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

(5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент на составном транзисторе, усилитель постоянного тока, выход которого подключен к базе одного из транзисторов регулирующего элемента, источник опорного напряжения J.

Наиболее близким техническим реше- ,Q нием к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенный в силовую шину регулирующий элемент, состоящий из составного транзистора, 5 база-эмиттерный переход каждого из которых зашунтирован обратным диодом, усилитель, один из входов которого подключен к эмиттеру выходного транзистора регулирующего элемента и к 20 одному из выходных выводов, а другой вход через источник опорного напряжения подключен к общей шине, токозадающий узел, выход которого через дио-

ды подключен соответственно к выходу усилителя и к управляющей цепи регулирующего элемента 2.

Однако в этом устройстве эффективность защиты транзистора регулирующего элемента недостаточна. При коротком замыкании нагрузки составной транзистор регулирующего элемента работает в режиме фиксированного тока базы, который обеспечивает фиксированное значение тока коллектора. Однако в этом режиме на составном транзисторе регулирующего элемента рассеивается максимальная мощность,. значительно большая рассеиваемой им мощности в нормальном режиме работы, так как резко повышается падение напряжения на составном транзисторе регулирующего элемента.

Целью изобретения является повышение эффективности защиты транзистора регулирующего элемента и обеспечение регулируемого стабильного тока включения защиты и стабильного 39 тока составного транзистора в аварийном режиме независимого от выходного напряжения стабилизатора в нормальном .е работы. Эта цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения введены токоограничивающий резистор, два токозадающих резистора, ключевой узел, дополнительный источник опорно го напряжения и вспомогательный источник напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другЬй - к общей точке дополнительного источника опорного напряжения и к об щей точке токозадающего узла, выполненного управляемым, управляющий вход которого через первый токозадающий резистор подключен к выходу ключевого узла, а через второй - к выходу дополнительного источника опорного напряжения и к первому входу ключевого узла, второй вход которого через токоограничивающий резистор подключен к выходу усилителя, а питающий вход подключен к общей шине кроме того, ключевой узел выполнен на двух транзисторах разного типа пр водимости, эмиттеры которых соединены между собой, а базы использованы в качестве соответственно первого и второго входов ключевого узла, коллектор первого транзистора использован в качестве выхода указанного узда, а коллектор второго транзистора связан с питающим входом ключевого узла. . На чертеже приведена принципиальная схема стабилизатора постоянного напряжения. . Стабилизатор, постоянного напряжения содержит источник входного напряжения 1,токостабилизирующий узе 2, выполненный, например, на инверсном повторителе (усилителе) тока (токовое зеркало), выход которого через диоды 3 и + подключен к выходу усилителя 5 и к управляющей цепи регулирующего элемента 6 на составном транзисторе, источник опорного напряжения 7 включенный между общей шиной и одним из входов усилителя 5, резистор нагрузки 8, источник вспомогательного напряжения 9, один вывод которого подключен к общей шине, токоограничивающий резистор 10, вклю ченный между выходом усилителя 5 и вторым входом ключевого узла 11 (ком паратор напряжений) , собранного, например, на первом и втором транзисторах соответственно 12 и 13, дополнительный источник опорного напряжения 1, первый и второй токозадающие резисторы соответственно 15 и 16, через которые ключевой узел 11 связан с управляющим входом токостабилизирующего узла 2, обратный диод 17, включенный между базами транзисторов 12, 13. Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. В нормальном режиме схема работает как обычный компенсационный стабилизатор. Напряжение на выходе дополнительного источника опорного напряжения k по отношению к общей шине выбирается несколько больше максимального напряжения на выходе усилителя 5- При применении данной схемы в стабилизаторе с регулируемым выходом максимальное напряжение на выходе стабилизатора определяется при максимальном выходном напряже стабилизатора). Через токоограничивающий резистор 10 протекает ток базы транзистора 12. Транзистор 11 в этом случае открыт и работает в режиме насыщения. Напряжение на его коллекторе примерно равно напряжению на выходе дополнительного источника опорного напряжения Ik. Входной, а следовательно и выходной ток токозадающего узла 2, определяется суммарным током через первый и второй токозадающие резисторы. В аварийном режиме, например при коротком замыкании нагрузки, при превышении тока предельного значения, входной ток составного транзистора достигает величины, определенной током токозадающего узла и более возрасти не может. Составной транзистор при этом работает в режиме фиксированного тока базы, который обеспечивает фиксированное значение .