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

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухполярного стабилизи- . рованного источника постоянного напряжения в различной радиотехнической аппаратуре.

Известен стабилизатор с защитой от перегрузок и коротких замыканий с элементами, чувствительными к перегрузкам 1.

Недостатком таких стабилизаторов является малая надежность из-за большого количества используемых элементов ,

Наиболее близким по технической сущности является стабилизатор постоянного напряжения с симметричным относительно общей вшны выходом, содержащий мостовую схему со стабилитронами в двух противоположных плечах и с резисторами в двух других плечах, два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых объединены и подключены к клемме для подключения источника управляющего напряАения, а инвертирующие входы одного и другого операционных усилителей подсоединены к аноду одного и к катоду другого стабилитрона соответственно t 2

Недостатком этого устройства является его малая надежность из-за отсутствия защиты устройства от пере- грузок и коротких замыканий,

Цель изобретения - повышение на-, .дежности устройства путем ограничения выходного тока при перегрузках.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного

10 напряжения введены первый и второй узлы ограничения тока, подключенные входом и выходом соответственно между выходом и инвертирующим входом одного и другого операционных усили15телей, вход регулирования тока и вход питания каждого узла ограничения тока подключены к выходным и входным клеммам питания положитель ной и отрицательной полярности соот20ветственно, при этом питание операционных усилителей осуществляется с выходных клемм положительной и отрицательной полярности соответственно,

25

На фиг, 1 изображена блок-схема стабилизатора напряжения; на фиг. 2 электрическая схема стабилизатора напряжения с узлом ограничения тока, вьтолненная на комплементарной паре

30 тр анзисторов.

СтлбнлизаТор постоянного напряжения выполнен на основе мостовой схемы, содержащей в двух противоположных плечах стабили -роны 1 и 2 (фиг,1 а в двух плечах.- резисторы 3 и 4. Стабилизатор содержит также два операционных усилителя 5 и б, инвертирую чий вход первого из которых (5) ;оелинен с анодом стабилитрона 1 и :; В т1ходкой клеммой 7 узла ограничения тока, а инвертр1рующий вход усилителя 6 с катодом стабилитрона 2 с выходной клеммой 9 узла 10 ограничения. Соединенные инвертирующие входы усилителей 5 и 6 введены на клемму 11 подключения управляющего напряжения. Выход усилителя 5 соединен с входной клеммой 12 узла 8 ограничения тока, а выход усилителя б с входной клеммой 13 узла 10 ограничения тока. Клемма 14 входа регулирования тока узла 8 ограничения тока подключена к выходной клемме 15 положительной полярности, а клемма 16 регулирования тока и узла 10 ограничения тока подключена к выходной клемме 17 Отрицательной полярности. Питание устройства осуществляется через клемгды 18-20,

Узел 8 огрг1ничения тока содержит комплементарную пару транзисторов 21 и 22, эмиттеры которых соединены вместе, и резистор 23, подключенный между эми ттером и базой транзистора 22 База транзистора 21 подключена к входной клемме 12 узла В ограничения тока, а коллектор подключен к клемме 18 питания. База транзистора 22 подключена к входьюй клемме 14 регулирования тока, а Коллектор к выходной клемме 7 узла В регулирования тока.

Используем1)1е операционные усилители 5 и 6 охвачены глубоко отрицательной обратной связью и поэтогду для упрощения анализа можно считать, что напряжения обоих входов усилителей фактически равные, отличаются друг от друга пренебрежимо мало. При положительном потенциале клеммы 11 относительно общей шнны 20 усилитель 5 функционирует как повторитель со смещением выхода на спад напряжения стабилитрона 1. Выходное напряжение усилителя 5, положительное относительно напряжения 11, поступая через узел 8 ограничения тока на неинвертирующий вход усилителя б, вызывает изменение выходного напряжения усилителя б в отрицательном направлении до тех пор, пока не сработает отрицательная обратная связь усилителя 6 через стабилитрон 2 и узел 10 ограничения тока

Выходные напряжения усилителей 5 и 6, т.е. напряжения клемм 15 и 17 отличаются от напряжения клеммы 11 соответственно на величину спада напряжения стабилитрона 1 плюс почти отсутствующие: напряжения некомпенсации усилителя 5 и на величину спада напряжения стабилитрона 2 плюс напряжение некомпенсации усилителя 6

При отрицательном напряжении клеммы 11 относительно обшей шины 20 стабилизатор работает аналогично усилителю б по схеме повторителя со смещением выхода на спад напряжения стабилитрона 2.

