Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к стабилизированным Источникам электропитания.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий Т1 нзистор, выходной и входной транзисторы, стабилитрон, делитель выходного напряжения 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмипером к входному, коллектором к выходному выводу, базой через резистор к коллектору выходного усилительного транзистора, база которого непосредственно, а змиттер через резистор соединены соответственно ,с кцллектором и эмиттером входного усилительного транзистора, который подключен коллектором через резистор к входному аыводу, эмиттером через стабилитрои с резистором к общему выводу, а базой к делителю выходного напряжения блок запуска 121.

Недостатками устройств является низкая надежность из-за отсутствия защиты от перегрузки.

Цель изобретения - повыщение надежности стабилизатор.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного тока введены потенциометр и защитный транзистор, змиттер и коллектор которого подключены соответственно к эмиттеру и базе регулирующего тртнзистора, а база - к средаему вьтоду потенциометра, крайние выводы которого подключены к эмиттеру регулирующего и

to коллектору выходиого усилительного транзисторов и к выходу блока запуска, входами подключенного к входным выводам.

Принципиальная электрическая схема стабили атора постоянного напряжения представлеISна на чертеже.

Стабилизатор содержит последовательный регулирующий транзистор 1, включенный по схеме с общим эмиттером, т.е. с нагрузкой в цепи коллектора. При больщих токах нагрузЯки он может быть вьтолнен по схеме составного транзистора. Его база через токоизмерительный резистор 2 подключена к коллектору выходного усилительного транзистора 3,

входящего в состав усилителя обратной связи, делитель 4 выходного напряжения входной усилительный транзистор 5 и стабилитрон 6. Параллельно переходу база-эмиттер транзистора 1 подключен переход коллектор-эмиттер защитного транзистора 7. Суммарное падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 1 и резиртора 2, через потенциометр регулировки защиты 8 подается на базу транзистора 7. Выход блока 9 запуска подключен к базе этого транзистора. В цепь эмиттера транзистора 3 введен резистор 10, повышающий входное сопротивление и ограничивающий ток и рассеиваемую мощность этого каскада. Последовательно со стабилитроном 6 включен резистор 11 положительной .обратной связи по току, регулирующий динамическое сопротивление источника опорного напряжения содержащего также блокирующий конденсатор 12, который устраняет самовозбуждение и растягивает фронт нарастания опорного и выходного напряжений при включении. Переход база-эмиттер транзистора 5 встречно зашунтирован разрядным диодом 13, защищающим переход от пробоя и ускоряющим разряд конденсатора 12 при отключении ста1билизатора. Транзистор 5 питается от входног напряжения через нагрузочный резистор 14 и ;фильтр, состоящий из диода 15 и конденсатора 16.

Стабилизатор работает следующим образом.

После включения конденсатор 12 заряжен до уровня опорного напряжения на стабилитроне 6 и резисторе 11, которое сравнивается с частью выходного напряжения, снимаемого делителя 4, на переходе база-змиггер транзистора 5, коллекторный (и эмиттерный) токи которого выбираются меньщими, чем токи транзистора 3. Без учета влияния динамического сопротивления источника опорного напряжения стабилизатор работает как обычный статический регулятор, поддерживая заданный уровень выходного напряжения с определенной оцшбкой, обусловленной конечной величиной коэффициента стабилизащга и низкими входными сопротивлениями транзисторов.

Регулируемое резистором 11 динамическое сопротивление источника опорного напряжения позволяет произвести полную компенсацию и даже первкомпенсафЕЮ оашбки рассогласования. Происходит это благодаря о азовакию на динамическом сопротивлении падения напряжения от змиттерного тока траязкстора 3, пр(Н1орциональн(Ш) току «агрузки. Пртращение опорного напряжения пропорционально приращению тока нагрузки, но несколько отстает от него во времени благодаря конденсатору 12, применение которого необходимо для обеспечения устойчивости стабилизатора

при перекомпенсации и растяжки фронта нарастания опорного и выходного напряжения при включении. Указанное приращение опорного напряжения при полной компенсации

обеспечивает стабильность выходного напряжения при значительных изменениях тока нагрузки, а при перекомпенсации, устанавливаемой резистором 11, даже увелмчекке выходного напряжения с ростом тока нагрузки.

При этом следует отметить, что стабилизатору свойственна определенная инерция при резк изменениях тока нагрузки, а чрезмерная перекомпенсация приводит к самовозбуждению. Фильтр на диоде 15 и конденсаj торе 16 обеспечивает питание транзистора 5 через резистор 14 вспомогательным напряжением, приблизительно равным амплитуде входного напряжения и имеющим низкий уровень пульсаций, что способствует снижению уровня пульсаций выходного напряжения.

При номинальных токах нагрузки транзистор 7 закрыт. При увеличении тока нагрузки до заданной величины срабатывания защиты напряжение на выходе потенциометра 8 достигает величины, при которой транзистор 7 открывается. Происходит перераспределение тока коллектора транзистора 3 между транзисторами 7 и 1, причем базовый ток последаего уменьщается, что приводит к уменьшению тока нагрузки и падению выходного напряжения.

Усилитель обратной связи стремится скомпенсировать это падение увеличением коллекторного токатранзистора 3, что пртводит к еще больщему открыванию транзистора 7 и запиранию транзистора 1. Процесс развивается лавиннообразно и в результате транзистора 7 открьгаается до насыщения, степень которого определяется величиной резистора 2. Транзистор 1 запирается, и выходное напряжение стабилизатора падает до величины, близкой к нулю. Защита срабатьшает также при снижении входного напряжения до вели«ашы, близкой к выходному, например, при возрастании пульсаций входного напряжения. Механизм работы, защиты при этом аналогичен работе при перегрузке. Блок 9 периодически отключает защиту, шунтируя базу транзистора 7 короткими импульсами. На работу стобилизатора в нормальном режиме это не оказьшает влияния. При сохранении перегрузки после окончания импульса с блока 9 защита каждый раз включается. Бели перегрузка ликвидирована, то первым же импульсом запуска стабилизатор включается в работу. Блок 9 представляет собой в этом случае генератор коротких импульсов, например блоКИНГ-генератор. В случае, если необходимо, чтобы стабилизатор оставался вьослюченным и

после устранения перегрузки, блок 9 заменяется кнотсой пуска или отсутствует совсем. При отключении входного напряжения все транзисторы обесточиваются, конденсатор 12 разряжается через диод 13 и делитель 4, и устройство готово к включению. При включении входного напряжения конденсатор 12 затягивает фронт нарастания опорного и выходного напряжений, в результате выходной пусковой ток даже при значительной емкости нагрузки не достигает критичзского значения, и защита не срабатывает.

Формула изобретения (

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный змиттером к входному, коллектором к выходному вьшодам, базой через резистор к коллектору выходного усилительного транзистора, база которого непосредственно, а змиттер через резистор соединены соответственно

171846

с коллектором и эмиттером входного усилительного транзистора, который подключен коллектором через резистор к входному выводу, эмиттером через стабилитрон с ре5 зистором - к общему выводу, а базой к делителю выходного напряжения, блок запуска, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, в него введены потенциометр и защитный транзистор, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно к эмиттеру и базе регулирующего транзистора, а база - к среднему выводу потенциометра, крайние вьгооды которого подключены к змиттеру регулирующего и коллектору выходного усилительного транзисторов, и к выходу блока запуска, входами подключенного к входным выводам.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Электронная техника в автоматике. Сов. радио, 1971, вьш. 2. с. 152-155, рис.1.