Стабилизатор постоянного напряжения с защитой

Стабилизатор постоянного напряжения с защитой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержащий последовательный регулирующий элемент , выполненный по схеме составного транзистора на однотипных по проводимости транзисторах, коллектор выходного транзистора которого соединен с входным выводом, измерительноусилительный узел обратной связи, подключенный относительно общей шины входом и выходом соответственно к выходному выводу и управляющему входу регулирующего элемента, резистивный датчик тока, включенный между эмиттером выходного транзистора регулирукщего элемента и выходным выводом, транзистор защиты, подключенный эмиттером и коллектором соответственно к выходному вьшоду и управляющему входу регулирующего элемента, резистор связи, подключенный одним вьюодом к промежуточному базовому выводу регулирующего элемента, опор|5 / . -, л.„ ный делитель напряжения, состоящий из опорного элемента, резистивного делителя и балластного резистора, при этом опорный элемент соединен . одним выводом с эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента, другим - с одним из выводов балластного резистора, а резистивный делитель подключен параллельно опорному элементу, отличающийся тем, что, с целью оовьппения стабильности порога срабатывания защиты, повьш1ения стабильности выходного тока в режиме короткого замыкания и обеспечения надежного запуска стабилизатора , в него введены второй резистор связи и диод, соединенные одними выводами с другим выводом первого резистора связи, а другими соответственно с базой транзистора защиты и средним выводом резистивного делителя, дополнительный источник напряжения, включенный между другим вьшодом балластного резистора и общей щиной, и узел включения, состоящий из первого диода, подключенного одним вьюодом к другому выводу перiBOro резистора связи, конденсатора, включенного между другим выводом указанного диода и общей шиной, и цепя из параллельно соединенных второго диода и резистора, включенной между общей Точкой соединения указанного первого диода и конденсатора и управляющим входом регулирующего элемента.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51 G 05 F 1 573

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3647734/24-07 (22) 04.10.83 (46) 15..02.85. Бюл. М 6 (72) П.С. Деменцов, А.И. Зарукин и В.С. Пряников (71) ульяновский политехнический институт (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 609113, кл. G 05 F 1/58, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 828189, кл. G 05 F 1/58, 1 979. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ, содержащий последовательный регулирующий элемент, выполненный по схеме составного транзистора на однотипных по проводимости транзисторах, коллектор выходного транзистора которого соединен с входным выводом, измерительно- „ усилительный узел обратной связи, подключенный относительно общей шины входом и выходом соответственно к выходному выводу и управляющему входу регулирующего элемента, резистивный датчик тока, включенный между эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента и.выходным выводом, транзистор защиты, подключенный эмиттером и коллектором соответственно к выходному выводу и управляющему входу регулирующего элемента, резистор связи, подключенный одним выводом к промежуточному базовому выводу регулирующего элемента, опорÄÄSUÄÄ1140107 ный делитель напряжения, состоящий из опорного элемента, резистивного делителя и балластного резистора, при этом опорный элемент соединен одним выводом с эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента, другим — е одним из выводов балластного резистора, а резистивный делитель подключен параллельно опорному элементу, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности порога срабатывания защиты, повышения стабильности выходного тока в режиме короткого замыкания и обеспечения надежного запуска стабилизатора, в него введены второй резистор связи и диод, соединенные одними выводами с другим выводом первого резистора связи, а другими соответственно с базой транзистора защиты и средним выводом резистивного делителя, дополнительный источник напряжения, включенный между другим выводом балластного резистора и общей шиной, и узел включения, состоя. щий из первого диода, подключенного одним выводом к другому выводу перьвого резистора связи, конденсатора, включенного между другим выводом указанного диода и общей шиной, и цепи из параллельно соединенных второго диода и резистора, включенной между общей точкой соединения указанного первого диода и конденсатора и управляющим входом регулирующего элемента.

1 11401

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в стабилизированных источниках вторичного электропитания.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий последовательный регулирующий элемент, выполненный на составном транзисторе, включенный между ним и выходным выводом датчик тока и подклю- 10 ченный к нему через элементы смещения транзистор защиты, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с выходным выводом и управляющим входом регулирующего элемента 1 1). 15 Недостатком данного устройства является нестабильность порога срабатывания защиты по току, зависящего от температуры и рассеиваемой мощности на регулирующем элементе, 20 а также от входного напряжения.

