Стабилизатор постоянного напряжения
Патент 941966
Авторы
Классы МПК
Стабилизатор постоянного напряжения
Иллюстрации
Реферат
Союз Советски к
Социалистические
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii941966 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 16.10. 78 (21) 2673657/24-07 (51)М. Кл.
G 05 F 1/56 с прнсоелннением заявки М
1Ъвудврствеввы1 квинтет
СССР ао далем кзабретеикй к атерыткЯ (23) Приоритет
Опубликовано 07. 07. 82, Бюллетень М 25
Дата опубликования описания 07.07.82 (53) УДК 621. 316.
° 722 1(088.8) Е.Л.Кантор и В.В.Ланцов .: ".:ю:;т е (Всесоюзный научно-исследовательский и к нстр1екторский институт научного приборостроения (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (51т) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания устройств автоматики, вычислительной и измерительной техники, радио" электроники.
Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, коллектор-эмиттерный переход которого эашунтирован последовательной цепочкой из резистора и транзистора, и вспомогательные узлы Г1) .
Однако в этом стабилизаторе при повышении тока регулирующего транзис"т5 тора сверх установленной предельно допустимой величины регулирующий транзистор шунтируется, что снижает мощность, рассеиваемую на нем. Кроме того, по существу контролируется го перегрузка регулирующего транзистора только по току, что позволяет при" менять стабилизаторы при регулировании тока нагрузки, но исключает возможность применения при широких пределах регулирования выходного напряжения, когда перегрузка регут1ирующего транзистора по мощности может быть вызвана большим напряжением на нем, поскольку в этом случае распределение мощности между регулирующим транзистором и автоматическим шунтом нарушено.
Известен также стабилизатор пос" тоянного напряжения, содержащий последовательный регулирующий транзистор, в коллекторную цепь которого включен допрлнительный узел, состоящий из двух параллельно соединенных элементов: элемента, на котором падает избыток напряжения (резистор или стабилитрон и т.п.) и переключающего элемента (транзистор, реле и др.), а также вспомогательные узлы 12), Однако при повышении напряжения на регулирующем транзисторе сверх установленного максимально допусти3 91 мого уровня переключающий элемент включает последовательно с регулирующим транзистором элемент, на котором падает избыток напряжения, что снижает мощность, рассеиваемую на . рсгулирующем транзисторе. При этом контроль перегрузки регулирующего транзистора только по напряжению, позволяющий применять такие стабилизаторы при регулировании выходного напряжения, исключает возможность их применения при широком диапазоне регулирования тока нагрузки, когда перегрузка регулирующего транзистора по мощности может быть вызвана большим током через регулирующий транзистор, поскольку при этом будет нарушено распределение мощности между регулирующим транзистором и дополнительным узлом, Кроме того, в таком стабилизаторе при использовании в качестве переключающего элемента транзистора необходим дополнительный источник, не соединенный с общей ши.ной, что усложняет стабилизатор, а при использовании в качестве этого элемента электромеханического реле снижается надежность.
Отмеченные недостатки сужают области применения обоих стабилизаторов, значительно ограничивая допустимые пределы регулирования выходного напряжения и тока нагрузки стабилизатора, усложняют их схемы и снижают надежность работы.
Наиболее близким к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин, цепь обратной связи, включенную между выходным выводом стабилизатора и управляющим входом регулирующего транзистора, и последовательную цепочку из резистора и коллектор-эмиттерного перехода транзистора, причем свободный зажим резистора указанной цепочки соединен с входным силовым зажимом регулирующего транзистора (3 ).
К недостаткам известного стабилизатора относятся узкие пределы pery" лирования выходного напряжения и тока в нагрузке, поскольку разгрузка регулирующего транзистора по мощности начинается при повышении тока в нагрузке сверх максимального допус-. тимой величины, а далее осуществляется пропорционально напряжению, а не
llo мощи> ти на регулирующем транзис"
1966 4 регулирующего транзистора, при этом эмиттер регулирующего транзистора через вновь введенный диод соединен с выходным выводом стабилизатора.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.
Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, цепь 2 обратной связи, последовательную цепочку из резистора 3 и транзистора 4, вспомогательную цепочку из последовательно соединенных резистора 5 и диода
6, точка соединения которых через ограничительный резистор 7 подключена к базе проходного транзистора 8, и диод 9, включенный между эмиттером регулирующего транзистора 1 и выходным выводом стабилизатора.
Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом, 50
5S торе, низкая надежность, обусловленная принципиальной необходимостью применения в рассматриваемой схеме переключающего устройства с большим числом коммутируемых цепей, имеющих высокое сопротивление изоляции друг относительно друга и относительно цепи управления, что в схеме рассматриваемого назначения практически может быть достигнуто применением электромеханического реле, имеющего низкую надежность; необходимость применения большого числа элементов и дополнительно двух источников опорного напряжения, что усложняет схему.
Цель изобретения - расширение пределов регулирования выходного напряжения и тока нагрузки, повышение надежности и упрощение схемы стабилизатора.
Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения введены вспомогательная цепочка из последовательно соединен25 ных резистора и диода и проходной транзистор, причем указанная вспомогательная цепочка подключена параллельноо коллектор-эмиттерному переходу регуФ рующего транзистора, точка соединения резистора и диода этой
30 же цепочки через вновь введенный ограничительный резистор подключена к базе проходного транзистора, эмиттер которого соединен с базой транзистора упомянутой последовательной цепочки, а коллектор - с коллектором
Можно доказать, что ток базы проходного транзистора 8
Igg=СРр
1 где С = - постоянный коэффиIg 5
941966. 6 ты,существенно снижающие надежность, в устройстве отсутствуют. Устройство не содержит также каких-либо дополнительных источников питания, в том числе дополнительных опорных источников.
О
5 циент;
Ррт " мощность, рассеиваемая на регулирующем транзисторе 11
- тепловой токь
- сопротивление резистора 5, Таким образом, ток базы транзистора 8 и, соответственно, ток его 15 эмиттера пропорционален мощности на регулирующем транзисторе 1. Поскольку ток базы транзистора 4 является током эмиттера транзистора 8, то коллекторный ток транзистора 4, яв- m ляющийся разгрузочным током регулирующего транзистора 1, также пропорционален мощности P . Назначение резистора 7 - ограничение тока базы
-транзистора 8. Следовательно, раз- 2s грузка регулирующего транзистора 1 осуществляется пропорционально мощности на нем, обеспечивая этим работу стабилизатора в широком диапазоне регулирования выходного напряжения
U>b+ тока нагрузки ?И при минимальной мощности на регулирующем транзисторе 1. Действительно, при регулировании Б ь1 посредством изменения параметров цепи 2 обратной связи напряжение на регулирующем транзисторе
1 изменяется в соответствии с выражением БРт = ц х - УЕьх1 где g щ - выходное напряжение. Ток через регули рующий транзистор 1 I рт = I< . При уменьшении U
Р = Бр - 1 растет, что приводит к пропорциональному увеличению тока через автоматический аунт (транзистор
43
4 и резистор 31 и -в конечном итоге обеспечивает поддержание на регулирующем транзисторе Т достаточной малой мощности, независимо от U b+>
I . Предлагаемое устройство содержит ,50 существенно меньше елементов, чем известное, что его упрощает, а электромеханическое реле или другие элеменФормула изобретения
Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный в одну из силовых шин, цепь обратной связи, включеннуб между выходным выводом стабилизатора и управляющим входом регулирующего транзистора, и последовательную цепочку из резистора и коллектор-эмиттерного перехода транзистора, причем свободный зажим резистора указанной цепочки соединен с входным силовым зажимом регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов регулирования выходного напряжения и тока нагрузки, повышения надежности и упрощения схемы, в него введены вспомогательная цепочка из последовательно соединенных резистора и диода и проходной транзистор, причем указан ная вспомогательная цепочка подключена параллельно коллектор-эмиттер" ному переходу регулирующего транзистора, точка соединения резистора и риода этой же цепочки через вновь введенный ограничительный резистор подключена к базе проходного транзистора, эмиттер которого соединен с базой транзистора упомянутой последовательной цепочки, а коллектор - с коллектором регулирующего транзистора, при этом эмиттер регулирующего транзистора через вновь введенный диод соединен с выходным выводом стабилизатора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
l. Авторское свидетельство СССР
11 396677, кл. G 05 F 1/56, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР
1 323770, кл. G 05 Г 1/56, 1971.
3. Авторское свидетельство СССР
N 347864, кл. G 05 F l/56, 1970.
941966
Составитель С ° Ситко
ТехредЛ. Пекарь
Редактор Л,Лукач
Корректор И,Муска
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 4838/37 Тираж 914- Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, 111"35, Раушская наб., д. 4/5