Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике, в частности используется в устройствах электропитания детекторов ионизирующего излучения и фотоэлектронных умножителей.

Известен высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий преобразователь постоянного низковольтного напряжения в постоянное высоковольтное с предварительным регулятором, источник эталонного напряжения и усилитель постоянного тока, управляющий электрод которого подключен .к средней точке выходного делителя напряжения, дополнительный транзистор, база которого подключена к источнику эталонного напряжения

Недостатком указанного устройства является значительное потребление тока в области малых выходных мощное тей и токов нагрузки, что вызвано наличием в устройстве источника эталонного напряжения, а также суммированием потерь мощности в регуляторе .напряжения и преобразователе.

Наиболее близким к описываемому техническому решению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий двухтактньй управляемый статический преобразователь напряжения автогенераторного типа с переключ ающими-регулирующими транзисторами и управляющим транзистором в базовых цепях, выпрямитель с фильтром, источник эталонного напряжения и усилитель сигнала рассогласования в цепи обратной связи, трансформатор с дополнительной обмоткой со средней точкой, включенной через двухполупериодный диодный выпрямитель на резистор, подсоединенный между базой управляющего транзистора и средней точкой резистивного делителя на входе преобразователя ZJ

Основным недостатком э.того устройства являются значительные потери мощности в области малых выходных мощностей и токов нагрузки,

Целью -изобретения является уменьшение потерь мощности стабилизатора постоянного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий двухтактньп управляемый статический преобразователь напряжения автогенераторного типа с переключающими-регулирующими транзисторами, управляющим транзистором

и трансформатором, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем с фильтром, причем эмиттеры переключающих-регулирующих транзисторов объединены и соединены с отрицате.;тьной шиной питания, базы соедиж i; с концами обмоток положительной обратной связи трансформатора, а коллекторы - с концами первичной обмотки трансформатора, средний вывод которой подключен к положительной шине питания, введены два полевых транзистора, сток первого из которых соединен с катодом диода, анод которого подключен к положительной шине питания, с затвором второго полевого транзистора и через резистор - с выходом стабилизатора, затвор первого полевого транзистора непосредственно а исток через резистор соединены с отрицательной шиной питания, исток второго полевого транзистора подключен к базе управляющего транзистора, а его сток через резистор соединен с отрицательной шиной питания, эмиттер управляющего транзистора соедине с положительной шиной питания, а коллектор через резистор - со средним выводом обмотки положительной обратной связи трансформатора, при этом . затвор второго полевого транзистора через конденсатор соединен с его штоком, общая точка эмиттеров переключающих-регулирующих транзисторов через резистор подключена к отрицательной шине питания и через конденсатор к базе управляющего транзистора.

Принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Выход 1 выпрямителя с фильтром 2 через резистор 3 соединен со стоком первого полевого транзистора- 4, затвор которого непосредственно, а исток через резистор 5 подключены к отрицательной шине питания 6. Сток полевого транзистора 4 также соединен с затвором второго полевого транзистора 7 и с катодом диода 8, анод которого подключен к положительной шине питания 9. Затвор полевого транзистора 7 через конденсатор 10 соединен с его стоком, который в свою очередь через резистор 11 подключен к отрицательной шине питания 6. Исток полевого транзистора 7 подключен к одному из концов конденсатора 12 и базе управляющего транзистора 13,

38

эмиттер которого соединен с положительной шиной питания 9, а коллектор через резистор 14 соединен со средним выводом обмоток положительной обратной связи 15, 16, 17. Другие концы обмоток 15, 16 соединены соответственно с базами переключающих регулирующих транзисторов 18, 19, эмиттеры которых объединены, а общая точка их соединена с вторьм концом конденсатора 12 и через резистор 20 с отрицательной шиной питания 6. Базы транзисторов 18, 19 через конденсаторы 2 и 22 соответственно соединены с их коллекторами. Коллекторы транзисторов 18, 19 подключены к первичным обмоткам 23, 24 трансформатора 17, средняя точка которых соединена с положительной шиной питания 9. Концы 25, 26 вторичной оЬмотки трансформатора 17 подключены к выпрямителю с фильтром 2, выход 1 которого соединен с выходом 27 стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжеНИН работает следующим образом.

