Непрерывный стабилизатор напряжения

Непрерывный стабилизатор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. НЕПРЕРЫВНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласующем транзисторах, включенный последовательно с резисторным датчиком тока в одну из силовых шин, схему сравнения, подключенную входом к выходным выводам, делитель напряжения, входами подключенный между базой проходного транзистора и общей шиной, транзистор защиты, эмиттер которого подключен между датчиком тока и выходным выводом, коллектор подключен к базе согласующего транзистора, а база через резистор - к выходу делителя наЩ , пряжения, конденсатор, подключенный одним выводом к общей щине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, в него введены нелинейный элемент и три резистора, лричем один вывод нелинейного элемента подключен к базе транзистора защиты, а другой вывод через первый резистор - к другому выводу конденсатора и одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с выходом схемы сравнения и одним из выводов третьего резистора , другой вывод которого соединен с базой согласующего транзистора. 2.Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что нелинейный элемент выполнен в ш виде стабилитрона, анод которого подключен к базе транзистора защиты, а катод - к выходу первого резистора. 3.Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что нелинейный элемент выполнен в виде диода, катод которого подключен к базе транзистора защиты, а анод через первый и второй резисторы - к средней точке введенного делителя, включенного между выходом схемы сравнения и общей шиной. СО / -feh f2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D G 05 F 1 58

11(Р а,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Dvz. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3539628/24-07 (22) 1 7.01.83 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) Ю. Н. Шуваев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Китаев В. Е., Левинзон С. В. Электрическая защита полупроводниковых источников питания. М., изд-во «Связь», 1977, с. 88 — 91.

2. Додик С. Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока

М., изд-во -Советское радио», 1980, с. 264—

271. (54) (57) 1. НЕПРЕРЫВНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласующем транзисторах, включенный последовательно с резисторным датчиком тока в одну из силовых шин, схему сравнения, подключенную входом к выходным выводам, делитель напряжения, входами подключенный между базой проходного транзистора и общей шиной, транзистор зашиты, эмиттер которого подключен между датчиком тока и выходным выводом, коллектор подключен к базе согласующего транзистора, а база через резистор — к выходу делителя на„„SU„„1091144 A пряжения, конденсатор, подключенный одним выводом к обшей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, в него введены нелинейный элемент и три резистора, причем один вывод нелинейного элемента подключен к базе транзистора защиты, а другой вывод через первый резистор — к другому выводу конденсатора и одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с выходом схемы сравнения и одним из выводов третьего резистора, другой вывод которого соединен с базой согласующего транзистора.

2. Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что нелинейный элемент выполнен в виде стабилитрона, анод которого подклю- щ

O чен к базе транзистора защиты, а катод— к выходу первого резистора.

3. Стабилизатор по п. 1, отличающийся в тем, что нелинейный элемент выполнен % в виде диода, катод которого подключен к базе транзистора защиты, а анод через Я первый и второй резисторы — к средней точке введенного делителя, включенного ра между выходом схемы сравнения и обшей шиной.

Ж

dun

1091144

30

1

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

Известен непрерывный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, схему сравнения, блок защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состоящий из датчика тока, транзистора защиты и делителя напряжения (1).

Однако в данном стабилизаторе происходит только частичное запирание регулирующего элемента при перегрузке.

Наиболее близким к предлагаемому является непрерывный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласующем транзисторах, включенный последовательно с резисторным датчиком тока в одну из силовых шин, схему сравнения, подключенную входом к выходным выводам, делитель напряжения, 20 входами подключенный между базой проходного транзистора и общей шиной, транзистор защиты, эмиттер которого подключен между датчиком тока и выходным выводом, коллектор подключен к базе со- 25 гласующего транзистора, а база через резистор — к выходу делителя напряжения, конденсатор, подключенный одним выводом к общей шине (2).

Недостатком известного стабилизатора является то, что в нем запирание регулирующего элемента осуществляется.. с задержкой по времени после возникновения перегрузок по току и коротких замыканий и, следовательно, не обеспечивается. защита регулирующего элемента при кратковреЦель изобретения — повышение надежности и эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий.

Поставленная цель достигается тем, что в непрерывный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласующем транзисторах, включенный последовательно с резисторным датчиком тока в одну из силовых шин, схему сравнения, подключенную входом к выходным выводам, делитель напряжения, входами подключенный между базой проходного транзистора и общей шиной, транзистор защиты, эмиттер которого подключен между датчиком тока и выходным выводом, коллектор подключен к базе согласующего транзистора, а база через резистор — к выходу делителя напряжения, конденсатор, подключенный одним выводом к общей шине, введены нелинейный элемент и три резистора, причем один вывод нелинейного элемента подключен к базе транзистора защиты, а другой вывод через первый резистор — к другому выводу конденсатора и одному из выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с выходом схемы сравнения и одним из выводов третьего резистора, другой вывод которого соединен с базой согласующего транзистора.

Причем нелинейный элемент может быть выполнен в виде стабилитрона, анод которого подключен к базе транзистора защиты, а катод — к выходу первого резистора, или в виде диода, катод которого подключен к базе транзистора защиты, а анод через первый и второй резисторы — к средней точке введенного делителя, включенного между выходом схемы сравнения и общей шиной.

