Полупроводниковый стабилизатор напряжения постоянного тока

Полупроводниковый стабилизатор напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()653608

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 25.01.77 (21) 2446188/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.03. 79, Бктллетень № 11

Дата опубликования описания 28.03.79 (51) М. Кл, G 05 л 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК6.21.316. . 722. 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Морозов, В. И. Сенько, В. В. Трифонюк и Г. Ф. Трифонюк

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СТДБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к радиотехнической и электротехнической промышленности, а именно к устройствам стабилизации постоянного напряжения, и может быть использовано в качестве стабилизатора постоянного напряжения источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны схемы стабилизаторов напряжения с блоками для защиты от токов перегрузки и короткого замыкания со стороны нагрузки (1). Все эти схемы блоков для защиты различаются точностью срабатывания, быстродействием, сложностью устройства, характером исполнительного элемента и другими параметрами, однако все они имеют один общий признак, заключающийся в том, что воздействующий фактор определяется током нагрузки, а датчиком тока является активное сопротивление (шунт), последовательно включенное в выходную шину стабилизатора в цепь всего тока нагрузки.

Мощность потерь в шунте, снижающая

КПД стабилизатора в целом, определяется в этом случае выражением:

Рдов = Щ.г, (1) где 1„— ток в цепи нагрузки стабилизатора.

Для стабилизаторов средней и большой мощности эта величина может достигать значительных значений.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является полупроводниковый стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательно включенный в выходную шину регулирующий транзистор, измерительно-усилительный блок, входом подключенный к выходным выводам, и блок для зашиты, выполненный на маломошном транзисторе и туннельном диоде (2).

Недостатком известного стабилизатора напряжения с блоком для защиты является снижение КПД стабилизатора. Данное обстоятельство обусловлено тем, что датчик тока нагрузки включен последовательно к выходной шине стабилизатора (в цепь всего

20 тока нагрузки) и мощность потерь на нем также определяется выражением (1) . Кроме того, включение датчика тока в выходную шину стабилизатора увеличивает его выходное сопротивление, 653608

2О

Формула изобретения

Целью изобретения является увеличение

КПД стабилизатора при высоком быстродействии и упрощении блока для защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковом стабилизаторе напряжения постоянного тока (2) туннельный диод включен в базовую цепь регулирующего транзистора и катодом подключен к эмиттеру маломощного и-р-и транзистора и выходу измерительно-усилительного блока, а анод через дополнительно введенный кремниевый диод соединен с базой маломощного и-р-и транзистора, коллектор которого подключен к одному из выходных выводов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема полупроводникового стабилизатора напряжения постоянного тока.

Схема стабилизатора состоит из измерительно-усилительного блока на транзисторе

1 с резистором коллекторной нагрузки 2, в эмиттерную цепь которого включен стабилитрон 3, а в базу — делитель напряжения на резисторах 4 и 5, регулирующего транзистора 6 и блока для защиты. В качестве датчика тока блока для защиты, производного от тока нагрузки (в данном случае это базовый ток регулирующего транзистора) используется туннельный диод 7 включенный непосредственно в базу транзистора 6. Одновременно анод туннельного диода через кремниевый диод 8 подсоединен к базе маломощного п-р-и транзистора 9, который в исходном соотоянии заперт благодаря наличию резистора 10, резистор 11, Стабилизатор работает следующим образом.

В номинальном режиме работы (ток нагрузки не превышает тока перегрузки) рабочая точка туннельного диода 7 находится на туннельной ветви вольт-амперной характеристики с положительным сопротивлением и падение напряжения на туннельном диоде незначительно. Зтого напряжения недостаточно для отпирания диода 8, вследствие чего транзистор 9 находится в закрытом состоянии и не оказывает влияния на работу регулирующего транзистора 6.

При увеличении тока нагрузки ток базы регулирующего транзистора 6, а следовательно, и ток туннельного диода 7 возрастают и при достижении током базы величины 1 туннельного диода его рабочая точка переходит на диффузионную ветвь вольт-амперной характеристики. Падение напряжения на туннельном диоде 7 и ток диода 8 резко возрастают в результате чего транзистор 9 открывается. При этом шунтируется участок эмиттер-база регулируюгцего транзистора 6, который закрывается и ограничивает потребляемый ток. Аналогично работает схема блока для защиты при коротком замыкании нагрузки.

S0

4

Как следует из работы схемы величина тока нагрузки, при котором срабатывает блок для защиты, определяется величиной тока туннельного диода 7 и коэффициентом передачи тока без регулирующего транзистора. Следовательно, выбор туннельного диода в каждом конкретном случае регламентируется назначением полупроводникового стабилизатора напряжения, Для точной установки величины тока перегрузки следует предусмотреть возможность его регулировки в некоторых пределах. Это достигается включением параллельно туннельному диоду резистора 11, изменяющего величину 1 аис общей вольт-амперной характеристики такого параллельного включения. Наличие кремниевого диода 8 обеспечивает релейный характер перехода маломощного и-р-и транзистора в насыщенное состояние.

При устранении перегрузки схема стабилизатора автоматически возвращается в рабочее состояние и отключение источника входного напряжения не требуется.

Поскольку датчик тока в предлагаемом блоке для защиты включен в цепь базы транзистора и связь тока базы 1а с током нагрузки 1„, определяется выражением

1 = 1 ф, где,9 — коэффициент передачи по току регулирующего транзистора, то мощность потерь по сравнению с известным устройством уменьшается примерно в 8 раз.

Полупроводниковый стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательно включенный в выходную шину регулирующий транзистор, измерительно-усилительный блок, входом подключенный к выходным выводам, и блок для защиты, выполненный на маломощном транзисторе и туннельном диоде, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД стабилизатора при высоком быстродействии и упрощении блока для защиты, туннельный диод включен в базовую цепь регулирующего транзистора и катодом подключен к эмиттеру маломощного и-р-и транзистора и выходу измерительно-усилительного блока, а анодом через дополнительно введенный кремниевый диод соединен с базой маломощного и-р-п транзистора, коллектор которого подключен к одному из выходных выводов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карпов В. И. Устройства зашиты полупроводниковых стабилизаторов от перегрузки и их классификация, Сб. статей под ред.

Федотова Я. А. «Полупроводниковые приборы и их применение», Вып. 11. — М., 1964, с. 258.

2. Авторское свидетельство СССР № 190432, кл. G 05 F 1/56, 1963.

653608 аых

Составитель С. Горбачева

Редактор Д. Мепуришвили Техред О. Луговая Корректор Д. Мельниченко

Заказ 1289/35 Тираж 1014 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыл ий

I I 3035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

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