Стабилизатор постоянного напряжения

Стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>983683 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02. 07. 81(21) 3310772/24-07 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 23.1282- Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23 ° 12 ° 82

Р1 М Кп з

G 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 6 21. 316 ° . 722. 1 (088.8) С. А. Саар, Р. Э. Сульг, Э. p,: Круусе и Т.: A. игас ( (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ венно (2).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве двухполярного стабилизированного источника постоянного напряжения в различной радиотехнической аппаратуре.

Известен стабилизатор с защитой от перегрузок и коротких замыканий с элементами, чувствительными к перегрузкам (1 ).

Недостатком таких стабилизаторов является малая надежность из-за большого количества используемых элементов.

Наиболее близким по технической сущности является стабилизатор постоянного напряжения с симметричным относительно общей шины выходом, содержащий мостовую схему со стабилитронами в двух противоположных плечах и с резисторами в двух других плечах, два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых объединены и подключены к клемме для подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы одного и другого операционных усилителей подсоединены к аноду одного и к катоду другого стабилитрона соответстНедостатком этого устройства является его малая надежность из-за отсутствия защиты устройства от перегрузок и коротких замыканий.

Цель изобретения — повышение на-. .дежности устройства путем ограничения выходного тока при перегрузках.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения введены первый и второй узлы ограничения тока, подключенные входом и выходом соответственно между выходом и инвертирующим входом одного и другого операционных усилителей, вход регулирования тока и вход питания каждого узла ограничения тока подключены к выходным и входным клеммам питания положительной и отрицательной полярности соответственно, при этом питание опера" ционных усилителей осуществляется с выходных клемм положительной и отрицательной полярности соответственно.

На фиг. 1 изображена блок-схема стабилизатора напряжения; на фиг. 2— электрическая схема стабилизатора напряжения с узлом ограничения тока, выполненная на комплементарной паре

30 транзисторов.

983683 (та били 3 а JÎ » постоянного напр яже-1 ния выполнен на основе мостовой схемы, содержащей в двух противоположных плечах стабили;роны 1 и 2 (фиг.1) а в двух плечах. — резисторы 3 и 4.

Стабилизатор содержит также два операционных усилителя 5 и б, инвертирующий вход первого из которых (5)

:осдипен с анодом стабилитрона 1 и выходной клеммой 7 узла ограничения тока, а инвертирующий вход усилителя 6 с катодом стабилитрона 2 с выходной клеммой 9 узла 10 ограничения. Соединенные инвертиру>ощие входы усилителей 5 и б введены на клемму 11 подключения управляюцего напряжения. Выход усилителя 5 соединен с входной клеммой 12 узла 8 ограничения тока, а выход у " 6 с входной клеммой 13 узла 10 ограничения тока. Клемма 14 входа регулирования тока узла 8 ограничения тока подключена к выходной клемме 15 положительной полярности, а клемма 16 регулирования тока и узла 10 ограничения тока подключена к выходной клемме 17 Отрицательной полярности.

Питание устройства осуществляется через клеммы 18-20., узел 8 ограничения тока содержит комплементарну>о пару транзисторов

21 и 22, эмиттеры которых соединены вместе, и резистор 23, подкл>оченный между эмиттером и базой транзистора 22. База транзистора 21 подключена к входной клемме 12 узла 8 ограничения тока, а коллектор подключен к клемме 18 питания. Ваза трачзистора 22 подключена к входной клемме

14 регулирования тока, а коллектор к выходной клемме 7 узла 8 регулирования тока.

Используемые операционные усилители 5 и 6 охвачены глубоко отрицательной обратной связью и поэтому для упрощения анализа можно считать, что напряжения обоих входов усилителей фактически равные, отличаются друг от друга пренебрежимо мало. При положительном потенциале клеммы 11 относительно общей шины 20 усилитель

5 функционирует как повторитель со смещением выхода на спад напряжения стабилитрона 1. Выходное напряжение усилителя 5,положительное относительно напряжения клеммы 11, поступая через узел 8 ограничения тока на неинвертируюций вход усилителя б, вызывает изменение выходного напряжения усилителя 6 в отрицательном направлении до тех пор, пока не сработает отрицательная обратная связь усилителя б через стабилитрон ? и узел 10 ограничения тока.

Выходные напряжения усилителей

5 и б, т.е. напряжения клемм 15 и 17, отличаются от напряжения клеммы 11 соответственно на величину спада на5

З,э

55 пряжения стабилитрона 1 плюс почти отсутствующие. напряжения некомпенсации усилителя 5 и на величину спада напряжения стабилитрона 2 плюс напряжение некомпенсации усилителя 6.

При отрицательном напряжении клеммы 11 относительно общей шины 20 стабилизатор работает аналогично усилители 6 по схеме повторителя со смещением выхода на спад напряжения стабилитрона 2.

Таким образом, напряжения клемм

15 и 17 контролируют с большой точностью управляющее напряжение клеммы 11.

Высокая точность контроля объясняется постоянством рабочих токов стабилитронов 1 и 2 при значнтельных изменениях управляющего напряжения клеммы 11 и выходных токов усилителей 5 и 6, так как спады напряжения на резисторах 3 и 4 и на узлах ограничения тока постоянны, постоянны и определенные или рабочие токи стабилитронов 1 и 2.

При увеличении выходного тока стабилизатора выше предназначенного предела до короткого замыкания срабатывают узлы 8 и 10 ограничения тока. В этом случае стабилитроны зашунтируются узлом ограничения тока. Потенциал на инвертирующем входе усилителя 5 несколько поднимается и потенциал на выходе усилителя 5 опускается, в связи с чем прекрац|ается подача питающего напряжения через клеммы 18, а потенциал на инвертирующем входе усилителя б несколько уменьшается и потенциал на выходе усилителя б поднимается, в связи с чем прекращается подача питаюцего напряжения через клеммы 19, а также снимается напряжение с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора, в связи с чем снимается питающее напряжение усилителей 5 и 6, которое осуществляется с выходных клемм 15 и 17 còàáèëèçàòoðà.

На фиг, 2 при нормальной работе схемы положительный потенциал выхода усилителя 5 открывает транзистор 21, так как потенциал базы транзистора

22 сдвинут в отрицательном направлении относительно эмиттера за счет падения напряжения на стабилитроне 1, то транзистор 22 закрыт и ток протекает через резистор 23, который определяет ток ограничения и который можно рассчитать по формуле; - б 3

К = где 0 . — напряжение между базой и эмиттером транзистора 22, т.е. приблизительно 0,60,7 В, 1 — требуемый ток ограничения.

При увеличении выходного тока стабилизатора вьпае требуемого потенциал базы транзистора 22 будет отрицатель983683 нее потенциала эмиттера. Транзистор

22 открывается и стабилитрон 1 зашунтируется резистором 23, а также отключается выходное напряжение стабилитрона с клеммы 15. Потенциал на инвертирующем входе усилителя несколько 5 поднимается, вследствие чего выходной потенциал усилителя 5 опускается, транзистор 21 закрывается и отключается питание схемы от .клеммы 18.

Узел 10 ограничения тока работает 10 аналогично описанной работе узла 8 ограничения тока. При отключении напряжения с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора отключается и питание усилителей 5 и б. 15

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напря- ъо жения с симметричным относительно ,общей шины выходом, содержащий мост со стабилитронами. в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых объединены и подключены к клемме для подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы одного и другого операционного усилителя подсоединены к аноду одного и к катоду другого стабилитрона соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения выходного тока при перегрузках, в него введены первый и второй узлы ограничения тока, подключенные входом и выходом соответственно между выходом и инвертирующим входом одного и другого операционных усилителей, вход регулирования тока и вход питания каждого узла ограничения тока подключены к выходным и входным клеммам питания положительной и отрицательной полярности соответственно, при этом питание операционных усилителей осуществляется с выходных клемм положительной и отрицательной полярности соответственно.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в каждый узеЛ ограничения тока введена комплементарная пара транзисторов, эмиттеры которых объединены, причем между эмиттером и базой одного транзистора подключен резистор, коллектор другого транзистора подключен к входной клемме, а база — к входу узла ограничения тока, причем коллектор первого транзистора подключен к выходу узла ограничения тока, а база — к входу регулирования тока.

Источники инФормации„ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 658544, кл. G 05 F 1/58, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 445037, кл. G 05 F 1/56, 1972.

983683

Фиг 2

Составитель С. Горбачева

Редактор A. Козориз ТехредМ.Гергель Корректор В. Прохненко

Заказ 9922/57 Тираж 914 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