором с .коллекторными, базовыми и выходноИ обмотками, выходной выпрямитель с фильтром, усилитель сигнала рассогласования, входами соединенный с Делителем выходного напряжения и источником эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента Стабилизации , расширения диапазона стабилизации и повышения.надежности, база управляющего транзистора через резистор соединена с выходом усилителя сигнала.рассогласования, эмиттер управляющего базового транзистора - со средней точкой коллекторных обмоток трансформатора преобразователя, а коллектор) через резистор со средней точкой базовых обмо- g ток трансформатора преобразователя напряжения.