Стабилизатор постоянного напряжения

Стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СЬюэ Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.09.79 {21) 2821031/24-07 (51)М. Кп. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 1506.81, Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 15. 06. 81 (53) УДК 621. 316. . 722. 1 (088.8) (72) Автор изобретения

Р.Г. Константинов (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания различного назначения, например в высоковольтных источниках питания.

Известен стабилизатор напряжения, в котором регулирующий орган (РО) выполнен путем последовательного соединения регулирующих транзисторов, а сглаживающий фильтр выполнен секционированным, отводы от которого через вентили связаны с точками соединения регулирующих транзисторов.

Выравнивание напряжений на регулирующих транзисторах, в рабочем режиме осуществляется путем выбора величины напряжения дополнительных источников питания, от которых осуществляется питание управляющих цепей регулирующих транзисторов. При коротком замыкании нагрузки все транзисторы РО надежно запираются, а напряжение на каждом из них становится равным напряжению на соответствующей секции сглаживающего фильтра (1 ).

Недостаток данного стабилизатора состоит в наличии дополнительных источников питания и развязывающих диодов, в необходимости секционирования сглаживающего фильтра. г

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является. устройство содержащее РО, состоящий из N последовательно соединенных транзисторов, резисторный делитель напряжения из N звеньев, подключенный параллельно РО, и схему сравнения с усилителем обратной связи (УОС), соединенным выходом с управляющим переходом первого транзистора РО. Для равномерного распреде-ления напряжений между регулирующими транзисторами отводы от промежуточных точек делителя подключены к ба15 зам транзисторов РО (2).

Такой стабилизатор отличается простотой, однако для равномерного распределения напряжений на регулирующих транзисторах в рабочем режиме

20 через делитель необходимо пропускать относительно большой ток (примерно на порядок больше, чем максимально возможный ток в базах транзисторов

РО), что ухудшает параметры стабилизатора и снижает возможный диапазон изменений токов нагрузки, так как при токах нагрузки, меньших по величине тока делителя, происходит срыв стабилизации. Кроме того, 30 =хема стабилизатора не обеспечивает

838677

50 надежную защиту регулирующих транзисторов при коротком замыкании нагрузки, так как в этом случае даже при наличии устроистна защиты закрытие первого транзистора PO не приводит к закрытию других транзисторов, т.е. не происходит равномерного распределения напря>кений между транзисторами РО, что может привести к вы ходу стабилизатора из строя.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем обеспечения форсированного выключсния всех транзисторов РО и равномерного распределения напряжений между ними при коротком замыкании со стороны нагрузки, а также расширение области применения путем обеспечения возмо>кности его использования при более широком диапазоне токов нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе, содержащем

;РО из и последовательно соединенных транзисторов, многозвенныи делитель напряжения, включенный параллельно

РО, и схему сравнения с УОС, выходом подключенную к управляющему электроду первого регулирующего транзистора, указанный делитель выполнен из 2г>-1 звеньев и имеет 2N — 2 отвода от точек соединения соответствующих звеньев, причем отводы от точек соединения каждого из четных звеньев, начиная со второго,.с предшествующим ему нечетным звеном последовательно подключены к базе каждого из регулирующих транзисторов, начиная со второго, а отводы от точек соединения тех же четных звеньев с последующими нечетными — соответственно к эмиттеру каждого из упомянутых регулирующих транзисторов.

При этом все нечетные звенья делителя напряжения могут быть выполнены н виде цепочки из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, а все четные- образонаны диодами, включенными н проводящем направлении по отношению к напряжению на РО.

На чертеже приведен вариант принципиальной электрической схемы предложенного стабилизатора с РО на трех транзисторах.

Стабилизатор содержит основной 1 и дополнительный 2 источники питания, PO на транзисторах

3-5, включенных последовательно между основным источником питания и нагрузкой 6, схему 7 сравнения с

УОС, входом подключенную к за>кимам нагрузки, а выходом — к базе транзистора 3, устройство 8 защиты на транзисторе 9 с резистивным датчиком 10 тока, включенным между эмиттером транзистора 3 и нагрузкой. УОС выполнен по дифференциальной схеме на транзисторах 11 и 12 с питанием от дополнительного источника 2 через резистор 13. Резисторы 14 и 15 в базовых цепях транзисторов 4 и 5 задают начальное смещение этих транзисторов. Параллельно РО включен многозвенный делитель напряжения. Нечетные звенья делителя выполнены в .виде цепочки из последовательно соединенных резисторов 16-18 с соответ— ствующими стабилитронами 19-21, а а четные звенья образованы диодами

22 и 23. Промежуточные отводы делителя последовательно подключены к базе транзистора 4, к точке соединения эмиттера транзистора 4 с коллектором транзистора 3, к базе транзистора 5, к точке соединения эмит— тера транзистора 5 с коллектором транзистора 4.