Наиболее близок к предлагаемому стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий последовательный регулирующий элемент, выполненный по схеме составного транзистора. на однотипных по проводимости транзисторах, коллектор выходного транзистора которого соединен с входным выводом, измерительно-усилительный узел обратной связи, подключенный входом и выходом относительно общей шины соответственно к выходному выводу и управляющему входу регулирующего элемента, резистивный датчик З5 тока, включенный между эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента и выходным выводом, транзистор защиты, подключенный эмиттером и коллектором соответственно к вы- 40 ходному выводу и к управляющему входу регулирующего элемента, резистор связи, подключенный одним выводом к промежуточному базовому выводу регулирующего элемента, опорный делитель 45 напряжения, состоящий из опорного элемента, резистивного делителя и балластного резистора, при этом опорный элемент включен между эмиттером выходного транзистора регули- 50 рующего элемента и одним из выводов балластного резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной, резистивный делитель подключен параллельно опорному элементу, другой 55 вывод резистора связи подключен к первому среднему выводу резистивного делителя, второй средний вывод кото07 l рого соединен с базой транзистора защиты f23.

Недостатком известного стабилизатора является низкая стабильность порога срабатывания защиты. При нагреве составного регулирующего транзистора (температура нагрева определяется током нагрузки, напряжением между коллектором и эмиттером составного регулирующего транзистора) напряжение на переходе эмиттер --база уменьшается, что привЪдит к увеличению .тока порога срабатывания транзистора защиты. В режиме короткого замыкания по мере нагрева силового регулирующего транзистора уменьшается напряжение на переходе эмиттер — база, что увеличивает токонагрузку в режиме короткого замыкания.

Цель изобретения — повышение стабильности порога срабатывания защиты, повышение стабильности выходного тока в режиме короткого замыкания и обеспечение надежного запуска.

Поставленная дель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения с защитой, содержащий последовательный регулирующий элемент, выполненный rro схеме составного транзистора на однотипных по прово-: димости транзисторах, коллектор выходного транзистора которого соединен с входным выводом, измерительноусилительный узел обратной связи, подключенный относительно общей шины входом и выходом соответственно к выходному выводу и управляющему входу регулирующего элемента; резистивный датчик тока, включенный между эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента и выходным выводом, транзистор защиты, подключенный эмиттером и коллектором соответственно к выходному выводу и управляющему входу регулирующего элемента, резистор связи, подключенный одним выводом к промежуточному базовому выводу регулирующего элемента, опорный делитель напряжения, состоящий из опорного элемента, резистивного делителя и балластного резистора, при этом опорный элемент соединен одним выводом с эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента, другим — с одним из выводов балластного резистора, а резистивный делитель подключен параллельно опорному элементу, введены второй резистор

11401 связи и диод, соединенные одними выводами с другим выводом первого резистора связи, а другими соответственно с базой транзистора защиты и средним выводом резистивного делителя, дополнительный источник напряжения, включенный между другим выводом балластного резистора и общей шиной, и узел включения, состоящий из первого диода, подключенного ! одним выводом к другому выводу пер- вого резистора связи, конденсатора, включенного между другим выводом указанного диода и общей шиной, и цепи из параллельно соединенных второго диода и резистора, включенной между общей точкой соединения указанного первого диода и конденсатора и управляющим входбм регулирующего элемента.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения с защитой.

К источнику 1 входного напряжения подключен стабилизатор с последовательным регулирующим элементом, выполненным по схеме составного транзистора с выходным транзистором 2 и входным транзистором 3, последовательно с которым включен резистивный датчик 4 тока, соединенный с выходным выводом, к которому относительно общей шины подключен вход иэмерительно-усилительного узла 5 обратной связи и нагрузка 6. Первый резистор 7 35 связи соединен одним выводом с промежуточным базовым выводом регулирую- . щего элемента. Резистивный делитель выполнен на резисторах 8 и 9 и через балластный резистор 10 и дополнитель-40 ный источник 11 напряжения соединен с общей шиной. Транзистор 12 защиты эмиттером соединен с выходным выводом, а коллектором — с управляющим входом регулирующего элемента - ба- 45 эой транзистора 3, к которому подключен также выход узла 5. Диод !3 включен между первым резистором связи 7 и средним выводом реэистивного делителя на резисторах 8 и 9. Второй ре- 50 эистор 14 связи включен между базой транзистора 12 и общей точкой соединения резистора 7 и диода 13, к которой подключен также диод 15 узла включения, состоящего также из кон- 55 денсатора 16 и параллельной цепи из диода 17 и резистора 18, включенной между общей точкой соединения диода

07 1

15 и конденсатора 16 и управляющим входом регулирующего элемента.

Измерительно-усилительньш узел обратной связи состоит из резистора

19, диодов 20 и 21, делителя выход" ного напряжения на резисторах 22 и

23,источников 24 и 25 опорного напряжения и питания усилителя 26.

Опорный делитель напряжения, кроме элементов 8 — 10, содержит опорный элемент 27, включенный между балластным резистором 10 и эмиттером выходного транзистора регулирующего элемента, параллельно опорному элементу 27 подключен резистивный делитель на резисторах 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания поддержание выходного напряжения

I обеспечивается работой измерительноусилительного узла 5 обратной связи.

