Стабилизатор постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 07О88, Бюл, М 172) В,Г,Павлов, В.Л.Верещагин, Р,Д,Летичевский и С,А,Мусаелян (53) 621316,7221(0888) 56) Авторское свидетельство СССР М 800980, кл, С 05 Р 1/573, 1979,Попко С,М Штильман В,И, Микроэлектронный стабилизатор напряжения, Устройства вторичных источников электропитания РЭА, Материалы семинара, РОТО МДНТП, 1976, с148-153(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоустройств, Целью изобретения является повышение надежности функционирования, При пе.регрузках по току или коротком замы кании выхода падения напряжения на 801365066 А 1(51)4 С 05 Р 1/569 датчике 9 тока вызывает увеличениенапряжения на выходе второго дифференциального усилителя 12, что вызывает уменьшение тока на выходе токостабилизирующего двухполюсника 3 исоответствующее ограничение тока через регулирующий элемент 1При длительном состоянии перегрузки анализатор 19 сигнала длительной перегрузкивырабатывает напряжение, которое переключает узел 20 блокировки, вследствие чего весь ток двухполюсника 3ответвляется через аналоговый элемент ИЛИ 21 на выход узла 20 и регулирующий элемент 1 запирается, Наличие двух взаимосвязанных узлов защиты - быстродействующей и инерционнойпозволяет повысить надежность функционирования при работе как на постоянную, так и на импульсную нагруз-.ку, а также улучшить динамическиесвойства стабилизатора. 1 ил.13650Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоустройств.Целью изобретения является повы 5 шение надежности функционирования,На чертеже приведена функциональная схема стабилизатора постоянного напряженияСтабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент, выполненный на проходном транзисторе 1, эмиттер которого соединен с выходной клеммой 2, между коллектором и базой которого включен первый токо стабилизирующий двухполюсник З,между управляющим входом которого и коллектором проходного транзистора 1 включен элемент 4 смещения, первый резистивный делитель 5 напряжения, 20 включенный между выходной 2 и общей 6 клеммами, выход которого соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 7 постоянного тока, неинвертирующий вход которого 25 соединен с общей клеммой 6 через первый источник 8 опорного напряжения, резистивный токовый датчик 9, первый вывод которого через второй резистивный делитель 10 напряжения, подклю- З 0 ченный к второму источнику 11 опорного напряжения, соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя 12 постоянного тока, инвертирующий вход которого подключен35 к второму выводу резистивного токового датчика 9, источник 13 тока 14, первый вывод которого соединен с общей клеммой 6, Между неинвертирующим входом второго дифференциального усили теля 12 постоянного тока и общей клеммой 6 включен второй токостабилизирующий двухполюсник 14, управляющий вход которого соединен с вьподной клеммой 2, Между управляющим входом первого токостабилизирующего двухполюсника 3 и вторым выводом источника 13 тока включен первый нелинейный элемент 16, образованный, например, одним или несколькими последовательно 50 соединенными стабилитронами в обратном включении, Между выходом второго дифференциального усилителя 12 постоянного тока и вторым выводом источника 13 тока включены последовательно соединенные второй нелинейный элемент 16, образованный, например, двумя последовательно соединенными диодами, и изолирующий диод 17. Между 66 2выходом второго дифференциальногоусилителя 12 постоянного тока и базой проходного транзистора 1 регулирующего элемента включены последовательно соединенные третий токостабилизирующий двухполюсник 18, анализатор 19 сигнала длительности перегрузки, узел 20 блокировки и аналоговыйэлемент ИЛИ 21, другой вход которогосоединен с выходом первого дифференциального усилителя 7 постоянноготока, При этом управляющий вход третьего токостабилизирующего двухполюсника 18 соединен с общим выводом нелинейного элемента 16 и изолирующегодиода 17, измерительный элемент резистивного токового датчика 9 включенмежду входной клеммой 22 и коллектором проходного транзистора 1 регулирующего элемента,Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом,При наличии на входных клеммах 22и 6 постоянного нестабилизированногонапряжения ток источника 13, который, в частности, может быть выполненв виде токостабилизирующего двухполюсника, протекает через последовательно соединенные первый нелинейныйэлемент 15 и элемент 4 смещения иобеспечивает на них необходимые падения напряженияПри этом падение напряжения на элементе 4 смещения прикладывается к управляющему входу первого токостабилизирующего двухполюсника 3,Выходной ток токостабилизирующегодвухполюсника 3 используется в качестве базового тока проходного транзистора 1, Избыточная часть тока двухполюсника 3 ответвляется через элемент ИЛИ 21, на выход первого дифференциального усилителя 7,На входах первого дифференциального усилителя 7 происходит сравнениенапряжения первого источника 8 опорного напряжения с напряжением на выходных клеммах 2 и 6, через первыйрезистивный делитель 5 напряжения, Навыходе дифференциального усилителя 7вырабатывается такое напряжение, которое требуется для обеспечения стабилизации напряжения на выходных клеммах 2 и 6Ток нагрузки стабилизатора протекает от входной клеммы 22 через последовательно включенные измерительныйэлемент реэистивного токового датчи3650 40 ка 9 и проходной транзистор 1, Падение напряжения на датчике 9 линейнозависит ат така нагрузки,Между входами второго дифферен 5циальнаго усилителя2 прикладывается разность напряжения токового датчика 9 и порогового напряжения, снимаемого с резистора В 1 делителя 10,Пороговое напряжение на резистореВ 1 образуется за счет протекания через него двух токов: тока второго источникаопорного напряжения и окавторого токостабилизирующега днухпалюсника 4,Ток токастабилизирующега днухпалюсника 14 пряма пропорционален величине напряжения на выходных клеммах2 и 6 стабилизатораПороговое значение напряжения на 2 Орезисторе В 1 выбирается таким, чтобыпри всех допустимых значениях токанагрузки величина порогового напряжения была больше напряжения, снимаемого с токового датчика 9При этомнапряжение на выходе второго дифференциального усилителя 12 будет меньше, чем напряжене н точке, образованной соединением нелинейного элемента5 с источником 3 тока, Б результате последовательно соединенные второй нелинеиный элемент 16 и изолирующий диод 7 оказываются включеннымипо отношению к прикладываемаму к нимнапряжению в обратном направлении иток через нижние протекает, При этомна втором нелинейном элементе 16 отсутствует падение напряжения, которое является упранляющим напряжениемдля третьего токастабилизирующегадвухпалюсника 18, вследствие чего наега ныхале отсутствует ток, Анализатор 19 сигнала длительной перегрузкии узел 20 блокировки находятся и исходном состоянии и не оказывают влияния на работаспосабнас;ь стабилизатора,При некотором превышении максимальна допустимого тока нагрузки на токовом датчике Ч образуется напряжение,50превышающее пороговое напряжение,снимаемое с резистора В 1 делителя .О,Второй дифференциальный усилитель 12безинерционно переходит и состояние,при котором напряжение на ега выходепревышает напряжение н тачке, образованной соединением нелинейнага элемента 15 с источником 13 така(: этогомомента ат источника 13 тока через не 66 4линейный элемент 16 и изолирующийдиод 17 начинает ответвляться частьтока, поэтому так через последовательно соединенные первый нелинейныйэлемент 15 и элемент 4 смещения уменьшается, чта сапранождается уменьшением падения напряжения на нем и, следовательно, тока на выходе токостабилизирующего двухполюсника 3, В результате величина тока и базовой цепи проходного транзистораоказывается недостаточной для стабилизациинапряжения на выходных клеммах 2 и 6Дифференциальный усилитель 7 вырабатывает на выходе напряжение, запирающее элемент ИЛИ 21, и стабилизаторпереходит в режим стабилизации тока,При этом напряжение на выходных клеммах 2 и 6 уменьшается, чта влечет засобой уменьшение тока токостабилизирующего двухполюсника 14, в результате чего величина порогового напряжения на резисторе В 1 делителя 1 О уменьшаетсяДальнейшее уменьшение величинысопротивления нагрузки сопровождаетсядальнейшим уменьшением выходного напряжения и токаЭтим достигается отрицательная падающая выходная характеристика стабилизатора,При закорачинании выходных клемм2 и 6 выходной ток токастабилизирунт.