Стабилизатор работает следующим образом.

При включении питания все транзисторы РО открыты путем подачи смещения через резисторы 13 — 15.Когда напряжение на нагрузке 6 достигнет заданной величины, усилитель 7 призакрывает транзистор 3 (при этом транзисторы 4 и 5 еше находятся в состоянии насыщения) . По мере даль— неишего нарастания входного напряжения растет напряжение на переходе "коллектор-эмиттер" транзистора

3 и, когда это напряжение достигает величины напря>кения пробоя стабилитрона 19, через элегленты 22, 16, 19 начинает протекать ток, в результате чего напряжение на диоде 22, нклю— ченном параллельно переходу "базаэмиттер" транзистора 4, изменяется, и последний, а за ним и транзистор

5 призакрываются. С этого момента возрастает напряжение на транзисторах 4 и 5, а напряжение на транзисторе 3 остается неизменным, примерно равным напряжению пробоя стабилитрона 19. При максимальной величине входного напря>кения на транзисторах 3-5 устанавливается напряжение, равное напряжению пробоя соответствующих стабилитронов 19-21.

Отличительная особенность в работе предложенного устроистна по сравнению с известным состоит в следующем. В известном устройстве для удовлетворительного выраннивания напряжений между регулирующими транзисторами необходимо, чтобы ток через резистивный делитель был примерно на порядок больше максимального рабочего тока базы регулирующих транзисторов. В предложенном устройстве резисторы 14 и 15 выбираются из условия, чтобы ток через них был равен максимальной величине тока базы регулирующих транзисторов, а ток через многозвенныи делитель в рабочем режиме не превышает этои ве> инины. Следовательно, в предложенйог> устрзйстве величина тока чере: дели;ель,шун838677

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Японии М 52-44425, кл. 58Н 161,9. Изобретения в СССР и

4О за рубежом. Вып. 103, 1" 7, 1978.

2. Источники электропитания на полупроводниковых прибсрах. Под ред.

Додика С.Д. и Гальперина E.È. М., "Советское Радио", 1969, c. .347, 45 рис. Ч11.8. тирующий РО, может быть уменьшена в несколько раэ.

При работе стабилизатора в ре;;.име короткого замыкания со стороны нагрузки (аварийный режим) срабатывает устройство защиты 8, закрывая (призакрывая) транзистор 3. Одновремен-! но возрастает ток череэ многозвенный делитель и падением напряжения на диодах 22 и 23 транзисторы 4 и 5 полностью закрываются.

Напряжение на РО возрастает на величину выходного напряжения и это дополнительное приращение напряжения распределяется между транзисторами 3-5 пропорционально величинам сопротивлений 16-18.

Выбирая нужный тип стабилитронов 19-21 и величину резисторов

16-18, можно с любой точностью выравнять напряжения на транзисторах .РО или распределить их в необходимой пропорции. В отличие от известного устройства в предложенном все транзисторы РО закрываются одновременно с закрытием первого транзистора, вход которого подключен к выходу устройства защиты, что обеспечивает защиту стабилизатора без значительного усложнения его схемы.

В предложенном устройстве могут быть использованы и другие схемы УОС, а также любое устройство защиты, обеспечивающее подачу запирающего напряжения на базу первого транзистора

PO при коротком замыкании со стороны нагрузки. Устройство может быть выполнено без дополнительного источника питания и без устройства защиты, если необходимость в них отсутствует.

Резисторы смещения могут быть подключены к коллекторам соответствующих транзисторов. В делителе вместо диодов 22, 23 могут быть использованы резисторы.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий орган из N последовательно соединенных регулирующих транзисторов,включенныи в силовую цепь последовательно с нагрузкой, многозвенный делитель напряжения, включенный параллельно регулирующему органу, и схему сравнения с усилителем обратной связи, выходом подключенную к управляющему электроду первого регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения путем обеспечения возможности работы при более широком диапазоне токов нагрузки, делитель выполнен из 2N — 1 звеньев и имеет 2N-2 отвода от точек

15 соединения соответствующих звеньев, причем отводы от точек соединения каждого из четных звеньев, начиная со второго, с предшествующим ему нечетным звеном последовательно подключены к базе каждого из регулирующих транзисторов, начиная со второго, а отводы от точек соединения тех же четных звеньев с последующими нечетными — соответственно к змиттеру каждого из упомянутых регулирующих транзисторов.

2. Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю щ и .й с я тем, что все нечетные звенья делителя напряжения выполнены в виде цепочки из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, а все четные — образованы диодами, включенными в проводящем направлении по отношению к напряжению на регулирующем органе.

838677

Составитель B. Полякова

Техред A.. Ъабинед Корректор O. Билак

Редактор П. Коссей

Заказ 4445/72

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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