Таким образом, напряжения клемм 15 и 17 контролируют с большой точностью управляющее напряжение клеммы 11.

Высокая точность контроля объясняется постоянством рабочих токов стабилитронов 1 и 2 при значительных изменениях управляющего напряжения клеммы 11 и вглходных токов усилителей 5 и 6, так как спады напряжения на резисторах 3 и 4 и на узлах ограничения тока постоянны, постоянны и определенные или рабочие токи стабилитронов 1 и 2 .

При увеличении выходного тока стабилизатора выше предназначенного предела до короткого замыкания срабатывают узлы 8 и 10 ограничения тока. В этом случае стабилитроны зашунтируются узлом ограничения тока. Потенциал на инвертирующем входе усилителя 5 несколько поднимается и потенциал на выходе усилителя 5 опускается, в связи с чем прекращается подачпитающего напряжения через клеммы 18 а потенциал на инвертирующем входе усилителя б несколько уменыиается и потенциал на выходе усилителя 6 понимается, в связи с чем прекращается подача питающего напряжения через клеммы 19, а также снимается напряжение с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора, в связи с чем снимается питающее напряжение усилителей 5 и б которое осуществляется с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора.

На фиг. 2 при нормальной работе схемы положительный потенциал выхода усилителя 5 открывает транзистор 21, так как потенциал базы транзистора 22 сдвинут в отрицательном направлении относительно эмиттера за счет падения напряжения на стабилитроне 1 то транзистор 22 закрыт и ток протекает через резистор 23, который определяет ток ограничения и который можно рассчитать по формуле,

К-

:)

где и

напряжение между базой

рэ и эмиттером транзистора 22, т.е. приблизительно 0,60,7 в;

I - требуемыйток ограничения. При увеличении выходного тока стабилизатора выше требуемого потенциал базы транзистора 22 будет отрицательнеё потенциала эмиттера. Транзистор 22 открывается и стабилитрон-1 зашунтируется резистором 23, а также отключается выходное напряжение стабилитрона с клеммы 15. Потенциал на инвертирующем входе усилителя несколько поднимается, вследствие чего выходной потенциал усилителя 5 опускается, транзистор 21 закрывается и отключается питание схемы от -клеммы 18.

Узел 10 ограничения тока работает аналогично описанной работе узла 8 ограничения тока. При отключении напряжения с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора отключается и питание усилителей 5 и б.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напря.жения с симметричным относительно общей шины выходом, содержащий мост со стабилитронами, в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых объединены и подключены к клемме дпя подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы одного и другого операционного усилителя подсоединены к аноду одного и к катоду другого стабилитрона соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения выходного тока при перегрузках, в него введены первый и второй узлы ограничения тока, подключенHi входом и выходом соответственно между выходом и инвертирующим входом одного и другого операц ионных усилителей, вход регулирования тока и вход питания каждого узла ограничения тока подключены к выходным и входным клеммам питания положительной и отрицательной полярности соответственно, при этом питание операционнЕлх усилителей осуществляется с выходных клемм положительной и отрицательной полярности соответственно

2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что в каждый узел ограничения тока введена комплементарная пара транзисторов, эмиттеры которых объединены, причем между эмиттером и базой одного транзистора подключен резистор, коллектор другого транзистора подключен к входной клемме, а база - к входу узла ограничения тока, причем коллектор первого транзистора подключен к выходу узла ограничения тока, а база - к входу , регулирования тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 658544, кл. G 05 F 1/58, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 445037, кл. G 05 F 1/56, 1972.

b/J -o

/8

/;

20