щего двухполюсника 14 оказываетсяранным нулю и пороговое напряжениена резисторе В 1 делителя 10 становится минимальным и определяется толькоисточником 11 опорного напряжения исоотношением плеч резисторов В и В 2делителя 1 О, При этом выходной токстабилизатора минимально допустим,и неличина его определяется минимальной величиной порогового напряженияна резисторе В 1 делителя 10,Таким образом обеспечивается быстродействующая защиты стабилизатораот кратковременной перегрузки по току, вызванной, например, подключением емкостной нагрузки или случайнымкоротким замыканием на ныходе,С момента времени, когда через,нелинейный элемент 16 и изолирующийдиод 7 начинает протекать ток, нанелинейном элементе 16 образуется падение напряжения, которое прикладывается к управляющему входу третьеготокостабилизирующего днухполюсника18, Поэтому одновременно с началомработы быстродействующей зашиты на1 1 11166выходе третье го токос табнл 11.:" ирующе годвухполюсцика 18 иоллРтся ток,л 20 Анализатор 19 сигнала длительнойперегрузки, который может 6 ь 1 ть ынолнен, например, в виде интегратора,производит измерение времени наличиятОка на выходе двухполюсника 18, если ток ца выходе двухполюсцика 18 10имеет место в течение наперед заданного интервала времени, то анализатор19 вырабатывает напряжение, включающее узел 20 блокировки, который можетбыть выполнен, например, в виде триг- .гера. При этом весь ток токозадающего двухполюсцика 3 ответвляется черезаналоговый элемент И.1 И 21 на выходузла 20 блокировки и проходной транзистор 1 запирается,Таким образом производится защитастабилизатора при наличии длительнойперегрузки по току,Благодаря введенным средствам ста 2 г,билизатор постоянного напряжения прикратковременных перегрузках по токубезинерционно переходит в режим, прикотором обеспечивается отрицательнаяпадающая выходная характеристика,при этом мощность, выделяемая ца про- З 0ходном транзисторе, оказывается впределах допустимой величины 11 ослеснятия кратковременной перегрузки потоку устройство восстанавливает режимстабилизации напряжения, При длитепь- Зной перегрузке, в том числе и длительном коротком замыкании на выходестабилизатора, последний атоматически выключается,Наличие двух взаимосвязанных узлов 40защиты - быстродейству 1 о 1 ей и инерционной - позволяет повысить надежность стабилизатора при работе какна постоянную, так и ца импульснуюнагрузку. Сочетание двух систем защиты улучшает также и его динамические характеристики, в результате чего повышается надежность фуцкць 1 сцпрования стабилизатора при работе цаемкостцую нагрузку, 50 Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, с; выполненный на проходном транзисторе, эмиттер которого соединен с 1 хопцой клеммой, между коллектором и 6 а.1 ой которого включен церый токостабили 1 рую 111111,1 цухцолюсик, межу уцра-. Яю 111 имхолом кТОРОО и ко 1:1 кто 1)ом проходного транзисторключец элемРцт смещения, первый ре.1 истиый делитель напряжения, клн 1 ецц 11 Й междувыходной и общей клеммами, выход которого соедицРИ с ице 1 тирую 11 им ходом перноО дифференциального усилитРля 1 Остояццого тОка, цеицВРртирующий ход которого соединен с общейклеммой через первый источник опорного напряжения, резистивцый токовыйдатчик, первый вывод которого черезвторой резистивный делитель напряжения, подключенный к второму источнику опорного напряжения, соединен снеинвертирующим входом второго дифференциального усилителя постоянноготока, ицертирующий вход которогоподключен к второму выводу резистивного токового датчика, и источник тока, первый вывод которого соединен сОбщей клеммой, о т л и ч а ю щ и й -с л тем, что, с целью по 1,пцРция надежности функционирования, в неговведены между неицвертирующим входомвторого дифференциального усилителяпостоянного тока и общей клеммой второй тэкос; абилизирук 11 и 11 двухполюсник,упр авлянщий вход которого со Рдице свыходцои к:еммой, между управляющимвходом первого токостабилиэирующегодвухцолюсцика и вторым выводом источника тока - первый нелинейный элемент.между выходом второго дифферецциального усилителя постоянного тока ивторым выводом источника тока - поСледовательцо соепиненцые второй нелинейный элемент и изолирующий диод,между Ивходом второго дифференциального усилителя постоянного тока и базой проходного трацзи 1 тора ре улирукг.щего элемента - послед ательцо соединенные третий токостабилцзирующийдвухполюсник, анализатор сцг 1 ала длите.11.цой перегрузки, уэе. блокировкии аналоговый .лемРцт 1, др;гой входкоторого соединен с выходом перво одифферецциальцого усилителя постоянного тока, при этом упраллющий входтретьего токостабилизирую 1 цего двухполюсцика соединен с Общим ыводомвторого нелинейного элемента и изолирующего диода, а измерительный элемент резистивного токоого датчикаключе между входцой клеммой и коллектором проходного транзистора ре улирую 1 цего элемента,