Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/60 

1 .

Изобретение относится к устройствам стабилизированного электропитания постоянным током, например, необслуживаемых промежуточных пунктов кабельных линий передачи информации.

Известны стабилизаторы напряжения постоянного тока, в которых регулирую щий элемент - транзистор включен параллельно нагрузке и управляется усилителем постоянного тока, усиливающим сигнал рассогласования, полученный в. результате сравнения напряжения опорного источника с напряжением, снимаемым с резистивного делителя выходнего напряжения 1 .

Эти стабилизаторы не позволяют автоматически изменять величину падения напряжения на регулирующем транзисторе, последовательно включенном в цепь дистанционного питания (ДП), линии передачи информации при глубоких изменениях токов ДП, нагрузки и отказах электронных элементов;

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является линейный стабилизатор, в котором регулирующий транзистор п-р-п типа, подключаемый параллельно нагрузке, управляется усилителем постоянного тока на . р-п-р транзисторе. Одновременно этот

транзистор является элементом, срав.нивающим напряжение опорного элемента - стабилитрона с напряжением деI лителя на резисторах, подключенного к зажимам нагрузки 2 .

Эти стабилизаторы не могут быть эффективно использованы в линии дистанционного питания (ДП), например необслуживаемого пункта передачи

0 (НПП) информации по кабелю.

Регулирующий транзистор стабилизатора напряжения питания электронных блоков НПП линии передачи информации включен в цепь ДП линии последо5вательно. Дистанционное питание линии осуществляется стабилизированным постоянным током. Роль балластного резистора, входящего в состав стабилизатора, выполняет активное сопро0тивление линии и выходное сопротивление источника тока ДП. Изменение тока ДП или нагрузки приводит к автоматическому изменению тока через регулирующий транзистор стабилизатора. В

5 частности, .уменьшение тока, потребляемого нагрузкой, вплоть до нуля при ее отказе, а также аварийное увеличение тока в линии, приводят к соответствующему увеличению тока через ре0гулирующий транзистор, превышающему

В 2-5 раз его нормальное значение. При отказе нагрузки энергия ДП расходуется на стабилизаторе бесполезно. С другой стороны, многократное повышение мощности, выделяемой регулирующим транзистором, резко повышает вероятность его отказа. При отказе типа обрыв последнего цепь ДП разрывается, что приводит к выходу из строя всей линии

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стабилизатора для эффективного использования его в линии дистанционного питания, например, необслуживаемого усилительного пункта передачи информации по кабелю.

Поставленная цель достигается тем что в стабилизаторе, содержащем регулирующий транзистор, например п-р-п типа, включенный параллельно нагрузке, к базе которого подключен коллектор усилителя постоянногб тока с источником опорного напряжения в цепи эмиттера, база которого соединена с выходом делитрля выходного напря((ения, эмиттер регулирующего транзистора и соответствующий вывод нагрузки подключены к схеме питания через реверсивный датчик тока; эмиттер и база измерительного п-р-п транзистора подключены к общим с датчиками тока выводам нагрузки и регулирующего транзистора соответственно, а коллектор через интегрирующую RC-цепочку - к базе исполнительного р-п-р транзистора, причем коллектор и эмиттер последнего подсоединены соответственно к базе и коллектору., и дополнительный стабилитрон - к коллектору и эмиттеру регулирующего транзистора.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, датчик 2 тока, нагрузка 3, датчик 4 тока, проходящего через нагрузку, резисторы 5 и 6 (выходной делитель).стабилитрон 7 (опо|эный элемент) , транзистор 8 усилителя постоянного тока, измерительный транзистор 9, исполнительнь1й транзистор 10, стабилитрон 11, интегрируквдую RC-цепочку, состоящую из резистора 12 и конденсатора 13, токозадающий резистор 14. «

В нормальном режиме через стабилитрон 11 ток не течет, так как напряжение его стабилизации выбрано выше выходного напряжения стабилизатора. Токи нагрузки 3 регулирующего транзисторе Ojj и источника 3 связаны

зависимостью

(1)

,

Если за критерий отказа наг;рузки принято уменьшение тока негрузки до

величины 3 3,-йЗ , то через регулирующий транзистор ток увеличится до а а &3 и если напряжение на датчике тока нагрузки R равно

,-Aa)TJ4, U)

а на датчике тока регулирующего транзистора RO

; Uj(a,)a

С.)

то при условии

U2-U4 г ибээ (5) возникает лавинообразное открывание регулирующего транзистора 1, что приводит к уменьшению падения напряжения ДП на стабилизаторе до величины 2-4 В.

В (5) Uggg- напряжение между базой и эмиттеромтранзистора 9 в момент срабатывания схемы при токе базы

-

где B,Bg, - статические коэффициенты усилителя по т.оку транзисторов 1, 9 и 10.

Лавинообразное открывание транзистора 1 произойдет и при повышении выходного напряжения стабилизатора

выше допустимого (пробивается стабилитрон 11), и при чрезмерном увеличении тока ДП, если выполнится условие (5). Интегрирующая RC-цепочка не позволяет транзистору 1 перейти в режим,

близкий к насыщению при кратковременных переходных процессах и помехах и повышает надежность работы схемы стабилизатора.

Тйким образом введение в схему стабилизатора дополнительно двух датчи«ов тока/ двух транзисторов, стабилитрона и RC-цепочки позволяет осуществить контроль соотношения токов нагрузки, регулирующего транзистора, а также выходного напряжения стабилизатора. При выходе этих параметров за заданные пределы регулирующий .. Транзистор входит в режим, близкий к насыщению.

Предлагаемая схема не допускает

появления в работе регулирующего транзистора режимов, которые приведут к его отказу типа обрыв. Все это повышает надежность линии передачи информации, так как при отказах

промежуточного пункта обеспечивается прохождение через неГо тока ДП,что дает возможность нормальной работы других работоспособных промежуточных пунктов.Снижение падения напряжения на вышедшем из строя пункте (например со 100 В до 2-4 В) снижает бесполезный расход энергии тока ДП. Контролируя напряжение на выходе источника дистанционного питания, по его снижению, можно косвенно определить

наличие неисправности в линии.