Регулирующее устройство источника питания Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

:;

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для регулирования высокого, напряжения на нагрузке и может быть использовано при разработке высоковольтных вторичных источников питания.

Известно устройство, содержащее регулирующее и регулируембе звено. Базы транзисторов регулирующего эвена подключены к делителю напряжения, который подключен к входным выво- . дам. fl .

Такое устройство имеет сложную конструкцию и малый диапазон регуяйрования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее управляющий транзистор, делитель напряжения с п выходами и п управляема проходных транзисторов, базы одних из которых подключены к выходам делителя напряжения через стабилитрон и токоогранйчительный резистор, а базы других - через токоограничивafcщйй резистор 2.

Недостатки его заключаются,в следующем.

Величина сопротивления токоограни чивающего резистора кгикдого следующего транзистора, считая от точки соединения делителя напряжения и силового электрода первого проходного Транзистора,.должна быть увеличена по сравнений с предыдущим, так как при отпирании предыдущих транзисторов возрастает разность потенциалов между эмиттером каждого следующего транзистора и точкой подключения его

10 базовой цепи к делителю напряжения.

При включении в одну цепь болыцо го количества последовательно соеди. Ленных ПРОХ.ОДНЫХ транзисторов сопротивление токоограничивающих резисто15ров, включенных в базовые цепи транзисторов, удаленных от точки подключения делителя напряжения и первого управляемого проходного транзистора, достигает очень больших величин. По20этому , при протекании даже небольших токов через указанные резисторы на них выделяется большое количество тепла. Это снижает коэффициент полезного действия устройства и вызывает необходимость усложнения его монтажа, так как в этом случае необходимо применение очень мощных высоковольтных резисторов, либо применение цепочек, состоящих из нескольких

30 последовательно соединенных резисторов. Кроме того ухудшаются эксплуатационные характеристики, так как вы деляемое на указанных резисторах теп ло повышает температуру других элементов регулятора, что ведет к изменению их характеристик. Целью изобретения является повышение КПД и улучшение эксплуатационных характеристик устройства. Поставленная цель достигается тем, что в регулиругацем устройстве источника питания проходные управляемые транзисторы выполнены в виде двух цепей, одни из которых содержат последовательно соединенные транзисторы одного типа проводимост а другая - последовательно соединен ные транзисторы другого типа проводимости, при этом упомянутые цепи транзисторов включены в разнополярные шины питания. Силовой переход управляющего транзистора может быть включен в цепь питания последовательно с одно из цепей управляемых транзисторов или может быть включен в цепь дели- теля напряжения. Такое выполнение устройства при том же количестве управляемых проходных транзисторов позволяет снизить разности потенциалов между точ ками подключения базовых цепей и эмиттерами той части транзиторов, которая в известном устройстве имел наиболее высокие указанные разности потенциалов, что обеспечило возможность снижения сопротивления токоог раничивающих резисторов этих транзисторов. Снижение сопротивлений указанных резисторов при тех же баз вых токах позволило снизить потери на нагрев, а следовательно обеспечило повышение КПД и улучшение эксплуатационных характеристик устройс ва. Кроме того, упрощается монтаж устройства, так как обеспечена возможность применения резисторов, рас считанных на меньшуюмощность рассея ния и на более низкое напряжение, которые имеют и меньшие габариты. На фиг. 1 изобр ен управляющий транзистор, включенный в цепи питания последовательно с управляемыми; на.фиг. 2 - управляющий транзистор, включенный в цепи делителя напряже ния. ; Устройств.0 содержит управляющий транзистор 1, делитель напряжения н элементах 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 2-7, первую цепь последователь но соединенных управляемых проходны транзисторов 3-1, 3-2, 3-3, п-р-п проводимости, включенную в шину отрицательной полярности, вторую це последовательно соединенных проходных транзисторов 4-1, 4-2, 4-3, р-п-р - проводимости, включенных в шину положительной полярности, ста билитроны 5 и б, включенные соотве ственно в цепи без транзисторов 3-1 и 4-1. Базы управляемых транзисторов связаны через ограничительные резисторы с соответствующими выходами делителя напряжения, который одним из своих входов связан с силовым переходом управляемого транзистора 3-2, а другим с силовым переходом управляемого транзистора 4-1, npH4eN управляющий транзистор в схеме (см. фиг. 1) включен последовательно с управляе1 ыми по цепи питания, а в схеме (см. фиг. 2) - в цепь делителя напряжения. Стабилитроны могут быть установлены в цепях баз и других управляемых транзисторов, что зависит от выбора точек подключения базовых цепей к делителю напряжения. Делитель напряжения может ыбть выполнен, например, на резисторах (на фиг. 1 элементы 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 2-7 резисторы) или, например, на резисторах и стабилитронах (на фиг. 2 элементы 24 и 2-7 - резисторы, а 2-2, 2-3, 2-5, 2-6 - стабилитроны). На схемах, изображенных на фиг. 1 и фиг. 2 в качестве примера, в каждой цепи установлено по три проходных транзистора. При необходимости общее число проходных транзисторов может быть увеличено до п, число транзисторов в каждой цепи может быть как одинаковым, так и разным. Элементы делителя напряжения устанавливаются такими,, чтобы при заданном распределении напряжения на проходных транзисторах потенциалы точек делителя напряжения, к которым подключены базовые .цепи транзисторов, были равны потенциалам эмиттеров соответствующих транзисторов. Стабилитроны 3 и 4 устанавливаются такими, чтобы при начальном токе через делитель напряжение стабилизации стабилитрона 3 было немного больше падения напряжения на резисторе 2-1, а напряжение стабилизации-стабилитрона 4( было немного больше падения напряжения на резисторе 2-7. В этом случае все транзисторы будут находиться в состоянии, близком к запертому, а следовательно, на нагрузке будет выделяться минимальное напряжение. Устройство работает следующим образом. При увеличении управляющего сигнала внутреннее сопротивление транзистора 1 уменьшается, соот.ветственно, увеличивается ток через делитель напряжения. Увеличение тока через элементы 2-1, 2-2, 2-3 приводит к повышению потенциалов точек делителя напряжения, к которьлм подключеНь базовые цепи транзисторов 3-1, 3-2, 3-3, и понижению потенциалов точек, к которым подключены базовые цепи транзисторов 4-1, 4-2, 4-3. Падения напряжений на резисторах 2-1 и 2-7

