Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, и может использоваться в качестве стабилизированного источника постоянного напряжения.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий включенные последовательно между входной и выходной клеммами регулирующий элемент и датчик тока, блок управления,, входом подключенный к выходной клемме и общей шине, а выходом подсоединенный к управляющему входу регулирующего элемента, который через генератор тока подключен к входной клемме, и транзистор защиты 1.

В известном устройстве ток удержания, потекающий через регулирующий элемент в режиме короткого замы.кания зависит только от параметров транзистора защиты и датчика тока. Поэтому при серийном производстве разброс параметров этих элементов вызывает значительное изменение тока удержания. Последнее приводит к необходимости вести расчет стабилизатора с учетом его максимального значения, что требует увеличения

установочной мощности- применяемых элементов и ухудшает удельные массовые объемные характеристики устройства. Протекание значительного тока удержания приводит из-за перегрева также к уменьшению надежности стабилизатора.

Наиболее близким техническим ре10шением к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий регулирующий транзистор, коллектором подключенный к входной .

15 клемме, а эмиттером через датчик тока, соединенный с выходной клеммой, усилительный каскад, первым силовым выводом связанный с входной клеммой, блок управления, входом подключенный

20 между выходной клеммой и общей шиной, а выходом соединенный с управляющим входом усилительного каскада и через генератор тока с входной клеммой, и делитель напряжения, пер25вый крайний вывод которого подключен к общей шине, а средний вывод соединен с базой транзистора защиты, коллектор которого подключен к управляющему входу усилительного каскаща

