Стабилизатор напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение отзяоснтся к ключевым стабилизаторам, напряжения, которые JMOгут быть использованы для питания ус- ройств автоматики, вычислительной тех- ншси и связи. Известны ключевые стабилизаторы напряжения, предна: 1аченные для тфеобразования пульсирующего напряжения в постоянное. Ключевой управляющий транзистор такого стабилизатора включен по схеме эмиттерного ювторителя. Пар аллельно переходу база-эмиттер этого тран зистора подключена дхема отключения, входом через стабилитрон подключенная к шине нагрузки fll Недостатком этого устройства является его низкая надежность. Наиболее близюш по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения, содержащий включенный послёдоватещ но в одну из скловы шин ключевой транзистор, первый тра зистор, коллектором подключенный к управляющему входу ключевого транзкст ра через первый резистор, а базой через последовательно соединенные второЛ и третий резисторы - к выходу ключево го транзистора, второй транзистор, коллектором подключенный к ойдей точке второго и третьего резисторов, а базой- к исторгшсу опорного на11ряжен11я на стабилитроне, и фильтр, подключенш на выходе стабшгазатора 2 . Недостатком этого устройства является невьсокая надежность, в свази ; тем, что в нем не обеспечивается запшта транзисторов устройства и нагрузки при коротких замыканиях в нагрузке и высокий уровень пульсаций выходного нащи жения. Цель изобретения - повышение надежности устройства и обеспечение низкого уровня пульсалиб выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения введены шесть резисторов, кнопказапуска, диод и делитель выходного напряжения, прячем четвертый резистор включен между стабилитроном источника опорного напря жения и делителем выходного напряжения, эмиттеры первого и второго транзисторов подключены к общей шине непосредственно, пятый , шестой и седьмой резисторы включены между эмиттерами и базами соответственно ключевого, первого и второгю транзисторов, общ TO4Jia коллектора второго транзистора, второго и третьего резисторов нерез последовательно соединенные восьмой резистор и кнопку запуска подключена к входу ключевого транзистора, а через девятый резистор подключена к выходному вьюоду стабилизатора, диод вютючен последовательно в силовую шину между ключевым транзистором и фильтром, а величина сопротивле шя восьмого и девя- тогю резисторов в отдельности больше величины сопротивления двух последовательно включенных второго и третьего резисторов. На чертеже представлена принципиаль ная электрическая схема стабилизатора, . Стабилизатор напряжения содержит ключевой транзистор 1, входом подключенный к входному выводу 2, выходом через диод 3 и фильтр 4 - к выходному вьтоду 5, а базой через первый резистор 6 - к ко шектору первого транзистора 7. База этого транзистора 7 через два последовательно вютюченных резистора второй 8 и третий 9 подключена к выходу ключевого транзистора 1. К о&щей точке двух последовательно включенных резисторов 8 и 9 подключен коллектор второго транзистора 1О, база которо го через последовательно включенные четвертый резистор 11 и стабилитрон 12 подшпючена к движку переменного резистора 13, являющимся делителем выходного напряжения, включенного меж ду выходным выводом 5 и общей шиной 14. Между базами и эмиттерами транзисторов 1,7 и 1О включены соответственно пятый 15, шестой 16 и седьмой 17 резисторьи Эмиттеры первого 7 и второго 10 транзисторов и другой вьтод фильтра 4 подключены к общей шине 14. К входному выводу 2 подключена кнопка 18 запуска. Устройство содержит восьмой 19 и девятый 20 резисторы српротивлени каждого из которых в 2О- 50 раз больше величины сопротивления базовых резисторов 8 и 9 первого тран- зистора 7. Устройство работает следующим образом. При подаче постоя1шого напряжения на вход стабилизатора все транзисторы 1, 7 и 10 устройства закрыты. Для включения устройства на некоторое время нажимают кнопку 18 запуска. Ток, протекающий через резистор 19, с большим сопротивлением выводит первый транзистор 7 на, начало прямолинейного участка вольт-амперной характеристики. Коллекторный ток транзистора 7 незначительно открывает ключевой транзистор 1. Это приводит к резкому