45

55 менных перегрузках по току, так как нижнее плечо делителя напряжения зашунтировано конденсатором и отпирающее напряжение подается на базу транзистора защиты с задержкой по Времени. При отсутствии указанного конденсатора в момент включения стабилизатора открывается транзистор защиты, что приводит к запиранию регулирующего элемента, и не обеспечивается нормальный запуск стабилизатора. Этот недостаток снижает надежность стабилизатора, так как возможен выход из строя регулирующего элемента при кратковременных, но значительных по величине перегрузках по току, а также снижает эффективность схемы защиты по току. Другим недостатком стабилизатора является низкая помехоустойчивость от различных всплесков питающего напряжения, кроме того, ток срабатывания схемы защиты стабилизатора зависит от величины напряжения питающей сети. Эта схема защиты не пригодна для стабилизаторов, в которых требуется регулировка выходного напряжения в широких пределах.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы непрерывного стабилизатора напряжения.

Непрерывный стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент 1 на проходном 2 и согласующем 3 транзисторах, включенную последовательно в силовую шину схему 4 сравнения, выход которой через резистор 5 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 1, т. е. к базе согласующего транзистора 3, блок 6 защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состоящий из датчика 7 тока нагрузки, включенного между регулирующим элементом 1 и выходным выводом стабилизатора, транзистора 8 защиты, эмиттер которого подключен к выходному выводу стабилизатора, а его база через резистор 9 соединена со средней точкой делителя 10 напряжения, соединенного с базой проходного транзистора 2 и общей шиной, последовательную цепочку, состоящую из нелинейного элемента, например стабилитрона 11, и резисторов 12 и 13, включенную между базой транзистора 8

1091144 защиты и выходом схемы 4 сравнения, причем к общей точке резисторов 12 и 13 подключен один вывод конденсатора 14, другой вывод которого соединен с общей шиной.

Стабилизатор работает следующим образом.

При нормальном режиме работы стабилизатора напряжение, прикладываемое к переходу эмиттер — база транзистора 8 защиты, выбирается такой величины, что-10 бы транзистор 8 был заперт; При кратковременной перегрузке стабилизатора по току напряжение на датчике 7 тока увеличивается, транзистор 8 открывается, подзапирает регулирующий элемент 1 и выход-15 ное напряжение стабилизатора резко понижается, вследствие чего напряжение на выходе схемы 4 сравнения увеличивается и конденсатор 14 начинает заряжаться.

Однако до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 14 не достигнет напряжения ста- 20 билизации стабилитрона 11, он не «пробивается» и после окончания кратковременной перегрузки схема возвращается в исходное состояние.

При длительных перегрузках по току или коротких замыканиях конденсатор 14 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона 11, который «пробивается», и потенциал базы транзистора 8 повышается, в то время как потенциал его эмиттера З0 остается постоянным. Транзистор 8 еще больше открывается, регулирующий элемент 1 запирается, напряжение на выходе схемы 4 сравнения еще больше увеличивается и происходит лавинообразное «опрокидывание» схемы. При этом транзистор 8 »5 полностью открыт током, протекающим с выхода схемы 4 сравнения через резисторы

12 и 13 и стабилитрон 11, а регулирующий элемент 1 полностью закрыт и напряжение на нагрузке равно нулю. 40

Для возврата схемы в исходное состояние после устранения неисправности необходимо на короткое время выключить, а затем повторно включить стабилизатор.

В этой схеме время задержки «опрокидывания» схемы может быть значительно увеличено до значительной величины (до десяти и более секунд) без существенного увеличения объема и массы конденсатора

14, так как резисторы 12 и 13, определяющие вместе с конденсатором 14 йостоянную времени RC-цепи задержки, могут быть выбраны высокоомными.

Указанная задержка в «опрокидывании» схемы является неопасной для регулирующего элемента 1, так как его защита от кратковременной импульсной перегрузки по току обеспечивается, как указано выше, мгновенным подзапиранием регулирующего элемента при помощи транзистора 8.

Отличие стабилизатора, схема которого представлена на фиг. 2, заключается в том, что в него введен дополнительный делитель напряжения защиты на резисторах 15 и 16, включенный между выходом схемы 4 сравнения и общей шиной, а цепочка, состоящая из нелинейного элемента 11 — диода и двух резисторов 12 и 13, соединена со средней точкой дополнительного делителя напряжения защиты. Это позволяет установить необходимую величину напряжения, подаваемого на базу транзистора 8 с выхода схемы 4 сравнения, согласовать это напряжение с напряжением эмиттер — база транзистора 8 и заменить стабилитрон, работающий в жду щем режиме, на диод, так как указанный режим для современных стабилитронов является нерекомендуемым.

Стабилизатор по фиг. 2 работает аналогично. Отличие заключается в том, что напряжение с выхода схемы 4 сравнения поступает на цепочку, состоящую из диода 11 и резисторов 12 и 13, через дополнительный делитель напряжения защиты таким образом, чтобы при норм альной работе стабилизатора диод 11 был заперт и не проводил ток.

1091144

Составитель В. Баранов

Редактор В. Петраш Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 2825/44 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СИ:Р по делам изобретений и о крытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4