Непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного

назначенияИзвестен стабилизатор напряжения постоянного тока со схемой защиты, содержащий последовательный регулирующий транзистор, усилитель постоянного тока и дополнительный источник питания, используемый для питания усилителя и схемы защиты. Схема защиты включает в себя датчик тока нагрузки и два транзистора разного типа проводимости, .резисторы и КС-цепь задержки 1.

Указанное устройство защиты имеет следующие недостатки: зависимость тока срабатывания защиты от температуры окружающей среды, невозможность его использования при числе каскадов составного регулирующего транзистора меньше 4, так как при этом не обеспечивается полного и. надежного запирания регулирующего элемента. не обеспечение надежного запираHrfH транзистора защиты, подключенного к базе регулирующего транзистора, так как на базу этого транзистора

защиты не подается запирающее смещение, низкую помехозащищенность от различных всплесков питающего напряжения (дает ложные срабатывания), причем ток срабатывания защиты зависит от величины напряжения питающей |сети;, непригодность для стабилизаторов, в которых требуется регулировка напряжения в широких пределах.

10

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является непрерывный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент , включенный в одну

15 из силовых шин стабилизатора, источник опорног.о напряжения на первом стабилитроне, анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифференциальный усилитель постоян-

20 ного тока, один вход которого соединен со средней точкой делителя выходного напряжения, другой вход подклю-. чен к выходному выводу, а выход усилителя постоянного тока подключен к

25 управляющему вхого регулирующего элемента, блок защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состоящий из датчика тока нагрузки, включенного между регулирующим элементом и выходным выводом стабилизатора, двух транзисторов защиты, эмиттер первого из которых подключен к выходному выводу стабилизатора, а его база связана со средней точкой первого делителя напряжения защиты, соединенного с анодом второго стабилитрона, катод которого подключен к выходному выво ду стабилизатора, второго делител -4 напряжения заишты и конденсатора L2J Известный стабилизатор имеет тот недостаток, что не обеспечивает подзапирания регулирующего элемента сра зу при возникновении кратковременных перегрузок, без опрокидывания, так как управляющие переходы транзисторов защиты за1(1унтированы конденсатером. При . отсутствии указанного конде сатора схема защиты срабатывает при кратковременных перегрузках. Это сни жает надежность стабилизатора, так как возможны выходы из строя регулирующего транзистора при кратковремен ных, но значительных по величине перегрузках по току, а также снижает Эффективность схемы защиты от кратко временных перегрузок . по току и коро ких зам1з1каний. Цель изобретения - повьяиенне падекности стабилизатора и эффективности защиты от перегрузок по току ,и коротких замыканий, Эта цель достигается тем, что в непрерывном стабилизаторе Нс1пряжения постоянного тока коллектор второго транзистЪра защиты одного типа прово димости с первым транзистором защиты через первый введенный резистор подключен к катоду первого стабилитрона, эмиттер второго транзистора защиты соединен с базой первого тран зистора защиты, а база второго транзистора защиты через второй введенный резистор подключена к средней точке второго делителя напряжения за щиты, включенного между катодом первого стабилитрона и общей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делителя напряжения защиты подклю чен один вывод конденсатора, другой вывод которого подключен к аноду вто рого стабилитрона, кроме того, коллектор первого транзистора защиты соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а его база подклю чена к средней точке первого делител напряжения защиты через третий введенный резистор, Второй делитель напряжения защиты включен между выходом усилителя постоянного тока и анодом второго стабилитрона , На фиг, 1 представлена принципиапьная схема непрерывного стабилиза тора напряжения; на фиг, 2 - его вариант. Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на проходном 2 и согласующем 3 транзисторах, включенный последовательно в выходную шину стабилизатора, источник опорного напряжения на первом стабилитроне 4, анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифференциальный усилитель 5 постоянного тока, .один вход которого соединен со сред-, ней точкой делителя бвыходного напряжения, включенного между катодом первого стабилитрона А и общей шиной стабилизатора, другой вход усилителя 5 подключен к упомянутому вы.ходному ВЫВОДА , а выход усилителя 5 постоянного тока через резистор 7 подключен к входу регулирующего элемента 1, т,е, к базе согласующего транзистора 3, устройство 8 защиты от перегрузок по току и коротких за№1каний, в состав которого входят датчик 9 тока нагрузки, включенный между регулирующим элементом 1 и выходным выводом стабилизатора, два транзистора 10 и 11 защиты одного типа проводимости, эмиттер первого транзистора 10 защиты подключен к выходному выводу стабилизатора, его коллектор соединен с входом регулирующего элемента 1, т.е. с базой согласующего транзистора 3, а база первого транзистора защиты через резистор 12 подключена к средней точке первого делителя 13 напряжения защиты, включенного между базой проходного транзистора 2 и анодом второго стабилитрона 14, катод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, коллектор второго транзистора 11 защиты через резистор 15 подключен к катоду первого стабилитрона 4, эмиттер второго транзистора 11 защиты соединен с базой первого транзистора 10 защиты, а база второго транзистора 11 защиты через резистор 16 подключена к средней точке второго делителя напряжения защиты на резисторах 17 к 18, включенного между катодом первого стабилитрона 4 и общей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делителя напряжения защиты на резисторах 17 и 18 подключен один вывод конденсатора 19, дру- гой вывод которого соединен с анодом второго стабилитрона 14, Питание стабилитронов 4 и 14 производится от дополнительного источника питания с напряжением,UAOH, Стабилизатор работает следующим образом. При нормальном режиме работы стабилизатора напряжение, прикладываемое к переходу эмиттер-база транзистора 10, выбирается такой величины, чтобы транзистор 10 был заперт. Аналогично резисторы 17 и 18 второго делителя напряжения защиты выбираются такой величины, чтобы потенциал

базы транзистора 11 был ниже, чем потенциал его эмиттера. При этом к переходу эмиттер-база транзистора 11 прикладывается напряжение обратной полярности, и транзистор 11 надежно заперт.При кратковременной перегрузке стабилизатора по току (например, при его включении) напряжение на датчике 9 тока увеличивается, транзистор 10 открывается, подзапирает регулирующий элемент 1 и выходное напряжение стабилизатора резко понижается. При этом, из-за наличия конденсатора 19, транзистор 11 закрыт и при окончании кратковременной перегрузки схема возвращается в исходное состояние.

