Стабилизатор напряжения с самозащитой

(51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБ К АВТ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССР М 584300, кл. С 05 Г 1/58, 1977.2. Авторское свидетельство СССР й 519690, кл. С 05 Г 1/58, 1976. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С САМОЗАЩИТОЙ, содержащий последовательный транзисторный регулирующий элемент, включенный в силовую шину, управляющий вход которого через первый резистор подключен к коллектору транзистора усилительного каскада, подключенного входом через второй резистор к выходу усилителя обратной связи с входными цепями, подключенными к выходным клеммам стабилизатора и генератор запуска, о т л и ч а ющ и .й с я тем, чфо, с целью повышения КПД и надежности, генератор за"пуска выполнен на двух транзисторахразного, типа проводимости, при этомбаза первого транзистора подключенак одному выводу времязадающего конденсатора и к средней точке резистивного делителя напряжения, включенногомежду входными клеммами стабилизатораа коллектор соединен с базой второготранзистора, подключенного эмиттеромк входной силовой клемме стабилизатора и силовому входу транзисторногорегулирующего элемента, .а.коллекто"ром к другому выводу времязадающегоконденсатора и через резистор к эмит.теру первого транзистора, причем точ.ка соединения эмиттера первого транзистора и упомянутого резистора присоединена к входу питания усилителяобратной связи, подключенного к выходной силовой клемме стабилизатораи силовому выходу транзисторногорегулирующего элемента через введенный диод, включенный в проводящемнаправлении,10167 Изобретение относится к электро.технике, в частности к стабилизацииисточником питания с непрерывным илиимпульсным регулированием, и можетбыть использовано для питания раз"личной радиоэлектронной аппаратуры.Известен стабилизатор напряженияс самозащитой, содержащий транзистор"ный регулирующий элемент, включенныйв силовую шину, усилитель обратной 1 Освязи, подключенный входом питания квыходной клемме стабилизатора черездиод в проводящем направлении, а вы.ходом к управляющему входу транзисторного регулирующего элемента, и генератор запуска на двухбазовом диоде,выход которого через диод соединен свходом питания усилителя обратнойсвязи Г 1,Недостатками указанного устройства являются низкие КПД и надежность.Низкий КПД стабилизатора обусловленработой генератора запуска в режименепрерывной генерации импульсов и внормальном и в аварийном режимах. 25Низкая надежность устройства является результатом того, что при коротком замыкании на выходе стабилизатора импульс запуска может следовать сразу же после срабатывания защиты, при этом перегружается регулирующий транзистор,Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности стабилизатор напряжения с свмозащитои содержитг35 регулирующий транзистор, соединенный коллектором с выходной шиной и базой через резистор с коллектором усилительного транзистора противополож 40 ного типа проводимости, и запускающий генератор. Усилительный транзистор связан эмиттером с общей шиной стабилизатора и базой со сравнивающим усилителем и выходом запускаюшего генератора. Запускающий генератор выполнен на транзисторно- туннельном диодном элементе, причем туннельный диод включен между управляющим резистором, подключенным к выходкой силовой шине стабилизатора, и общей шиной стабилизатора, а коллектор транзистора транзисторно-.туннельного диодного элемента через резистор подключен к входной силовой шине стабилизатора 2 ,55Недостатком известного устройства является пониженный КПД вследствие того, что в генераторе запуска трая 51 2зистор транзисторно"туннельного диод-.ного элемента находится в режиме насыщения и в резисторе коллекторнойцепи этого транзистора, подключенногок входной силовой шине стабилизатора,рассеивается дополнительная мощность.Кроме того, из-за запуска по цепибазы усилительного транзистора вводится цепь, управляющая транзисторнотуннельным диодным элементом, приэтом в резисторах, управляющих транзисторно-туннельным диодным элементом, рассеивается дополнительная мощностьЗапуск на базу усилительногокаскада обусловливает также введениецепочки, исключающей возможность шунтирования выхода усилителя постоянного тока коллекторной цепью запус-кающего транзистора транзисторнотуннельного диодного элемента, находящегося в состоянии насыщения. 8 ведение указанной цепочки усложняетсхему стабилизатора и его настройку.Чтобы избавиться от возникновенияперенапряжения на выходе стабилизатора, необходимо напряжение включения стабилизатора выбирать ниже номи"нального выходного напряжения, чтоприводит к снижению величины сопротивления управляющего резистора, увеличению потребляемой стабилизатороммощности и, кроме того, ухудшению защитных свойств стабилизатора, так какпоследний выключается при пониженномвследствие действия возникающей токовой перегрузки напряжении на еговыходе,Ус,ройство характеризуется такжепониженной надежностью вследствиетого, что при коротком замыкании навыходе стабилизатора сразу же появляется. импульс запуска, который перегружает регулирующий транзистор,Цель изобретения - повышение КПД и надежности стабилизатора.