Ю да 2 . Ток I удержания, протекающий в режиме короткого замыкания через регулирующий транзистор известного стабилизатора определяется параметрами датчика тока, а также регулирующего транзистора и транзистора защиты. При серийном производстве у разных экземпляров стабилизатора величина этого тока может меняться в широких пределах: от значения, превышающего ток срабатывания защиты (эксперименты показали , что в отдельных случаях ток удержания может в 2-3 раза превышать,значение тока срабатывани защиты), что приводит к значительном перегреву элементов устройства и ухудшенида его удельных массообъемных характеристик, а в ряде случаев может явиться причиной его отказа до величины, которая при снятии перегрузки не обеспечивает возврат устройства в режим стабилизации напряжения, т.е. защита по току приобретает триг герный характер. Таким образом, значительный разброс тока удержания при водит к снижению надежности работы йтабилизатора напряжения. Цель изобретения - повышение надежности путем нормирования величины тока удержания, протекающего через регулирующий элемент в режиме короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор постоянного напря жения с защитой от перегрузки по ток введены источник смещения и резистор причем первый вывод источника смещёНИН подключей к базе ругулирующего транзистора, а его второй вывод соединен с вторым силовым вывqдoм усилительного каскада и вторым крайним вьчзодом делителя напряжения, эммитер транзистора защиты через резистор подсоединен к выходной клемме. С целью температурной стабилизаци нормированного значения тока удер ;5:ания при коротком замыкании, генерато тока содержит два транзистора и два резистора причем эмиттер первого ;транзистора и первый выход первого резистора подсоединены к входной клемме, база первого транзистора подключена к второму выводу первого резистора и эмиттеру второго транзистора, коллектор которого подсоединен к выходу блока управления, коллектор первого транзистора и база второго транзистора че рез второй резистор подсоединены к общей шине. В качестве указанного источника смещения может использоваться полупроводниковый диод, включенный меясду базой регулирующего транзистора и BTopEiiM силовым ВЫХОДОМ усилительного каскада. Кроме того, используется базоэмиттерный переход выходного транзйстррй усилительного каскада, под- .. ключенного коллектором к первому силовому выводу усилительного каскада, эмиттером соединенного с базой регулирующего транзистора, а базой связанного с выходом предвыходного транзистора усилительного каскгша. На фиг.1 приведена принципиальмая схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току; на фиг. 2 схема стабилизатора постоянного .напряжения с защитой от перегрузки по току, в в качестве указанного источника . смещения используется полупроводниковый диод; на. фиг. 3 - схема стабилизатора постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току, в которой в качестве указанного источника смещения используется базо-эмиттерный переход выходного транзистора усилительного каскада. Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току содержит регулирующий транзистор 1, коллектором йодключенный к входной клем- i ме 2, а эмиттером через датчик 3 тока соединенный с выходной клеммой 4, усилительный каскад 5, первым силовым выводом связанный с входной клеммой 2, блок б управления, входом подключенный между выходной клеммой 4 и общей шиной 7, а выходом соединенный с управляющим входом усилительного каскада 5 и через гейератор 8тока с входной клеммой 2, и делитель 9 напряжения, первый крайний вывод которого подключен к общей шине 7, а средний вывод соединен с базой транзистора 10 защиты, коллектбр которого подключен к управляющему входу усилительного каскада 5. Источник 11 смещения первым выводом подключен к базе регулирующего транзистор 1, а его второй вывод соединен с вторым силовым усилителем усиленного; каскада 5 и вторым крайним выводом делителянапряжения 9, эмиттер транзистора 10 защиты через резистор 12 подсоединен к выходной клемме 4. . Генератор 8 тока может быть выполнен на двух транзисторах 13 и 14 и двух резисторах 15 и 16, причем эмиттер первого транзистора 13 и первый вывод первого резистора 15 подсоединены к входной клемме 2, база первого транзистора 13 подключена к второму входу- первого резистора 15 и эмиттеру второго транзистора 14, коллектор которого подсоединен к выходу блока б управления, коллектор первого транзистора 13 и база второго транзистора 1.4 через второй резистор 16 подсоединены к общей шине 7. В качестве указанного источника смещения могут использоваться полупроводник овый диод 17,. включенный между базойрегулирующего тра.нзистоpa 1 и выходом усилительного каскада 5, или базо-эмиттерный переход выходного транзистора 18 усилительного каскада 5, подключенного коллек тором к первому силовому выводу усилительного каскада 5, эмиттером соединенного с базой; регулирующего тран зистора 1, а базой связанного с выходом предвыходного транзистора усилительного каскада 5. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания на клеммы 2 и 7 стабилизатор 8 тока обеспечивает протекание входного тока усилительного каскада 5, который в свою очередь открывает регулирующий транзистор 1. На выходных клеммах 4 и 7 устройства появляется напр жение, которое при помощи блока б управления поддерживается на заданном уровне. К транзистору Ю защиты прикладывается сумма напряжений датчика 3 тока, базо-эмиттерного перехода регулирующего транзистора 1 источника И смещения и одного из плеч делителя 9 напряжения, которая в номинальном режиме поддерживает его в запертом состоянии. При увеличении тока нагрузки напряжение датчика 3 тока начинает приоткрывать транзисто 10 защиты, запирая тем самым регулирующий транзистор. Ток удержания, протекающий через регулирующий транзистор рассматриваемой схемы в режиме- короткого замыкания определяется параметрами датчика 3 тока, регулирующего транзисто ра 1, источника 11 смещения, транзистора 10 защиты и величиной резистора 12. А так как j::yMMa напряжений ис точника смещения и базо-эмиттерного перехода регулирующего транзистора 1 выбирается всегда больше порогового напряжения транзистора 10, защиты, и меняя величину резистора 12 можно но мировать величину тока удержания в широких пределах, обеспечивая при этом минимизацию рассеиваемой в режи ме короткого замыкания мощности и гарантированный возврат устройства после устранения перегрузки в режим стабилизации выходного напряжения. В стабилизаторе тока, выполненом на двух транзисторах 13 и 14 и двух резисторах 15 и 16 величина выходног тока является функцией температуры окружающей среды. В режиме короткого |3амыкания. практически весь выходной ток генератора 8 тока протекает через резистор 12. Поэтому соответству щий расчет значений резисторов 12 и 15 обеспечивает температурную стабилизацию нормированной величины тока удержания, протекающего через регулирующий транзистор 1 стабилизатора в режиме короткого замыкания. Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения с за- . щитой от перегрузки по току позволяет в режиме, короткого замыкания нормировать величину тока удержания, протекающего через регулирующий элемент стабилизатора в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, что обеспечивает повышение надежно.сти его работы и способствует улучшению удельных массообъемных показателей . . Формула изобретения 1.Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току, содержащий регулирующий транзистор, коллектором подключенный к входной клемме, а эмиттером через датчик тока соединенный с выходной клеммой, усилительный каскад первым силовым выводом связанный с входной клеммой, блок управления, входом подключенный между выходной клеммой и общей шиной, а выходом соединенный с управляющим входом усилительного каскада и через генератор тока с входной клеммой, и делитель напряжения, первый крайний вывод которого подключен к общей шине, а средний вывод соединен с базой транзистора защиты, коллектор которого подключен JC управляющему входу усилительного каскада, отл-ичающийся тем, что с целью повышения надежности путем нормирования тока удержания при коротком замыкании, в него введен источник смещен я и резистор, причем первый вывод источника смещения подключен к базе регулирующего транзистора, а его второй вывод соединен с вторым силовым выводом усилительного каскада и вторым крайним -выводом делителя напряжения,.эмиттер транзистора защиты через резистор подсоединен к выходной клемме. 2.Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току |ПО П.1, отличающийся тем, что, с целью температурной стабилизации нормированного значения тока . .удержания .при коротком заьмыкании, генератор тока-содержит два транзистора и два резистора, причем эмиттер первого транзистора и первый вывод первого резистора подсоединены к входной клемме, база первого транзистора подключена к второму выводу первого резистора и эмиттеру второго транзистора, коллектор которого подсоединен к выходу блока управления, коллектор первого транзистора и база второго транзистора через в-торой резистор подсоединены к общей шине-. 3.Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току по П.1, отличающийся тем.