При длительной перегрузке по току или длительном коротком замыкании, вследствие снижения выходког-о напряжения стабилизатора, конденсатор 19 начинает заряжаться. Потенциаш базы транзистора 11 повышаетея в то время как потенциал его эмиттера остается постоянным, и транзистор 11 открываЪтся. Схема опрокидывается. При этом оба транзистора оказываются, зо включенном состоянии, так как транзистор 10 полностью открызастся эмиттерным током транзистора 11. Открытый транзистор 10 шунтирует переходы эмиттер-база проходного 2 и.согласующего 3 транзисторов. Per./лирующий элемент 1 полностью запирается и напряжение на нагрузке становится равным нулю. Транзистор 11 при этом открыт током, протекающим через резистор 17.

JlfIЯ возврата устройства защиты в исходное состояние после устране|Ния неисправности необходимо на коjpoTKoe время выключить, а затем повторно включить стабилизатор.

В этой схеме постоянная времени КС-цепи и/ слеповательно. время задержки опрокидывания схемы зашиты могут быть выбоаны сколь угодно боль шими без существенного увеличения емкости конденсатора 19, так как резисторы 16-18, определяющие постоянную времени цепи-задержки, могут быть очень высокоомньзми вследствие того, что по ним протекает весьма небольшой хок базы транзистора 11, который составляет единицы микроампер Например, при испытаниях макета, при увеличении емкости конденсатора 19 до 33 мкФ время задержки увеличивается до 5 с. Указанная задержка при опрокидывании схемы защиты является неопасной для регулирующего элемента 1, так как при открывании транзистора 10 регулирующей элемент 1 подзапирается и ограничивает ток перегрузки .

Отличие стабилизатора, схема ко; торого представлена на фиг. 2, заключается в тбм, что второй делитель напряжения защиты на резисторах 17 и 18 подключен между выходом усилителя 5 постоянного тока и анодом второго стаб1шитрона 14. Это позволяет устранить связь резистора 18 с общей ШИНОЙ стабилизатора и упростить схе.му стабилизатора, рассчитанного на выходное напряжение, изменяющееся в широких пределах.

0

Стабилизатор (фиг. 2) работает аналогично. Отличие в его работе заключается в том, что конденсатор 19 заряжается вследствие увеличения ьапряжения на выходе усилителя 5

5 постоянного тока при запирании регулирующего элемента 1.

спользоваки.е изобретения позволит увеличить время ка :а6оГ1:и па отказ На 20-30%, п тлюхо ус;анаБЛн0вать врег- я 3u3ep;;;i :i стгрокпдьлвания защнты от нул.ч до лссятков созсунд, что повшиает эффективность устройства защнты.

25

-L, пйлрер -: :-ь:г стабилизатор напряжения постсп:-:п1 гс токп, сог,ерг:{а;:и5й

0 регулиру-Г:--;:: 3JieN eHT , вклпченккй в одку v:3 силозкх гмн стабилпзатсра, источник onnpHcio кг11ря:-;;ия па П(р ВОГ1 стзбилитрг хе , ai-;c,4 которого подключен к гыхолном яу::-с:--.- -..гл; ;;лиза-

5 тора, д ;фоеренцкальн : ч ;,-сил);сль постоянного , один эход которого соединен со средней to4Kou делителя выходного напряжение, другой дход подключен к упомякутог-У эых.одному выводу, а выход усилителя постоянно0го тока подключен к управляющему входу регулирующего элемента, блок защиты от перегрузок по току и коротких заму ка -:;:; ; состок-г:й ; тока , ;:.- Р-ого : ;а;-; ;Г пя

5 гул;:р ;с::;::;- г-, v.j: :.-: .-Г; :: :;я;-лхо:::-;м БПЕодот- С ай::Л;- , Ч-Ух 1ра -зисторов защити, амнгг ;;. лерзоао из которых подк. к Быход -:ому зыноду стабилизатора,- а его б .чга снязаиа

0 со средней точкой первого делителя напряжения , соедннекного с анодом второго сгабил11Трона, катод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, второго делителя5напряжения защиты и конденсатора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью гювьлмения наденности стабилизатора и эффективности защиты от перегрузок по току и коротких кан1-1й, коллектор второго транзистора защиты одинакового типа проводимости с первым транзистором защиты через первый введенный резистор подключен к катодг первого стабилитрона, эмит5 . тер второго транзистора загдиты соединен с базой первого транзистора защиты, а база второго транзистора защиты через второй введенный резистор подключена к средней точке второго делителя напряжения защиты,вклгочанного между катодом первого стабилитрона и об11ей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делителя напряжения защиты подключен один нывод конденсатора, другой вывод кото рого соединен с анодом второго стабиЬ литрона, кроме того, коллектор первого тоанзистопа затиты соединен 7 с управляющим входом регулирующего элемента, а его база подключена к

средней точке первого делителя напряжения защиты через третий введенный резистор.

2, Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что второй делитель напряжения защиты включен между выходом усилителя постоянного тока и анодом второго стабилитрона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1.513,287, кл. 21 С 68/50, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 650064, кл. G 05 F 1/58, 1975.