Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах вторичных источников питания .

Известны схемы компенсационных стабилизаторов, в которых для уменьшения габаритов и улучшения коэффициента сглаживания пульсаций корректирующий конденсатор включается в деп-ь базы .выходного транзистора . регулирующего элемента 1J и 2JНаиболее близким.к предложенному по технической сущности является компенсационный стабилизатор, содержащий входной транзистор регулирующего элемента, эмиттер которого соединен с базой выходного транзистора и корректирующим конденсатрром а база подключена к первому выходу усилителя сигнала рассогласования. При этом инвертирующий вход усилителя сигнала рассогласования связан с выходом резистивного делителя выходного напряжения стабилизатора, а нейнвер-тирующий вход соединение источником опорного напряжения;

Недостатком данного стабилизатор является большое время переходного процесса из-за динамической перегруки входного транзистора регулирую.щего элемента, которая возникает при сбросе тока нагрузки; при ступенчатом переходе с большего уровня стабилизаруемого напряжения на меньший, например за счет изменения опорного напряжения; при выключении стабилизатора по командам из какого-либо цифрового управляющего устройства (защиты) ..

Цель изобретения - повышениебыстродействия стабилизатора.

Поставленная цель достигается введением дополнительного транзистора цепи нелинейной коррекции, коллектор которого подключен к корректирующему конденсатору, змит.тер через дополнительный двухполюсник соединен с обще11 шиной стабилизатора, а база подключена ко второму выходу усилителя .сигнала рассогласования, причем фаза переменного на- пряжения на втором выходе усилителя сигнала рассогласования противоположна фазе переменного напряжения на первом выходе. Такие изменения в схеме способствуют более быстрому перезаряду корректирующего конденсатора, что уменьшает время переходного процесса в десятки-сотни раз.

На фиг.1 схематически изображен стаб.илизатор; на фиг. 2-4 - показаны варианты выполнения стабилизатора на фиг.1

Стабилизатор (фиг.1) содержит входной (в общем случае составной) транзистор 1 регулирующего элемента, эмиттер которого соединен с базой выходного транзистора 2, корректирующим конденсатором 3 и коллектором дополнительного транзистора 4. База транзистора 1 соединена с первьом выходом 5 усилителя б сигнала рассогласования. Эмиттер транзистора 4 соединен с общей шиной стабилизатора чере дополнительный двухполюсник 7, а база подключена ко второму 8 выходу усилителя 6. Фазы напряжений на выходах 5 и 6 противоположны. Инвертирующий вход усилителя 6 соединен с выходом делителя напряжения, выполненного -на резисторах 9 и 10, а неинвертирующий вход через источник 11 опорного напряжения связан с обще11 шиной стабилизатораi В стабилизаторе (фнг.2} усилитель 6 выполнен по традиционной схеме на транзисторах 12-15, генераторах 16,17 тока, резисторе 18. Двухполюсник 7 в схеме,(фиг . 2 включает резистор 19 и стабилитрон 20. В частных случаях или стабилитрон 20, или резистор 19 могут отсутствовать. Стабилизатор (фиг.З) содержит более простой усилитель сигнала рассогласования (элементы 13,15,1.6,18)-. Для защиты транзистора 1 в схеме (фиг.З) включен диод 21. В стабилизаторе (фиг.4 усилитель сигнала рассогласования выполнен на основе операционного усилителя 22 и транзистора 23.

Стабилизатор работает следуюи-щм образом.

В уста;новившемся режиме, когда напря;; ение источника 11 максимально, эмиттерный ток транзистора 14 примерно равен эмиттерному току транзистора 15. За счет надлежащего выбора сопротивления резистора 18 и напряжения пробоя стабилитрона 20 можно установить ток коллектора транзистора 4 на уровне нескольких десятков-сотен микроампер, т.е. в установившемся режиме транзистор 4 (если 3 этом есть необходимость) не влияет на работу стабилизатора (находится практически в обесточенном состоянии). Если опорное напря;«ение уменьшается скачком, то напрязкенйе на резисторе 18 увеличивается стабилитрон 20 пробивается, при этом эмиттерный и коллекторный токи транзистора 4 (разрядный ток конденсатора 3) определяются сопротивлением R резистора 19. Если выбрать R достаточно малым, то разрядный ток конденсатора 3 может в десятки и сотни раз превышать ток базы транзистора 21|j-2. Это приведет к умен

шению времени переходного процесса в п раз.

IL „

(10-100 ), Г(Гй

где Тр - максимальный ток коллектора транзистора 4.

Так как время переходного процесса в стабилизаторе (фиг.2) измеряется микросекундами, то средняя мощность, выделяемая в транзисторе 4., несмотря на сравнительно большие уровни его коллекторного тока, оказывается небольшой. Это объясняется тем,что транзистор 4 работает как источник разрядного тока только в течение

j времени переходного процесса. Поэтому 3 качестве транзистора 4 может использоваться полупроводниковый прибс1р малой или средней мощности. В схемах ((иг. 3 и 4) быстрый разряд конденсатора 5 также обеспечивается транзистором 4, Это, как показывает экслеримент, повышает быстродействие в десятки-сотни раз.

В предложенном устройстве устраняется один из самых существенных недостатков компенсационных стабилизаторов с корректирующим конденса.тором в цепи базы. Учитывая перспективность этого класса вторичных источников питания, можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение позволяет улучшить параметры сравнительно болыиой группы радиоэлектронных устройств. Экспериментальные исследования стабилизатора (фиг.1), проведенные при типовых параметрах элементов (Сз 1, мкФ, Т1, Т2, Т4-КТ603, кОм) показывают, что введение транзистора 4 улучшает время переходного процесса с 1,5 до 20 мкс, т.е. более чем в 70 раз.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжелс 1ия, содержащий входной транзистор регулирующего элемента,, эмиттер которого соединен С базой выходного транзистора и корректирующим конденсатором, а база под:ключена к первому выходу усилите ля сигнала рассогласования, причем инвертирующий вход усилителя сигнала рассогласования связан с выходом делителя выходного напряжения стабилиэа тора, а неинвертиру ощий вход соединен 55 с общей шиной стабилизатора через источник опорного напряжения, о т л и-чающийся тем, что, с целью по вышения быстродействия, к корректирующему конденсатору подключен лектор дополнительного транзистора, эмиттер которого через дополнитель, ный двухполюсник соединен с общей ыи:но1-1 стабилизатора, а база подключена ко второму выходу усилителя сигнала 55 рассогласования, причем фаза переменного напряжения на втором выходе ус лктеля сигнала рассогласования противоположна фазе переменного напряжения на его первом выходе. Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе 1.Электронная техника в автоматике. Сборник. Под ред. Ю.И. Конева. М., Советское радио, 1973, вып.5, Jc. 31-34, рис.2. 2.Там же, 1976, вып.8, с. 85-90, рис.1,

Фиа J

V

Ь

Г1. 0

А 3,

(риг