Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием

(и) 506838 Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 10,05.7 с присоединением вки259 24-7 23) Приоритетпубликовано 15.0 Государственный комите нстров СССРизобретений овет 3,76. Бюллетень1(088.8) и аткрыти Дата оп кования описания 25.05.7 72) Авторы изобретения С. Глиненко, Я. С. Ступницкая и Г, А, Туркино(71) Заявител на Ленина политехнический институт ьвовскии 4) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТО С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМов. С целью повы елов регулиров меньшения пере егулирующих трмы предлагаемы олнительным ре ПД расширения преапряжения, а также напряжения на базах оров и упрощения схеилизатор снабжен доным делителем напряшения К ания н падов анзист й стаб зисторИзвестны стабилйзаторы напряжейия постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащие основной и Л дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы которых через разделительные диоды подключены к основному и Л дополнительным источникам питания, а эмиттеры непосредственно - к одной из выходных клемм, усилитель постоянного тока и источник опорного напряжения,Однако в известных устройствах на базы всех транзисторов подается одно и тоже управляющее напряжение, в результате чего все транзисторы, потенциалы коллекторов которых выше, чем потенциал эмиттеров, одновременно находятся в активном режиме. Поэтому мощность, выделяющаяся на всем регулирующем элементе, равна сумме мощностей, выделяющихся на каждом из транзисторов, и может достигать значительной величины, что неизбежно ведет к снижению КПД стабилизатора и к значительным размерам теплоотвода для регулирующих транзисто- Р жения с У выходами, подключенным между эмиттерами регулирующих транзисторов и выходом усилителя постоянного тока, причем выходы делителя через базовые резисторы со единены с базами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, кроме того, стабилитрон снабжен дополнительными диодами, подключенными последовательно между выводами базовых резисторов, соеди ненными с выходами дополнительного резисторного делителя, и выходом усилителя постоянного тока; основной и дополнительные источники питания соединены между собой последовательно.15 В стабилизаторе постоянного тока с непрерывным регулированием из-за специфики схемы стабилизаторов тока дополнительный делитель напряжения отсутствует, а дополнительные диоды подключаются между базовы ми резисторами и выходом усилителя постоянного тока.На фиг. 1 представлена принципиальнаясхема предлагаемого стабилизатора напряжения; на фиг.2 - тоже, стабилизатора тока,Стабилизатор напряжения (фиг, 1) состоитиз источников питания 1, 2 и 3, включенных последовательно между собой, напряжение с которых подается через один из трех регулирующих транзисторов 4, 5 или 6 на выход ные режимы стабилитрона 7 и 8, к которымподключены сопротивление 9 нагрузки и делитель 10 выходного напряжения. Часть выходного напряжения, снимаемая с делителя 1 О, поступает на один из входов усилителя 11 постоянного тока. Второй вход этого усили- б теля соединен с источником 12 опорного напряжения, а выход усилителя через многозвенный делитель, содержащий резисторы 13, 14 и 15 и базовые резисторы 16, 17 и 18, - с базами регулирующих транзисторов. 10Регулирующий каскад состоит из нескольких регулирующих транзисторов (на схеме показано 3), работающих поочередно, Последнее определяется параметрами делителя из резисторов 13 - 15. При малых выходных на пряжениях стабилизаторов, меньших, чем напряжение, снимаемое с источника питании 1, в активном режиме работает только транзистор 4, на базу которого поступает наибольшее напряжение с делителя из резисторов 13 - 15. 20 На базы транзисторов 5, 6 поступает значительно меньшая часть отпирающего напряжения, снимаемая соответственно с резисторов 14, 15, а следовательно, токи коллекторов транзисторов 5 и 6 намного меньше тока кол лектора транзистора 4.По мере возрастания выходного напряжения (при перемещении движка делителя 10) напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 4 уменьшается, а транзистор 4 З 0 переходит в режим насыщения, что вызывдег увеличение сигнала на выходе усилителя и отпирание транзистора 5. При дальнейшем увеличении выходного напрякения транзистор 5 насыщается, а транзистор 6 переходит Зб в область активного режима. Поскольку потенциалы эмиттеров всех транзисторов одинаковы, то при открытом транзисторе 6 полярность нп,зяжения между коллектором и эмиттером транзисторов 4 и 5 меняется на проти воположную, в результате чего появляются обратные токи, проходящие через эти транзисторы. Для устранения этого явления коллекторы транзисторов 4 и 5 подключены к источникам питания 1 и 2 через разделительные 45 диоды 19 и 20.Соотношение между токами коллекторов транзистора, находящегося в активном режиме, и остальными транзисторами определяется параметрами делителя из резисторов 13 и 15, 50 причем чем больше кратность деления каждого звена делителя, тем больше проходит токов коллекторов транзисторов и тем больше диапазон изменений напряжения на выходе усилителя постоянного тока, снижающий ко- б 5 эффициент стабилизации стабилизатора и увеличивающий токи без транзисторов, находящихся в насыщенном состоянии, Этот недостаток устраняется включением кремневых диодов 21 и 22 параллельно резисторам 13 и 14.В последнем случае коэффициент деления делителя из резисторов 13 и 15 сохраняется малым при низких уровнях сигнала и приближается к единице при больших сигналах на выходе усилителя. бб Поочередный режим работы регулирующих транзисторов обеспечивается и при изменениях входного напряжения, когда выходное напряжение сох заняется постоянным, а наибольшее напряжение между коллектором и эмиттеромтранзисторов, работающих в активном режиме, не превышает напряжения соответствующего источника питания,Г 1 ри использовании в схеме У источников и такого же числа регулирующих звеньев максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, работающего в активном режиме, будет в У раз меньшим по сравнению с обычными схемами, где У=1, Так как одновременно под полным током нагрузки находится только один из транзисторов, то и полная мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе, уменьшается в М раз, в результате чего значительно повышается общий КГ 1 Д стабилизаторд, уменыиается вес и габариты теплоотвода для регулирующих транзисторог увеличивается диапазон регулирования выходного напряжения.Стабилизатор тока (фиг. 2) состоит из четырех источников питания 19 - 22, включещ:ых г" следовательно между собой, напряжение с выходов котозых через разделительные диоды 23 - 25 и регулирующие транзисторы 26 - 29 поступает нд последовательно включенные эталонной резистор 30 и сопротивление нагрузки 31. Напряжение обратной связи снимается с эталонного резистора и поступает нд олин из входов усилителя 32 постоянного тока (УПТ), а его второй вход соединен с источником 33 опорного напряжения. Разность этих напряжений усиливается и через диоды 34 - 36 и резисторы 37 - 40 поступает на базы регулирующих транзисторов.Полярность напряжения, приложенного между базой и эмиттером каждого из транзисторов 27 - 29, определяется разностью двух напрякений: отпирающего напряжения, равного выходному напряжению УПТ, и запирающего, равного разности потенциалов междуколлектором предыдущего транзистора и эмиттером транзистора 26. Поэтому отпирание каждого из регулирующих транзисторов 27 -29 возможно только в том случае, если предылущие транзисторы насыщены или близки к насыщению. При отпирающих смещениях межлу базами и эмиттерами транзисторов 27 - 29диоды 34 - 36 оказываются включенными в прямом направлении и не препятствуют протеканию базовых токов этих транзисторов.Прн изменении полярности напряжения наоазах диоды 34 - 36 оказываются включенными в обратной полярности и защищают пере.ход база-эмиттер транзисторов 27 - 29 от пробоя,В то же время в цепи базы транзисторовоказывается включенными большое сопротивление, равное обратному сопротивлению диодов, что может привести к значительным на чальным токам их коллекторов. Для устранения этого недостатка участки база-эмиттертранзисторов 27 - 29 зашунтированы резчсторами 41 - 43.Принцип работы схемы состоит в том, что в зависимссти от величины выходного и входного напрякений один из ретулирующих транзист;:ов переводится в область активного режима раооты, а остальные находятся либо в закытом, либо в насыщенном состоянии.Так, при работе транзистора 26 в активной области, транзисторы 27 - 29 заперты, а ток нагрузки протекает по ветви: источник питания 19 - диод 23 - транзистор 26. При увеличении выходного напряжения уменьшается перепад напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 26. В момент приближения величины этого напряжения к напряжению насыщения открывается транзистор 27, ток нагрузки замыкается по ветви: источники питания 19 и 20 - транзисторы 26 и 27. При дальнейшем увеличении выходного напряжения транзистор 27 насыщается, отпирается транзистор 28, а ток нагрузки протекает по ветви: источники питания 19 - 21 - транзисторы 26 - 28. Затем отпирается транзистор 29, ток нагрузки протекает по ветви: источники питания 19 - 22 - транзисторы 26 - 29. Таким образом, весь диапазон изменений напряжения на регулирующем элементе оказывается разбитым на несколько поддиапазонов, количество которых определяется количеством источников питания и регулирующих транзисторов, а максчмальное напряжение между коллектором и эмиттером любого из регулирующих транзисторов не превышает выходного напряжения соответствующего источника питания. Поскольку при любых изменениях входного и выходного напряжений в активной области работает только один из регулирующих транзисторов, то суммарная мощность, выделяющаяся на регулирующем элементе снижается в несколько раз, что значительно увеличивает общий коэффициент полезного действия стабилизатора.В зависимости от конкретных условий применения число одиночных регулирующих тран 5 зисторов 26 - 29 (фиг. 2) может быть увеличено или уменьшено, а вместо одиночного транзистора могут быть включены составные транзисторы или параллельно включение нескольких транзисторов,10Формула изобретения1. Стабилизатор напряжения постоянноготока с непрерывным регулированием, содержащий основной и Л дополнительных регу 15 лирующих транзисторов, коллекторы которых.срез разделительные диоды подключены косновному и Л дополнительным источникампитания, а эмиттеры непосредственно - к одной их выходных клемм, усилитель постоянно 20 го тока и источник опорного напряжения, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения КПД и расширения пределов регулирования напрякения, он снабжен дополнительнымрезисторным делителем напряжения с У вы 25 ходами, подключенным между эмпттерамирегулирующих транзисторов и выходомусилителя постоянного тока, причем выходыделителя через базовые резисторы соединеныс базами соответствующих дополнительных30 регулирующих транзисторов.2. Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения перепадовнапряжения на баз регулирующих транзисторов, он снабжен доп-лнитзльными диодами,35 подключенными последовательно между выводами базовых резисторов, соединенными с выходами дополнительного резисторного делителя, и выходом усилителя постоянчого тока.3. Стабилизатор по п. 1, о тл пч а ю щи й 40 с я тем, что, с целью упрощения схемы, основной и дополнительные источники питания соединены между собой последовательно.