Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различных радиотехнических устройств.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий основной и N дополнительных и N-запирающих транзисторов . Коллекторы регулирующих транзисторов подключены к основному и N дополнительным источникам питания , а эмиттеры - к одной из выходных кле1« 1. Запирающие транзисторы подключены эмиттерами к базам основного и N-1 дополнительных транзисторов , базами - через резисторы к коллекторам основного и N-1 дополнительннх транзисторов, а коллекторами к точкам соединения диодов последовательной цепочки, включенной между блоком управления и базой N-ro дополнительного транзистора f 1.

Недостатком такого стабилизатора является то, что он сложен в регулировке и настройке из-за критичности схемы к коэффициенту усиления регулирующих транзисторов. Кроме того, в указанной схеме всегда существует возможность открывания всех регулирующих транзисторов через резисторы

и эмиттерные переходы запирающих транзисторов. Вышеизложенное требует подбора этих резисторов или выполнения запирающих транзисторов составными .

Известна стабилизированная система питания напряжением постоянного тока, содержащая непрерывным стабилизатор напряжения, N последователь10но включенных нестабилизированных источников питания, вывод одного из которых, с меньшим напряжением, подключен к входу непрерывного стабилизатора, а выводы остальных источни15ков питания подключены к входу непрерывного стабилизатора через диод и через коллекторно-эмиттерный переход соответствующего предварительного регулирующего транзистора, и цепь из .

20 N-1 последовательно включенных стабисторов, причем один крайний вывод указанной цепи соединен с одним из выводов-дополнительного источника питания и выходной клеммой, а другие

25 выводы стабйсторов подключены через резисторы к другому выводу дополнительного источника и непосредственно к базам соответствующих предварительных регулирующих транзисторов,

30 при этом база предварительного регулирующего транзистора с большим напряжением подключена к выводу стабис тора с меньшим напряжением 2. Недостатком такой системы являетс наличие в силовой цепи двух регулиру ющих транзисторов - основного регули ругаиего и предварительного регулируiODiero Это , приводит к увеличению падения напряжения на регулирующих элементах системы и, следовательно, к уменьшению КПД, Наиболее близким по техническому ре1;1ению к предлагаемому изобретению является стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий основной и N дополнительных источников напряжения, основной и N дополнительных реТулирующих транзисторов, N запираЮ1аих транзисторов. Базы основного и дополнительных регулирующих транзисторов через резисторы подключены к внходу блока управления, эмиттеры запирающих транзисторов соединены с эмиттерами, а коллекторы - с базами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, при этом база каждого из запирающих транзисто ров через резистор подключена к коллектору предьщуа1его регулирующего транзистора, а переходы коллекторбаза всех запирающих транзисторов зашунтированы конденсаторами . Недосагатком такого стабилизатора является то, что от блока управления потребляется повышенный ток, который равен сумме токов, протекающих одновременно через все базовые резисторы регулирующих транзисторов независимо от того, какой из регулирующих транзисторов выполняет функцию регулирования. Особенно это сказывается когда напряжение всех источников максимально. Это приводит к увеличению мощности, потребляемой от источников напряжения, т.е. к уменьшению КПЛ стабилизатора. Цель изобретения - повышение КПП. Поставленная цель достигается тем. что в стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий блок управления, входом подключенный к выходным выводам стабилизатора, основной и N дополнительных регулирующих транзисторов , коллекторы которых соединены с выводами для подключения основного и N дополнительных источников напряжения, а эмиттеры соединены с одним из выходных выводов, N запирающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, а базы через резисторы подклю чены к коллекторам предыдущих регули рующих транзисторов, причем переходы коллектор-база.запирающих транзисторов заьчунтированы конденсаторами. введены N отключающих транзисторов, эмиттеры которых подключены к базглм соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы и базы через резисторы - к коллекторам соответствующих запирающих тран висторов, а выход блока управления . через резисторы - к коллекторам отключающих транзисторов. На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора. Стабилизатор содержит регулирующие транзисторы: основной 1, дополнительные 2-4, запирающие 5-7, отключающие транзисторы 8-10, резисторы 11-27, блок 28 управления, источники напряжения: основной 29, дополнительные 30-32 , конденсаторы 33-35, Регулирующие транзисторы и блок управления составляет замкнутый контур регулирования, поддерживающий выходное напряжение стабилизатора неизменным. Сущность работы стабилизатора состоит в том, что ток нагрузки пропускает тот регулирующий транзистор, на коллекторе которого имеется минимальное напряжение относительно эмиттера. При изменении напряжения источников 29-32 ток нагрузки стабилизатора в определенные моменты плавно переходит от одного регулирующего транзистора к другому. При максимальном напряжении источников 29-32 ток нагрузки пропускает только транзистор 1, в цепи базы которого протекает ток от блока 28 управления через резистор 12, Запирающие транзисторы 5-7 открываются через резисторы 11, 17 и 22 напряжением, которое падает на соответствующих регулирующих транзисторах. Открытые транзисторы 5-7 шунтируют ток баз отключающих транзисторов 8-10, Транзисторы 8-10 закрыты и ток в цепях без регулирующих транзисторов 2-4 от блока управления 28 равен нулю. По мере снижения напряжения источников 29-32 напряжение на коллекторе транзистора 1 приближается к нулю, при этом уменьшается ток базы транзистора 5, он выходит из насыщения и закрывается, В цепи базы отключающего транзистора 8 появляется ток. Он открывается и в режим регулирования входит транзистор 2, При дальнейшем уменьшении напряжения функция регулирования переходит к транзисторам 3 и 4, Процессы, происходящие при этом в схеме, аналогичны вышеописанным. Резисторы 18, 23 и 27 обеспечивают надежное запирание транзисторов 2-4 соответственно при отсутствии базовых токов транзисторов 2-4, Конденсаторы 33-35 служат для уменьшения переменной составляющей на выходе стабилизатора при переходе функции регулирования от одного регулирующего транзистора к другому.

