Стабилизатор напряжения постоянного тока

ОП ИСАНЙЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Соцналистичесва Республик(4 б) Дата опубликования описания 06.10.77 Государственный комитет Соввта Миниотров СССР оо долам изооретоний в открытий(84) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания электр и радиоаппаратуры стабилизированным напряжением постоянного тока.Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий параллельный регулирующий орган и транзисторный токо- ограничитель 11),т 1 едостаток известного устройства в сложности схемы из-за использования дополнительного каскада фазоинвертора, а также слабое использование регулирующего органа.Известен также стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последовательно в выходную шину первый регулирующий транзистор с балластным резистором, соединенный через первый резистор с выводами для подключения нагрузки, второй регулирующий транзистор,аходом подключенный к выходу усилителя обратной связи, своими входами соединенного с источником опорного напряжения и измерительным элементом, и орган для заши ты от перегрузок на транзисторе 2Недостаток этого стабилизатора заключается в плохих энергетических показателяхи малой точности стабилизации.Цель изобретения - улучшение энергетических показателей и повышение точности стабилизации стабилизатора напряженияпостоянного тока.Это достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содвр жашем включенный последовательно в выходную шину первый регулирующий транзисторс балластным резистором, соединенный черезпервый резистор с выводами для подключения нагрузки, второй регулирующий тран 1 к зистор, входом подключенный к выходу усилителя обратной связи, своими входами соединенного с источником опорного напряже,ния и измерительным элементом, и органдля зашиты от перегрузок по току на трандисторе, новым является то, что база первого регулирующего транзистора соединенас коллектором транзистора органа дщзащиты и с одним из концов второго резистора, другой конец которого соединен черезтретий резистор с одним из входных выводовдля подключения питающего источника, ачерез четвертый резистор - с коллекторомвторого регулирующего транзистора, базойсоединенного с базбй указанного транзистора органа для зашиты от перегрузок по току. 5На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора напряжения постоянного тока,Стабилизатор содержит последовательный.регулирующий транзистор 1, параллельныйрегулирующий транзистор 2, транзистор 3органа для защиты от перегрузок по току,балластный резистор 4, резисторы 5, 6,7 и 8,усилитель 9 обратной связи, измерительный элемент 10, источник опорного напряжения 11, нагрузку 12 и питающий источник 1 3Ток нагрузки 12 протекает полностью через последовательный регулирующий транзистор 1 и балластный резистор 4. Крометого, через эти элементы протекает частьколлекторного тока параллельного регулирующего транзистора 2 по цепи; эмиттер-коллекторрезистор 8, Падение напряжения отэтого тока на резисторе 8 закрывает транзистор 3 органа для защиты. Другая частьколлекторного тока транзистора 2 протекает по цепи: эмиттер-коллектор, резисторы7 и б,источник 13. Любое изменение вели-чины этого тока влечет изменение величины ЗОтока базы последовательного регулируюше го транзистора 1 В случаезапирания транзистора 2 ток базы транзистора 1, опреде-,ляемый сопротивлениями резисторов 5 и 6достаточен для его насьццения при токах 35нагрузки, близких к максимальным (с учетом падения напряжения на резисторе 4).При малом токе нагрузки стабилизаторработает следующим образом.Пусть потребляемый ток резко уменьшился. В этом случае сигнал, поступающийот усилителя 9, открывает транзистор 2.В обычных параллельных стабилизаторах приращение коллвкторного тока регулирующегоэлемента было бы таким, чтобы ток, протекающий через балластный резистор 4, неизменился. Только в этом случае не изменилось бы напряжение на нагрузке.В данном стабилизаторе увеличениеколлекторного тока транзистора 2, кромеукаэанного действия, приведет к уменьшению тока базы транзистора 1 (эа счетроста падения напряжения на резисторе 5).Это приводит к увеличению .сопротивления транзистора 1, т,е. к увеличению общего балластного сопротивления относительно параллельного регулирующего транзистора 2. В связи с этим для поддержания нанагружв неизменного напряжения коллекторный ток транзистора 2 возрастает значитель-Ю но, КПД стабилизатора будет довольно большим.Таким образом, при малых токах нагрузки основная мощность при регулировании выделяется на последовательном транзисторе 1. Однако эта мощность невелика, так как на суммарное значение тока нагрузки и тока параллельного регулирующего транзистора незначительно.При большом токе нагрузки стабилизатор работает следующим образом, Пусть гок, потребляемый нагрузкой, резко возрос. В известных схемах параллельных стабилизаторов это привело бы, к запиранию регулирующего транзистора с тем, чтобы суммарный ток, протекающий через балластный резистор, остался неизменным. При этом коллекторный ток транзистора 2 должен резко уменьшиться.С уменьшением коллекторного тока транзистора 2 уменьшается падение напряжения на резисторе 5. Это приводит к приогкрыванию последовательного транзистора 1 и, следовательно, к уменьшению суммарного балластного сопротивления относительно параллельного транзистора 2 (это сопротивление складывается из сопротивления резистора 4 и сопротивления перехода коллекторэмиттвр транзистора 1). В связи с этим напряжение на выходе стабилизатора остается неизменным как за счет уменьшения тока параллельного транзистора 2, так и за счет снижения величины балластного сопротивле ния. Так как с ростом тока нагрузки падение напряжения на транзисторе 1 уменьшается (до долей вольта)мощность, рассеиваемая на коллекторе, невелика.Таким образом, в любом режиме работы на транзисторах 1 и 2 выделяется значительно меньшая мощность по сравнению с известными схемами компвнсационныхстаблизаторов. Это способствует увеличению КПД и повышению надежности работы стабилизатора.При коротких замыканиях в нагрузке гребувтся защитить лишь последовательный регулирующий транзистор 1, Такая защита осуществлена с помощью транзИстора 3. При коротком замыкании на выходе стабилизатора транзистор 3 выходит в режим насыщения, при этом его переход коллектор- . эмиттер шунтирует цель базового тока транзистора 1 и выключает ее.ф ормула изобретенияСтабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последователь570043 остави Е. Полионов Редак ед Подписноевета Министрооткрьггийнаб, д 4/5 5 аз 3054/4 БНИ 1 ПИ Г Тираж арственногомнтет по делам изобретений035, Москва, Ж-З 5, Раушская нлиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная но в выходную шину первый регулирующий транзистор с балластным резистором, соединенный через первый резистор с выводами для подключения нагрузки, второй регулирующий транзистор, входом подключенный к выходу усилителяобратной связи, своими входамн соединенного с источником опорного напряжения и измерительным элементом, и орган для зашиты от перегрузок по току на транзисторе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения енергетнческих показателей н повышения точности стабилизации, база первого регулирующего транзистора соединена с коллектором транзистора органа для защиты и с одним из кон 1 цов второго резистора, другой конец которого ; соединен через третий резистор с одним из вкодйых выводов для подключения питающего источника, а через четвертый резистор - с коллектором второго регулирующего транзисторе, базой соединенного с бабой укаэанного транзистора органа для зашиты от перегрузок потоку.Источники информации, принятые во внимание при экспертиэеф1, Авторское свндетельство СССР % 203007, кл. 0 05 Р 1/60, 1967.2. Карпов В. И. Полупроводниковые к омпенсационныестабилнэаторы напряжения и тока. М., Энергияф с. 64-67. ль С. Ситко актаКорректор .Л. Неб