Допустим, что под действием внешних дестабилизирующих факторов (изменение тока нагрузки, сброс нагрузки и т.д.) произошло изменение выходного напряжения, т.е. выходной параметр получил приращение +uUgy либо - U Ugui . Полевой транзистор 4 работает в режиме источника тока (в поло гой области выходных вольт-амперных характеристик), работа транзистора происходит в области микротоков, следовательно его выходное сопротивление RgbiX определяемое дифференциальным сопротивлением сток-исток, является большой величиной. Дополнительное увеличение R, транзистора достигается включением в исток резистора 5, предназначенного для регулировки рабочей точки прибора. Таким образом, приращение выходного параметра- прикладывается к затвору транзистора 7 с коэффициентом передачи близким к единице. Приложенное

164

приращение выполняет роль управляющего сигнала. Под действием этого управляющего сигнала произойдет изменение тока в цепи истока транзистора 7, равное произведению управляющего воздействия на крутизну транзистора. Под действием изменения тока через транзистор 7 произойдет измнение коллекторного тока 1 транзистора 13, так как ток истока транзистора 71 ,j. является управляющим током транзистора 13. Изменение 1, транзистора 13 приведет к изменению тока базы транзисторов 18, 19 преобразователя и тем самым (так как транзисторы преобразователя работают в линейном режиме) к изменению положения рабочей точки на вольтамперной характеристике транзисторов 18 и 19, т.е. к перераспределению напряжения питания между коллекторными обмотками 23, 24 трансформатора 17 преобразователя и промежутков эмиттер-коллектор транзисторов 18 и 19. Это вызовет изменение амплитуды выходного напряжения преобразователя (с учетом коэффициента трансформации) и изменение выходного выпрямленного напряжения в сторону, противоположную первоначальному приращению, вызванному воздействием дестабилизирующих факторов.

Конденсаторы 10, 12, 21 и 22 служат для обеспечения устойчивой работы устройства и устранения генерации на высоких частотах. Конденсатор 12 и резистор 20 улучшает форму напряжения, генерируемого преобразователем напряжения.

Работа элементов данного устройства в режиме микротоков и исключен источника эталонного напряжения позволили существенно (в 2-3 раза) сократить мощность, потребляемую устройством от первичного источника питания, что в свою очередь позволило разработать ряд малогабаритных устройств питания, размещаемых непосредственно в блоках детектирования.

.

esa

91

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий двухтактный управляемый статический преобразователь напряжения автогенераторного типа с переключающими-регулирующими транзисторами, управляющими транзистором и трансформатором, вторичная обмотка которого, соединена с выпрямителем с фильтром, причем эмиттеры переключающих-регулирующих транзисторов объединены и соединены с отрицательной шиной питания, базы соединены с концами обмоток положительной обратной связи трансформатора, а коллекторы - с концами первичной обмотки трнасформатора, средний вьшод которой подключен к положительной шине питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, в него введены два полевых транзистора, сток первого из которых соединен с катодом диода, анод которого подключен к положительной шине питания, с затвором второго полевого транзистора и через резистор с выходом стабилизатора, затвор первого полевого транзистора непосредственно, а исток через резистор соединены с отрицательной шиной питания, исток второго полевого транзистора подключен к базе управляющего транзистора, а его сток через резистор соединен с отрицательной шиной питания, эмитсл тер управляющего транзистора соединен с положительной шиной питания, а коллектор через резистор - со средним выводом первичной обмотки трансформатора j при этом затвор второго СХ) полевого транзистора через конденсатор соединен с его истоком, а общая со сл точка эмиттеров переключающих-регулирующих транзисторов через резистор 1C подключена к отрицательной шине питания и через конденсатор - к базе Од управляющего транзистора. ft

u- tsj

LAwV

IT

CN

N

A

ss

Csj

esi

АЛ

J -«i Л

: