Стабилизатор напряжения постоянного тока

)5 т 05 Е 1/57 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ варитель 1986СР1987СР1986ПОСТОЯН(54) СТА НОГО ТОК (57) Изо ЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ лектроано в ретение относится к может быть использ рованных источниках я, Цель изобретения и надежности путем технике стабили тропита шение К элек- повыповыРУ л. Изобретение относитс нике и может быть ис к электро льзовано ках элекилизированных источн му всоерныйтранненром шение КПДния эфекузок по тохема предапрвкения оследова-.ю шину датэлемент 2,один од ия тел чик ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследтельский институт электроизменых приборов(56) Авторское свидетельствоЧ 1265746, кл. Г, 05 Г 1/569,Авторское свидетельство ССН 1309014, .кл, С 05 Р 1/569,Авторское свидетельство ССН 1275406, кл. С 05 Г 1/573,тропитания,Цель изобретения - пои надежности путем повыштивности защиты от перегку и коротких замыканий,На цертеже приведеналагаемого стабилизаторапостоянного тока,Стабилизатор соьно включенные1 тока и регул шения эффективности защиты от перегрузок по току. Стабилизатор содержит последовательно включенные в силовую шину датчик 1 тока и регулирующий элемент 2, усилитель 7 обратной связи, первый 6 и второй 7 транзисторы защиты, резистивный делитель 3 смещения. Введеннь 1 е элементы(первый 4 и второй 15 диоды смещения, второй резистивный делитель 14смещения, источник 17 напряжениясмещения, делитель 21 выходного напряжения защиты) в сочетании с введенными связями между ними и известными элементами за счет уменьшенияпадения напряжения на датчике токапри срабатывании защиты увеличиваютКПД устройства и одновременно обеспечивают его автоматический возвратв рабочее состояние после снятия перег зки или короткое замыкание. к общей точке которых одним входомподключен первый резистивный делитель 3 смещения, параллельно котороключен первыи диод 4 смещения, иненный через второй балласт- резистор 5 с общей шиной. Первый зистор 6 защиты эмиттером соедис входным выводом, а коллектос точкой соединения управляю- входа регулирующего элемента 2 ходом усилителя 7 обратной связи, вход которого подключен к выисточника 8 опорного напряжена последовательно включенныхмежду выходным выводом и общей шинойстабилитроне 9 и первом балластномрезисторе 10, а другой вход соединенс выходом первого делителя 11 выходного напряжения на последовательновклюценных между выходным выводоми общей шиной резисторах 12, 13. Вто"рой резистивный делитель 14 смеще ния и второй диод смещения 15 сое-,динены параллельно друг другу, однаточка их соединения подключена квыходу первого резистивного делителя 3 смещения, а другая - к коллектору второго транзистора 16 защиты.Выход второго резистивного 14 делителя смещения соединен с базой первого транзистора 6 защиты. база второго транзистора 16 защиты подклюцена к выходу источника 17 напряже,.ния смещения на последовательно включенных между входным выводом и общейшиной третьем балластном резисторе18 "и двух последовательно соединенныхдиодах 19, 20Змиттер второго транзистора 16 защиты подклюцен к выходу второго делителя 21 выходногонапряжения защиты на последовательно вклюценных между выходным выводоми общей шиной двух резисторах 22,23,Стабилизатор работает следующимобразом.В цепи обратной связи, содержащий источник 8 опорного напряженияи делитель 11 выходного напряжения,осуществляется сравнение цасти выходного напряжения стабилизатора и опорного напряжения на стабилитроне 9,сигнал рассогласования которых поступает на вход усилителя 7 обратнойсвязи. Усиленный сигнал рассогласования с выхода усилителя 7 обратнойсвязи поступает на управляющий входрегулирующего элемента 2 и оказы".вает благодаря отрицательной обратной связи в цепи на него воздействие, которое стабилизирует выходное напряжение при изменениях каквходного напряжения, так и тока нагрузки стабилизатора. В исходномсостоянии стабилизатора (при токахнагрузки, не превышающих номинальное значение) первый 6 и второй 16транзисторы защиты находятся в закрытом состоянии. Управляющее напряжение на база-эмиттерном переходевторого транзистора 16 защиты определяется уравнением Э 1 б 47 2( 7где Б - выходное напряжение источника 17 напряжения (напряжение на диодах 19, 20),Б - выходное напряжение делителя 21 выходного напряжения защиты.КоэфФициент деления, определяемый отношением сопротивлений резисторов 22, 23 делителя 21, выбирается таким образом цтобы обеспечивалось в исходком состоянии условиеП дэЙ 0,4-0, 5 Впри которомучитывая, цто напряжение 0 равноэ 1,2 В,выходное напряжение 1 делителя 21 должно быть не менее 0,7-0,8 В, В этом случае второй транзистор 16 защиты будет закрыт, а по цепи второй резистивный дели" тель 14 смещекия и второй диод 15 смещения, ток не течет, Следовательно, напряжение на выходе второго реэистивного делителя 14 равно нулю. Управляющее напряжение на база-эмиттерном переходе первого транзистора 6 защиты при этомГр, = Б + 11 (2) где Б - выходное напряжение первого резистивного делителя 3 смещения;111 - падение напряжения на датчике 1 тока.благодаря тому, цто первый диод 4 смещения включен параллельно первому резистивному делителю 3 смещения и запитан от входного напряжения стабилизатора через второй балластный резистор 5, выходное напряжение 0 первого резистивного делителя 3 смещения практически постоянно независимо от режима стабилизатора (исходное состояние, перегрузка по току или короткое замыкание) 1 и почти не зависит от изменений входного напряжения, Выходное напряжение Б может быть выбрано равным 0,3-0,4 В, Тогда, как следует из уравнения (2), падение напряженияна датчике 1 тока в исходном состоянии стабилизатора должно быть не более 0,1-0,2 В, для того, чтобы первый транзистор 6 защиты был закрыт. При возникновении перегрузки стаби51 лизатора по току или короткое замыкание увеличивается парение напряжения Б . на датчике 1 тока, Когра это напряжение достигает значения, равного 0,2-0,3 В, первый транзистор 6 защиты открывается, шунтируя баэаэмиттерный переход транзистора регулирующего элемента 2, которыйпри этом подзапирается. Напряжение на выхоре стабилизатора начинает падать. В результате уменьшается выходное напряжение И делителя 21 выхорного напряжения защиты возрастает управляющее напряжение ВВ на база-эмиттерном переходе второго транзистора 16 защиты и при ростижении этого напряжения значения порядка 0,6 В второй транзистор 16 защиты открывается. Коллекторный ток второго транзистора 16 защиты, протекая по цепи - второй резистивный делитель 14 смещения и второй диод 15 смещения, создает на выходе второго резистивного релителя 14 смещения напряжения Ц, рополнительно отпирающее первый транзистор 6 защиты. Это вызывает резкое уменьшение тока на выходе стабилизатора, так как происходит процесс лавинооЬраэно го подзапирания регулирующего элемента 2. При этом выходное напряжение Бц второго реэистивного делителя 14 смещения имеет фиксированное значение, определяемое выбранным коэййициентом деления второго реэистивного делителя 14 смещенияПричем благодаря второму диоду 15 смещения напряжение 114, резко возрастает лишь при отпирании второго транзистора 16 защиты и в дальнейшем практически не меняется и не зависит от изменений тока коллектора второго транзистора 16 защиты. При этом управляющее напряжение на база-эмиттерном перехоре первого транзистора 6 защиты определяется уравнением 70098 5 1 О 25 20 Поскольку напряжение 11 регулируется выбором коэффициента деления второго резистивного релителя 14 смещения, как следует из уравнения (3), падение напряжения Б на датчик 1 тока и, следовательно, ток короткого замыкания стабилизатора могут быть выбраны определенного Ц. =11 + Ц + П,1, (3)заранее заданного значения, в томчисле не равного нулевому, благораря чему в описываемом стабилизатореобеспечивается автоматический возврат после снятия герегрузки по току или короткому замыканию, Как следует из уравнения (3), если принятьпри коротком замыкании следующие значения напряжений: Б равным 0,3 В,Б 14 равным 0,25 В, падение напряжения Б 1 на датчике 1 тока составит 0,1 В. Гсли в исходном состо"янии стабилизатора парение напряжения ,Б составляет 0,2 В, этоозначает, что ток короткого замыкания составляет половину номинальноготока нагрузки. Учитывая, что датчик1 тока включен в силовую шину и понему протекает ток нагрузки стабилизатора, выигрыш по мощности (ро единиц Ватт) и соответственно увеличение КПД предлагаемого устройства будет существенным. Соответственноэтому будет выше и КПД прерлагаемогостабилизатора напряжения. Формула изобретения Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательно включенные между входным и выходным выводами датчик тока и регулирующий элемент, первый транзистор защиты, эмиттер которого подключен к входному выводу, первый реэистивный делитель смещения, один вывод которого подключен к точке соединения датчика тока и регулирующего элемента, второй транзистор защиты, усилитель обратной связи, один вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения на последовательно включенных межру выходным выводом и общей шиной стабилитроне и первом балластном резисторе, другой вход подключен к выходу делителя выходного напряжения цепи обратной связи на последовательно включенных между выходным вывором и общей ши" ной двух резисторах, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем повышения эффективности защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, в него введены первый и второй диоды сме" щения, второй Ьалластный резистор, второй делитель выходного напряжения, второй резистивный делитель1700 5 Й 8 Соста витель С. КаленТехред А.Кравчук Редактор Т,Шаг орректор И.Самборск Заказ М 67 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 1/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул.Гагарина,смещения и источник напряжения смещения, причем катод первого диода смещения подключен к точке соединения датчика тока, регулирующего элемента и первого резистивного делителя смещения, а анод через второй балластный резистор соединен с общей шиной, второй резистивный делитель смещения и второй диод смещения со- .10 , единены параллельно, причем один электрод диода подключен к выходупервого резистивного. делителя смещения, а другой - к коллектору второго транзистора.защиты, выхол второго резистивного делителя смещения соединен с базой первого транзистора защиты, коллектор которого подключен к точке соединения входа регулирующего элемента и выхода усилителя обратной связи, база второготранзистора защить 1 подключена к выходу источника напряжения смещения,состоящего из последовательно включенных между входным выводом и общей шиной третьего балластного резистора и двух последовательно соединенных диодов, эмиттер второго транзистора защиты подключен к выходувторого делителя выходного напряжения защиты, состоящего из последовательно вклюценных между выходнымвыводом и общей шиной резисторов.