Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/46 

(5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электрот.ехни.ческим устройствам для стабилизации постоянного напряжения и может быть использовано в различных электронных блоках при электропитании электронных схем и устройств, в том числе медицинской аппаратуры.

Известно стабилизирующее устройство с регулируемым выпрямителем с вольтодобавкой. В устройстве минимальное напряжение на выходе обеспечивается обычным выпрямителем, а повышение напряжения достигается включением тиристора, питающегося через добавочные обмотки вольтодобавки силового трансформатора 1 .

Недостатками регулируемого выпрямителя с вольтодобавкой является низкий КПД, кроме того, невысокое быстродействие и низкий коэффициент стабилизации, его предпочтительно применять в многофазных системах.

Известно стабилизирующее устройство последовательного типа, которое, состоит из регулирующего элемента - проходного транзистора, включенного между входной и выходной клеммами, управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом узла управления, роль которого выполняет полупроводниковый усилитель, на-вход

fO которого подаются напряжения с опорного элемента - стабилитрона и выходное напряжение стабилизатора по принципу отрицательной обратной связи 2,

-Основным недостатком стабилиза15тора последовательного типа является низкий КПД, который равен 0,,5. Низкий КПД устройства объясняется тем, что проходной транзистор работает в режиме, когда он открыт при напря20жениях нагрузки минимальном, номинальном и максимальном и на проходном транзисторе рассеивается огромная мощность даже в номинальном режиме, когда устройство вообще не нуждается в стабилизаторе. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор постоянного напряжения введены второй регулирующий элемент, второй узел управления, второй опорный элемент,клеммы для подключения выпрямителя вольтодобавки, два ключевых элемента и два поро говых элемента, причем первый ключеМой элемент подключен параллельно пе вому регулирующему элементу, первый пороговый элемент входом соединен с выходом первого узла управления, а выходом - с управляющим входом первого ключевого элемента, второй ключевой элемент подсоединен одним вы-. водом к клемме для подключения выпря мителя вольтдобавки,, а другим выводом через второй регулирующий элемен к выходной клемме, при этом второй .узел управления одним выводом--п6дключен к второму опорному элементу, другим входом - к выходной клемме, а выходом -К управляющему входу вто рого регулирующего элемента непосред ственно и к управляющему входу вт-оро го ключевого элемента через второй пороговый элемент. На чертеже представлена структурная схема стабилизатора. Стабилизатор постоянного напряжения содержит нагрузку 1, подключенную к выходным выводам, первый регулирующий элемент 2, входнунэ кремму 3, первый узел k управления, первый опорный элемент 5 второй регулирующий элемент 6, клемму 7 дяя подключения выпрямителя вольтодобавки, второй узел 8 управления, второй опо ный элемент 9, первый ключевой элемент 10, пороговый элемент 11, второй ключевой элемент 12 и второй пороговый элемент 13. Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Нагрузка 1, регулирующий элемент 2, включенный между входной клеммой 3 и нагрузкой, узел «управления и опорный элемент 5 составляют классическую схему стабилизатора напряжения последовательного типа. Второй регулирующий элемент 6, включенный между клеммой для подключения выпрямителя 7 вольтдобавки и нагрузкой второй узел 8 управления и второй опорный элемент 9 образуют также схе му стабилизатора последовательного типа. Если напряжение в нагрузке не отклонилось от нормы, то пороговые элементы ,11 и 13 делают нечувствительными входы ключевых элементов 10 и 12. ключевой элемерт 10, включенный параллельно первому регулирующему элементу, некоротко закорачивает его и нагрузка 1 оказывается непосредственно подключенной к входной клемме 3, второй ключевой элемент 12 при этом разомкнут и на регулирующий элемент 6 не подается напряжение от выпрямителя вольтдобавки. Таким образом, в номинальном режиме при отсутствии необходимости в регулировании напряжения оба регули рующих элемента 2 и 6 оказываются выключенными и не потребляют электроэнергию. . Предположим,что напряжение в нагрузке упало ниже нормы, тогда пороговый элемент 13 включает ключевой элемент 12 и регулирующий элемент 6 оказывается подключенным к напряжению вольтдобавки, к клемме 7, так как напряжение вольтдобавки заведомо больше напряжения основного выпрямителя, подкючаемого к. входной клемме, то выпрямитель вольтдобавки запирает вентили основного выпрямителя и необходимое напряжение в нагрузке при повышенном питающем напряжении выполняет стабилизатор, выполненный на элементах 6, 8, 9, Если же напряжение на нагрузке превышает норму, то ключевой элемент 12 отключает выпрямитель вольтдобав и, а пороговый элемент 11 включает также ключевой элемент 10, котбрый закорачивает накоротко регулирующий элемент 2, При повышенном напряжении питания необходимое напряжение в нагрузке поддерживает стабилизатор на элементах 2,,5. В предлагаемом стабилизаторе постоянного напряжения в номинальном режиме отсутствуют потери мощности на регулирующих элементах, КПД предлагаемого устройства повышается на 0,8-0,85. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения , содержащий первый регулирующий элемент, включенный между входной и выходной клеммой, управляющий

вход которого соединен с выходом первого узла управления, один вход которого подключен к первому опорному элементу, а другой - к выходной клемме, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены второй регулирующий элемент, второй узел управления, второй опорный элемент, клеммы для подключения выпрямителя вольтдобавки, два ключевых элемента, и два пороговых элемента, причем первый ключевой элемент подключен параллельно первому регулирующему элементу, первый пороговый элемент входом соединен, с выходом nep вого узла управления, а выходом - с управляющим входом первого ключевого элемента, второй ключевой элемент подсоединен одним выводом к клемме дя подключения выпрямителя вольтдобавки, а другим выводом через регулирующий элемент - к выходной клемме, при этом второй узел управления одним входом подключен к второму опорному элементу, другим входом - к выходной клемме, а выходом к управляющему входу второго регулирующего элемента непосредственно и к управляющему входу второго ключевого элемента через второй пороговый элемент .

Источники 1 йформации, принятые во внимание при экспертизе

К Иванов - Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем. М., ; Высшая школа, 1973, с. 196-200,

2. Степаненко If.FI, Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М...Энергия, 1967, с. 575-595,