превышают нтпряжения стабилизации стабилитронов 5 и б, что ведет к увеличению базовых токов соответственно транзисторов 3-1 и 4-1. При этом внутренние сопротивления транзисторов 3-1 и 4-1 уменьшаются.

Одновременно изменяются и внутрен ние сопротивления транзисторов 3-2, 3-3 и 4-2, 4-3 вследствие изменения их базовых токов под действием увеличения разности потенциалов между эмиттерами транзисторов и точками подключения базовых цепей. При полностью открытом управляющем транзисторе 1 полностью открываются все управляемые транзисторы 3-1, 3-2, 3-3 и 4-1, 4-2, 4-3, и на нагрузке выделяется максимальное напряжение, близкое к напряжению источника питания.

Применение устройства повышает КПД регулятора, так как потери на нагрев резисторов, установленных в базовых цепях, снижаются почти в два раза, при этом упрощается его монтаж вследствие возможности применения резисторов,рассчитанных на меньшую мощность и. на напряжение, в два раза и более меньшее, чем. в известном устройстве, улучшаются эксплуатационные характеристики, так как уменьшается нагрев других элементов устройства.

Формула изобретения

Регулирующее устройство источника питания, содержащее управляющий транзистор, дeЛитieль напряжения с п выходами и п управляемых проходных транзисторов, базы одних из которых подключены к выходам делителя Напряжения через стабилитрон и токоограничивающий резистор, а базы других - через токоограничивающйй резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и улучшения эксплуатационных характеристик, проходные управляемое транзисторы выполнены в виде двух цепей, одна из которых содержит последоват л- -но соединенные транзисторы одного типа проводимости, а вторая последовательно соединенные транзисторы другого типа проводимости, при этом упомянутые цепи транзисторов включены в разнополярные шины питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 2256603,

кл. G 05 F 1/58, опублик. 1977.

2.Авторское свидетельство СССР о заявке № 2720819/24-09,

л. G 05 F 1/56, 06.02.79 (протоип).

J-/

J-J

J-/

.f 4-1