Защита стабилизатора от перегрузок по току и короткого замыкания обеспечивается ограничением уровня выходного тока с помощью транзистора 12 защиты, который шунтирует составной транзистор при превышении выходным током заданного значения или нри коротком замыкании на выходе. При уст.ранении перегрузки или короткого замыкания транзистор 12 закрывается и действие защиты прекращается.

В режиме перегрузки через транзистор защиты 12 и входную цепь протекает ток, определяемый элементом 19, в качестве которого может быть использован резистор или стабилизатор тока. При переходе в режим перегрузки диод 20 закрывается, цепь отрицательной обратной связи разрывается и усилитель 26 не влияет на работу устройства в аварийном режиме. !

Включение опорного нелинейного элемента 27 предотвращает изменение порога срабатывания защиты при изменении выходного напряжения стабилизаторов в широком диапазона его изменения. При использовании данной схемы в стабилизаторе с фиксированным значением выходного напряжения нелинейный элемент можно исключить.

Ток делителя через резисторы 8 и 9 выбирается намного больше тока через резистор 7. При этом значение сопротивления резистора 8 значительно меньше значения сопротивления резистора 7.

1140107

11ри изменении температуры окружающей среды изменяется как порог отпирания транзистора 12, так и напряжение на. диоде 13, законы изменения которых можно обеспечить одинако- 5 выми при применении специальных мер, например при использовании транзисторных сборок для реализации данных элементов в виде интегральной микросхемы. Это позволяет обеспечить постоянство тока срабатывания защиты от температуры.

При изменении мощности, рассеиваемой транзистором 2, изменяется температура p --и-переходов составного транзистора, а следовательно, и напряжение на переходе база — эмиттер транзистора 2. В предлагаемом устройстве влияние данного дестабилизирующего фактора на значение тока срабатывания защиты меньше, чем в прототипе, так как напряжения на кремниевом диоде 13 и на резисторе 8 при изменении тока первого резистора

7 изменяются незначительно.

В режиме перегрузки транзистор

12 приоткрывается, выходное напряже ние резко уменьшается, что приводит к закрыванию опорного нелинейного элемента 27, уменьшению тока делителя ЗО на резисторах 8 и 9 и увеличению положительного напряжения на базе транзистора 12. Это приводит к еще большему открыванию транзистора 12 и уменьшению выходного тока через на-. грузку, которое, в свою очередь, приводит к еще большему уменьшению тока делителя на резисторах 8 и 9.

В результате этого (при напряжении дополнительного источника питания4р равного нулю) диод 13 закрывается, транзистор 12 полностью открывается за счет тока-через резистор 7 и выходной ток стабилизатора становится близким к нулю..Для обеспечения отпи- 45 рания транзистора защиты 12 составной транзистор 2 должен состоять не менее чем из двух транзисторов. Таким образом, в данном режиме устройство имеет триггерные свойства беэ дополнительных элементов памяти (триггеров, тиристоров), что обеспечивает возможность перехода схемы при отключении нагрузки в рабочий режим работы. 55

При требовании обеспечения заданного значения тока при коротком замыканин на выходе напряжение дополнительного источника 11 должно быть отрицательным. Изменяя значение напряжения, можно установить значение тока короткого замыкания в требуемом диапазоне.

В данном режиме устройство работает аналогично режиму включения срабатывания защиты, описанному выше.

Стабильность тока короткого замыкания высока и определяется теми же факторами, что и при срабатывании защиты.

Транзистор 12, шунтируя составной транзистор 2 и 3, поддерживает заданный ток короткого замыкания, определяемый напряжением источника 11. Напряжение данного источника определяет ток через резисторы 8 — 10, который в данном режиме меньше тока в рабочем режиме.

При больших напряжениях источника

11 опорный элемент 27 открывается и препятствует увеличению тока через резисторы 8 и 9.

Для предотвращения перехода стабилизатора в режим ограничения тока при включении в стабилизаторе применена схема кратковременного отключения схемы защиты при включении стабилизатора или при переходе из режима ограничения тока в рабочий режим.

При включении напряжение на конденсаторе 16 равно нулю и он заряжается через диод 15 и резистор.7.

Падение напряжения, возникающее на резисторе 7 эа счет данного тока, запирает транзистор 12 защиты на время переходных процессов в стабилизаторе. Одновременно ток заряда конденсатора 16 протекает через резистор 18, значение которого выбирается на порядок и выше значения резистора 7. По окончании заряда диод

15 закрывается и конденсатор 16 не влияет на работу схемы. Диод 17 предназначен для ускорения разряда конденсатора 16 при перегрузках.

Введенные средства позволяют повысить стабильность порога срабатывания защиты, стабильность выходного тока в режиме короткого замыкания и обеспечить надежный запуск стабилизатора.

1140107

Тирам 863 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 263/37

Ч

Филиал ППП "Патент", г. Укгород, ул . Проектная, 4

Составитель О. Овсянников Редактор Л. Пчелинская Техред M.Надь| Корректор Г. Решетник