тока коллектора. Так как напряжение .на нагрузке при этом падает по срав нению с источником опорного напряжения 7 то на выходе усилителя 5 появляется большой положительный потенциал, что приводит к запиранию диода k, разрыву петли отрицательной обработкой связи и запиранию транзисторов ключевого элемента. Напряжение вспомогательного источника 9 и напряжение допс)лнительного источника опорного напряжения выбирается таким, чтобы напряжение на выходе усилителя ,в аварийном режиме по отношению к общей шине.было больше напряжения на выходе дополнительного источника опо ного напряжения. Обратный диод 17. включенный между базами транзисторов 12 и 13 предотвращает пробой их эмит терно-базовых переходов при подаче обратного напряжения. Входной, а сле довательно и выходной токи токозадающего узла,определяются лишь током ч рез первое токозадающее сопротивление. Следует отметить, что усилитель в аварийном режиме отключается, вклю чает цепь дополнительной защиты и более на работу схемы стабилизатора не влияет, Таким образом, за счет выбора пер вого токозадающего сопротивления воз можен выбор выходного тока стабилизатора в аварийном режиме. Его величина выбирается значительно меньше тока в нормальном режиме работы, что повышает эффективность защиты, так как на регулирующем элементе рассеивается значительно меньшая мощность. При обрыве данного резистора (например, из-за аварий схемы коммутации) ток в аварийном режиме уменьшается до нуля, (Регулирующий элемент работает в режиме фиксированного тока . базы,определяющеготок коллектора,но при значительно меньших значениях выходного тока). Величина тока включения защиты не зависит от значения выходного напряжения стабилизатора в нормальном режиме работы. Поэтому данный стабилизатор желательно использовать как стабилизатор с регулируемым выходным напряжением, параметры схемы защиты которого не зависят от уровня выход.ного напряжения и могут быть легко заданы (программируемые ток включения защиты и ток защиты в режиме короткого замыкания). Схема защиты имеет высокую помехозащищенность от случайных включений, так как усилитель в нормальном режиме работы охвачен глубокой отрицатель ной обратной связью. Схема может быть собрана на типовой элементной базе, в том числе и на интегральной. Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения при сохранении всех достоинств известного устройства - защите выхода усилителя при перегрузках по току - обладает более эффективной защитой транзисторов регулирующего элемента уменьшается ток через эти транзисторы в аварийном режиме, а следовательно и рассеиваемая ими мощность. В предлагаемом стабилизаторе возможна регулировка тока включения защиты и тока в аварийном режиме, независимая от выходного напряжения стабилизатора в нормальном режиме работы. При случайных коротких замыканиях и токах нагрузки, меньших тока аварийного режима, обеспечивается автоматическое восстановление первоначального . режима. Формула изобретения 1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно . включенный в силовую шину регулирующий элемент, состоящий из составного транзистора, база-эмиттерный переход каждого из которых зашунтирован обратным диодом, усилитель, один из входов которого подключен к эмиттеру выходного транзистора регулирующего элемента и к одному из выходных выводов, а другой вход через источник опорного напряжения подключен к общей шине, токозадающий узел, выход которого через диоды подключен соответственно к выходу усилителя и к управляющей цепи регулирующего элемента , о т л и ч а, ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в него введены токоограничивающий резистор, два токозадающих резистора, ключевой узел, дополнительный источник опорного напряжения и вспомогательный источник напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой - к общей точке дополнительного источника опорного напряжения и к общей точке токозадаfmuero узла, выполненного управляемым, управляющий вход которого через первый токозадающий резистор подключен к выходу ключевого узла, а через второй - к выходу дополнительного источника опорного напряжения и к первому входу ключевого узла, второй вход которого через токоограничивающий резистор подключен к выходу усилителя, а питающий вход подключен к общей шине. ,2. Стабилизатор по п. 1, отлиающийся тем, что ключевой зел выполнен на двух транзисторах