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения с самозащитой, содержащем последовательный транзисторный регулирующий элемент; включенный в силовую шину, управляющий вход которого через первый резистор подключен к коллектору транзистора усилительного каскада, подключенного входом через второй резистор к выходу усилителя обратной связи с входными цепями, подключенными к выходным клеммам стабилизатора, и генератор запуска, последний вы751 3 1046 полнен на двух транзисторах разного типа проводимости, при этом база первого транзистора подключена к одному выводу времязадающего конденсатора и к средней точке резистивного делителя напряжения, включенного между входными клеммами стабилизатора, а коллектор соединен с базой второго транзистора, подключенного эмиттером к вхЬдной силовой клемме стабилиза тора и силовому входу транзисторного регулирующего элемента, а коллектором к другому выводу времязадающего конденсатора и через резистор к эмит теру. первого транзистора, причем точ ка соединения эмиттера первого транзистора и упомянутого резистора присоединена к входу питания усилителя обратной связи, подключенного к выходной силовой клемме стабилизатора и силовому выходу транзисторного регулирующего элемента через введенный диод, включенный в проводящем направлении., 25На чертеже представлена принципи-альная схема стабилизатора напряженияс самозащитой,Стабилизатор содержит клемму 1 си-лового выхода, общую шину 2, регулирующий транзистор 3 (на составномтранзисторе либо ключевом элементе1 индуктивно-емкостным накопителем икоммутирующими элементами ) а такжедифференциальный усилитель 4 постоянного тока (УПТ ) в цепи обратной связи (усилитель может быть с широтноимпульсным модулированным выходом ).Вход 5 УПТ соединен со средней точкой 6 резистивнсго делителя обратной связи, образованного резисторами 4 О7 и 8, вход 9 - с источником 10 опорного напряжения, а выход 11 - с управляющим входом усилительного транзистора 12. К питающей шине 13 УПТ 4подключены катод отключающего диода 4514 и выход 15 (отключающий вход )запускающего генератора 16. Диод 14 анодом соединен с выходной шиной стабилизатора (силовым выходом регулирующего транзистора 3 ). Запускающий генератор 16 выполнен на двух транзисторах 17 и 18 противоположного типапроводимости, соединенных по усилительной схеме с высоким входным сопротивлением, и охвачен положительной обратной связью с помощью конденсатора 19 и делителя входногонапряжения на резисторах 20 и 2 1,верхним концом подключенного к вход ной клемме 22 стабилизатора, а нижним концом - к общей шине 2. Средняя точка 23 делителя подключена к запускающему входу генератора 16, образованному базой транзистора 17 выход 15 ( отключающий вход ) через резистор 24 подключен к коллектору транзистора 18, шине 13 питания усилителя обратной связи и катоду от- ключающего диода 14.Стабилизатор работает следующим образом,После включения питающего напряжения появляется смещение на базе транзистора 17, которое обеспечивает делитель напряжения. В результате одновременно открываются транзисторы 17 и 18 и начинается процесс заряда конденсатора 19, во время которого запускающий импульс напряжения с змиттера транзистора 17, приблизительно равный по величине входному напряжению питания стабилизатора, поступает на шину 13 питания.УПТ и катод отключающего дида 14, После того, как напряжение а выходе стабилизатора достигнет ноинального, определяемого делитеем обратной связи и величиной опорного напряжения источника 10, отключа ющий диод 14 откроется и выходное напряжение стабилизатора через диод 14 поступит на шину 13 питания УПТ 4 и отключающий выход 15 генератора 16, При этом закрывается транзистор 17, а следовательно, и транзистор 18, так как напряжение в средней точке 23 делителя напряжения выбирается меньшим величины выходного напряжения стабилизатора. В дальнейшем при увеличении перегрузки напряжение на выходе стабилизатора уменьшается и когда оно становится меньшим напряжения отсечки, которое определяется резистором 25, стабилизатор выключается. Если перегрузка не устранена, запускающий генератор периодически с большой скважностью и на короткое время включает стабилизатор. При этом ток короткого замыкания или перегрузки приблизительно равен току срабатывания защиты, установленного ре зистором 25. Бсли перегрузка устране. на, то импульсы, поступающие с выхода 15 генератора запуска 16 на шину 13 питания УПТ заставляют стабили.1046751 каз 7730/47 Тираж 8 НИИ одписно филиал ППП 1 Патент", г, Уж ул. Проектная Взатор включиться, после чего выходное напряжение стабилизатора, поступающее через диод 14 на отключающий вход 1 генератора 16 запуска, запи" рвет транзистор 17, тем самым срывая колебания. Запускающий генератор в отсутствии перегрузки практически не потребляет энергии, так как оба транзистора генератора схемы запуска закрыты, а. делитель напряжения схемы 1 О запуска в зависимоти от типа используемых в схеме запускающего генератора транзисторов может быть образован резисторами с сопротивлением, равным единицам или десяткам МОм, 15 т.е. сопротивление усилителя, йодклю- ченное к входу генератора, может быть достаточно высоким. Повышение КПД предлагаемого стабилизатора обеспечивается в результате того, что схема запуска практически не потребляет энергии в процессе нормальной работы устройства ( в отсутствии перегрузки ), а также в результате увеличения величины сопротивления в коллекторе усилительного транзистора эа счет запуска на шину питания усилителя обратной связи.Изобретение позволяет также повысить надежность схемы благодаря тому, что после срабатывания защиты импульс запуска следует не сразу после отключения стабилизатора, а с задержкой на вреЪя, определяемое сопротивлением ре зистивного делителя и емкостью времяэадающего конденсатора.