Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

(5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания устройств автоматики, вычислител ной и измерительной техники, радиоэлектроники. Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, коллектор-эмиттерный переход которого зашунтирован последовательной цепочкой из резистора и транзистора, и вспомогательные узлы tn. Однако в этом стабилизаторе при повышении тока регулирующего транзис тора сверх установленной предельно допустимой величины регулирующий транзистор шунтируется, что снижает мощность, рассеиваемую на нем. Кроме того, по существу контролируется перегрузка регулирующего транзистора только по току, что позволяет применять стабилизаторы при регулировании тока нагрузки, но исключает ВОЗМОЖНОСТЬ применения при широких пределах регулирования выходного напряжения, когда перегрузка регулирующего транзистора по мощн9сти может быть вызвана большим напряжением на нем, поскольку в этом случае распределение мощности между регулирующим транзистором и автоматическим шунтом нарушено. Известен также стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательный регулирующий транзистор, в коллекторную цепь которого включен дополнительный узел, состоящий из двух параллельно соединенных элементов: элемента, на котором падает избыток напряжения (резистор или стабилитрон и т.п.) и переключающего элемента (транзистор, реле и др.)1 а также вспомогательные узлы t2. Однако при повышении напряжения на регулирующем транзисторе сверх установленного максимально допусти3 .9

Moro уровня переключающий элемент включает последовательно с регулирующим транзистором элемент, на котором падает избыток напряжения, что снижает мощность, рассеиваемую на , регулирующем транзисторе. При этом контроль перегрузки регулирующего транзистора только по напряжению, позволяющий применять такие стабилизаторы при регулировании выходного напряжения, исключает возможность их применения при широком диапазоне регулирования тока нагрузки, когда перегрузка регулирующего транзистора по мощности может быть вызвана большим током через регулирующий транзистор, поскольку при этом будет нарушено распределение мощности между регулирующим транзистором и дополнительным узлом. Кроме того, в таком стабилизаторе при использовании в качестве переключающего элемента транзистора необходим дополнительный источник, не соединенный с общей ши-ной, что усложняет стабилизатор, а при использовании в качестве этого элемента электромеханического реле снижается надежность.

Отмеченные недостатки сужают области применения обоих стабилизаторов, значительно ограничивая допустимые пределы регулирования выходного напряжения и тока нагрузки стабилизатора , усложняют их схемы и снижают надежность работы.

Наиболее близйГим к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин, цепь.обратной связи, включенную между выходным выводом стабилизатора и управляющим входом регулирующего транзистора, и последовательную цепочку из резистора и коллектор-эмиттерного перехода транзистора, причем свободный зажим резистора указанной цепочки соединен с входным силовым зажимом регулирующего транзистора СЗЗК недостаткам известного стабилизатора относятся узкие пределы регулирования выходного напряжения и тока в нагрузке, поскольку разгрузка регулирующего транзистора по мощности начинается при повышение тока в нагрузке сверх максимального допустимой величины, а далее осуществляется пропорционально напряжению, а не по МОЩНОл и fia регулирующем транзис9664

торе, низкая надежность, обусловпенная принципиальной необходимостью применения в рассматриваемой схеме переключающего устройства с большим числом коммутируемых цепей, имеющих высокое сопротивпение изоляции друг относительно друга и относительно цепи управления, что в схеме рассматриваемого назначения практически

д может быть достигнуто применением электромеханического реле, имеющего низкую надежность-, необходимость применения большого числа элементов и дополнительно двух источников опорс ного напряжения, что усложняет схему.

Цель изобретения - расширение пределов регулирования выходного напряжения и тока нагрузки, повышение надежности и упрощение схемы стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения введены вспомогательная цепочка из последовательно соединенных резистора и диода и проходной транзистор, причем указанная вспомогательная цепочка подключена параллельно коллектор-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, точка соединения резистора и диода этой же цепочки через вновь введенный ограничительный резистор подключена к базе проходного транзистора, эмиттер которого соединен с базой транзистора упомянутой последовательной

5 цепочки, а коллектор - с коллектором регулирующего транзистора, при этом эмиттер регулирующего транзистора через вновь введенный диод соединен с выходным выводом стабилизатора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, цепь 2 обратной связи, последовательную цепочку из резистора 3 и транзистора k, вспомогательную цепочку из последовательно соединенных резистора 5 и диода 6, точка соединения которых через ограничительный резистор 7 подключена к базе проходного транзистора 8, и диод 9 включенный между эмиттером регулирующего транзистора 1 и выходным выводом стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряже-ния работает следующим ofipanon. Можно «оказать, что ток базы проходного транзистора 8 1«„ С-Р. где С постоянный коэффиLTциент j мощность, рассеивае мая на регулирующем транзисторе 1) тепловой ток - сопротивление резистора 5. Таким образом, ток базы транзистора 8 и, соответственно, ток его эмиттера пропорционален мощности на регулирующем транзисторе 1. Поскольку ток базы транзистора k является током эмиттера транзистора 8, то коллекторный ток транзистора , являющийся разгрузочным током регулирующего транзистора 1, также пропорционале+н мощности Рр . Назначение резистора 7 ограничение тока базы Транзистора 8. Следовательно, разгрузка регулирующего транзистора 1 осуществляется пропорционально мощно ти на нем, обеспечивая этим работу .стабилизатора в широком диапазоне регулирования выходного напряжения иац(уИ тока нагрузки Гц/при минимальной мощности на регулирующем транзис торе 1. Действительно, при регулировании Ugj,посредством изменения параметров цепи 2 обратной связи напряжение на регулирующем транзисторе 1 изменяется в соответствии с выраже нием Up - . где «ftjf- выходное напряжение. Ток через регулирующий транзистор 1 I рт IH уменьшении увеличении 1 мощность на регулирующем транзисторе 1 Рр Up Ip растет, что приводит к пропорциональному увеличению тока через автоматический шунт (транзисто Ц и резистор 3) и Ъ конечном итоге обеспечивает поддержание на регулирующем транзисторе Т достаточной малой мощности, независимо от Ugjj, 1ц. Предлагаемое устройство содержит существенно меньше элементов, чем известное, что его упрощает, а элект ромеханическое реле или другие элемен96,6 ты,существенно (ающие надежность, в устройстве отсутствуют. Устройство не содержит также каких-либо дополнительных источников питания, в том числе дополнительных опорных источников, Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин, цепь обратной связи, включенную между выходным выводом стабилизатора и управляющим входом регулирующего транзистора, и последовательную цепочку из резистора и коллектор-эмиттерного перехода транзистора, причем свободный зажим резистора указанной цепочки соединен с входным силовым зажимом регулирующего транзистора. отли чающийся тем, что, с целью расширения пределов регулирования выходного напряжения и тока нагрузки, повышения надежности и упрощения схемы, в него введены вспомогательная цепочка из последовательно соединенных резистора и диода и проходной транзистор, причем указан- ная вспомогательная цепочка подключена параллельно коллектор-эмиттерному переходу регулирующего транзистора, точка соединения резистора и риода этой же цепочки через вновь введенный ограничительный резистор подключена к базе проходного транзистора, эмиттер которого соединен-с базой транзистора упомянутой последовательной цепочки, а коллектор - с коллектором регулирующего транзистора, при этом эмиттер регулирующего транзистора через вновь введенный диод соединен с выходным выводом стабилизатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР №396677, кл. G 05 F 1/56, 197. 2,Авторское свидетельство СССР №323770, кл. G 05 F 1/56, 1971. 3,Авторское свидетельство СССР , кл. G 05 F 1/56, 1970.