открытию обоих транзисторов 1 и 7 и переход их в режим насьшгения. Ключевой управляющий транзистор 1 и первый транзистор соcтaвЛs ют триггер. Два последовательно включенных резистора 8 и 9 явлхиотся цегшю положительной обратной связи этого триггера. После того, как напряжение на выходном вьшоде 5 достигнет заданной величины, током через стабилитрон 12 откроется второй транзистор Ю, кЪторый шунтирует цепь положительной обратной связи триггера. При этом триггер резко отключается и оба транзистора 1 и 7 переходят Б закрытое состояние. После уменьшения величины напряжения на выходном вьтоде 5 второй транзистор 10 закрывается. Ток, протекающий через другой резистор 20 с большим сопротивлением, выводит первый транзистор 7 на наЧйпо вольта-амперной характеристики. Проис- ходит резкое включение транзисторов 1 и 7 триггера. Процессы .включения и отключения триггера повторяются. Продолжительность импульсов тока, протекающих через 1слючевой управляющий транзистор 1, и продолжительность пауз между ними зависит от величины напряжений на входном выводе 2 и выходном выводе .5 и ;-.еличины тока, протекающего через iiarpy3Ky, Благодаря большой величине резистора 20 небольшие измене -ния величины напряжения на выходе устройства приводят к открытию или закрььтию транзистора 10. При этом переключается триггер (транзисторы 1 и 7). Этим обеспечивается низкий уровень пульсахшй выходного напряжения. Отключение ключевого управляющего транзистора 1 происходит не только при открытии транзистора 10, но и при снижении напряжения на выходе устройства, к которому подключена цепь положительной обратной связи (резисторы 8 и 9) триггера (транзисторы 1 и 7). Такое снилсение напряжения может произойти в рейультате короткого замыкания в нагрузке. Таким образом, устройство имеет таку структуру, котЬраа обеспечивает яракти- чески мгновенное отключение устройства от питающего его источника в случае короткого замыкания в подключенной к его выходу нахтузке. Это позволяет ис- клкийть повреждение этой нагрузки и ключевого управляющего транзистора 1. После устранения неисправности в нагруз устройство может быть вновь включено кнопкой 18. Таким образом, введение вьшеуказанных элементов с соответствукщими связям обеспечивает повышение надежности уст ройства, исключив повреждение транзисторов и нах рузки в случае короткого замыкания, и позволяет получить низкий уровень пульсаций выходного напряжения. Фор мул а из обретения Стабилизатор напряжения, содержащий включенный последовательно в одну из силовых щин ключевой транзистор, перзвый транзистор, коллектором подключенный к управляющему входу ключевого (J транзистора через первый резистор, а базой через последовательно соединенные второй и третий резисторы - к вььходу ключевого транзистора, второй тран зистор, коллектором подключенный к общей точке второго и третьего резисторов а базой - к источншдг опорного напряжения на стабилизаторе, и фильтр, подS75 ключенный на выходе стабилизатора, , отличающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства и обеспечения низкого уровня пульсаций выходного напряжения, введены шесоъ резисторов, кнопка запуска, диод и делитель выходного напряжения, причем четвертый резистор рключен между ста- бийитроном источника опорного напряжв1 ния и делителем вькодного напряжения, эмиттеры первого и второго транзирторвв подключены к общей щине непосредственно, пятый, шестой и седьмой резисторы включены между эмиттерами и базами соответственно ключевого, первого и вто- рого транзисторов, общая точка коллектора второго транзистора, второго и третьего резисторов через последовательно соедина1ные восьмой резистор и кнопку запуска подключена к входу ключевого транзистора, а через девятый резистор подключена к выходному выводу ста билизатора, диод включен последовательно в силовую щину между ключевым транзистрром и фильтром, а величина сопротивления восьмого и девятого резисторов в отдельности больще величины сопротивления Двух последовательно включенных второго и третьего резисторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3982192, кл. G05F 1/56, 1975. 2.Александров Ф. И., Сиваков А. Р. Импульсные преобразователи и ставши- . заторы. Л., Энергия, 197О, с. 15-16, рис. 1-.