При максимальном входном напряже,НИИ, когда функцийрегулирования выполняет транзистор 1, через резистор 12 от блока управления в цепь базы транзистора 1 протекает ток, равный 3h / Э , где Зц - ток нагрузки, р - коэффициент усиления регулируЮ1пего транзистора.

При наличии отключающих транзисторов 8-10 через резисторы 16, 21 26 протекает ток

RV . .)

где R - один из резисторов 16, 21

и 26;

R - один из резисторов 15, 20 и 25.

Без отключающих транзисторов 8-10 через резисторы 16, 21 и 26 протекает ток Зи / fbТок, протекающий через резисторы 12, 16, 21 и 26 от блока управления, потребляется от суммы основного и всех дополнительных источников. Введение отключающих транзисторов позволяет уменьшить ток потребления от первичной сети, а следовательно, увеличить КПД стабилизатора. Макси;мальный выигрыш в КПД получается при максимальном напряжении источников 29-32. При уменьшении напряжения сети, по мере перехода функции регулирования от транзистора 1 к транзисторам 2-4, ток через резисторы 16, 21 и 26 возрастает до величины 3ц{р, где- Ь - коэффициент усиления транзисторов 2-4. При минимальном напряжении источников 29-32, когда функцию регулирования выполняет транзистор 4, КПД предложенной схемы равен КПД известной.

Экспериментальная проверка предложенного устройства была проведена на макете вторичного источника питания, В качестве основного и дополнительннх источников напряжения использовались выпрямленные напряжения нестабилизированного инвертора. Напряжение первичной сети изменялось от 22 до 32 В. Выходное напряжение инвертора стабилизировалось предлагаемым стабилизатором и равно 15 В при токе нагрузки 0,7 А. При напряжении сети-22, 28, 32 В КПД устройства равен 78%, 74% и 71% соответственно. Без отключающих транзисторов КПД устройства равен 78%, 72% и 68% соответственно.

Таким образом, введение отключающих транзисторов и резисторов способствует повышению КПД стабилизатог ра.

10

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий блок управления, входом подключенный к выходным выводам стабилизатора, основной и N дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы которых соединены

с выводами для подключения основного ,и N дополнительных источников напряжения, а эмиттеры соединены с. одним из выходных выводов N запирающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, а базы через резисторы подключены к коллекторам предыдущих регулирукнцих транзисторов, причем переходы коллектор - база запирающих транзисторов зашунтированы конденсаторами, отличающийс я тем, что, с целью увеличеяия КПД, в схему введены Nотключающих

транзисторов, эмиттеры которых подключены к базам соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы и базы через резисторы подключены к коллекторам соответствующих запирающих транзисторов,

а выход блока управления через резисторы подключен к коллекторам отключающих транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 531140, кл. G 05 F 1/56, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР 575634, кл.С D5 F 1/56, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР По заявке № 2985308/24-07, кл.-G 05 F 1/56, 24.09.80.