Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СЗИДИВДЬСТВУ Союэ Соввтеник Соцмапмстмче:кнк Респубпмк(б ) Дополннтельное (22) Зая влено 07,07.7 с присоединением за (23) Приоритет (43) Опубликовано 1 (4 б) Дата опублико т, свид. 6 (21) 2яики1) М, Кл. 605 Г 1/ 07 50/24-07 осудврствениеа комитетСовета Министров СССоо делам изобретенийн открытий(71) Заявитель 54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕН С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИизобретение относи тротехники, в частност пирования злектрическ той от перегрузки, и м дпя стабилизации посток области влек системам регу еличин с защи ет применят нного напряже ния.Известен стабилизатор напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий транзистор, к эмиттеру которо го через датчик перегрузки подключена веоходная клемма стабилизатора, усилитель в цепи отрицательной обратной связи, выход которого подсоединен к базе регу пируюшего транзистора, делитель напряжения и транзистор зашиты, подключен 1 ный базой к выходу делителя напряжения, амиттером к выходной клемме стабилизатора, а коллектором к базе регулирующего транзистора Я.Наиболее близким к изобретению твх о ническим решением является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий тран-. зистор, коплектор которого соединен с одним из выводов дпа подключения к питаю щему источнику, а емиттер через датчик перегрузки - с. одним иэ выводов дпя под ключения нагрузки, соединенным с входом усилителя обратной связи, выход которого подключен к базе регулирующего транзистора, причем указанный вывод дпя подключения нагрузки соединен с змиттером защитного транзистора, базой подключен ного к выходу, резисторного делителя напряжения, а коллектором к базе регулирующего транзистора 12, Недостатком указанного стабилизатора является низкая надежность зашиты регулирующего транзистора от перегрузок, вызванная тем, что в режиме перегрузки сте билиэатора возрастает мощность рассея ния на регулирующем транзисторе и он часто выходит. из строя.Белью изобретения является повышение надежности зашиты регулирующего транзистора, Это достигается тем, что в предлагаемом стабилизаторе рвзнсторный делитель напряжения подсоединен между емиттером регулирующего транзистора и выходом дополнительно введенного усилителя,неинвертирующий вход которого через допопнитепьно введенный стабилитрон, а кнвертирующий через дополнительно ввеаенный ограничитель напряжения подкпю. чены к указанному выводу дпя подкпю 5 чения нагру зкиеНа фиг. 1 дана схема описываемого стабилизатора на фиг. 2 - графики зависмастей напряжения на нагрузке, тока регулирующего транзистора и мощности10 рвссэяния на нем от сопротивления наг- ЯЗЕИЧерез входной вывод 1 и общую шину 2 стабилизатора нестабипиэированное нап- ряжение поступает на коппектор регули 15 шчощего транзистора 3, эмиттер которого через датчик 4 перегрузки 1 в качестве которого может применяться резистор) иодкпючен к выходному выводу 5 стабииазатора. К выводу 5 подсоединен вход усидвтепя 6, выход которого подключен к базе транзистора 3 и нагрузочному резистору 7, вторым концом подсоединениому к коппектору транзистора 3. К выводу 5 подключен также дополнительный усипитэль 8 неинвертирующим входом через стабипитрон 9 и фипьтр 10 нижрчх частот, а инвертирующим входом через ограничитепь 11 напряжения, Между эмиттером транзистора 3 и выходом усилителя 8 подсоединен делитель 12 напряжения, к выходу которого подкпючен базой транзистор 13 защиты,.Зммитером транзистор 13 подсоединен к выводу 5, а коннектором - к базе транзистора 3,В схеме должны быть выполнены следующие соотношения:Ц ( : и 9 Вм,н 11 ъ и.яямю 13,где 5 - стабипиэированное выходное напряжение стабипизатора;О - напряжение стабипитрона;9.)0 - напряжение ограничения ограничиИтепя 11;Я - минимальное сопротивление нагруэ.минки в режиме стабилизации;3, - ток открытого транзистора 13 вЯрежиме перегрузки.так какОЕ и Е-О О,н, то в режиме стабипизации на неинвертирующем входе усипитепя 8 напряжение больше, чэм на инвертирующем входе, и на выходе этого усилителя напряжение положительно. Поэтому напряжение на выходе депитепя 12 отрицательно и транзистор 13 (ГЕрМаНИеВЫй 11-р- д траНЗИСтОр) ПрИ . малых токах в нагрузке и, следоватедьно, при маном падении напряжения на датчике 4 перегрузки заперт. В связи с этим транзистор 13 не шунтирует переход база-эмиттер транзистора 3 и 1 стабилизатор стабилизирует выходное напряжение через усипитепь 6.При уменьшении сопротивления наг рузки до Р,и падение напряжения на датчике 4 увеличивается настолько, что транзистор 13 открывается и весь ток через нагрузочный резистор 7 течет через транзистор 13. При этом усилитель 6 запирается, прекращается его стабипизирующее влияние, транзистор 13 шун-тирует переход база-эмиттер транзистора 3, транзистор 3 подзапирается и напряжение на выходе стабилизатора начинает падать. Ток через нагрузку и датчик 4 уменьшается, и падение напряжения на датчике, также у меньшается. Напряжение на, выходе делителя 12 становится более положитепьным, но так как делитель подключен к выходному положительному напряжению усипитепя 8, то напряжение на выходе делителя меняется больше, чем на датчике 4 и транзистор 13 открывается еще больше. При этом транзистор 3 запирается еще больше и напряжение на выходе стабилизатора еще бопьше падает, Начинается лавинообразный процесс; который заканчивается полным запиранием транзистора 3 и уменьшением напряжения на нагрузке стабипизатора до величины, равной падению напряжения на нагрузкеЯнот тока открытого транзистора 13 -Я Э 1 Поспе того, как напряжение на нагрузке станет меньше напряжения О, стабипитрон 9 запирается, но напряжение на неинвертирующем входе усилителя 8 не падает сразу до нуля из-за наличия фильтра 10. Поэтому в переходном процессе напряжение на выходе усилителя 8 знака не меняет, что обеспечивает устойчивость переходного процесса.После окончания указанного процесса напряжение% .3 с нагрузки поступает без ограничения на инвертирующий вход усилителя 8 (так как О 2 щц, 3 ), а на его неинвертирующем входе поспе разряда конденсатора фильтра 10 напрнжение равно нупю Ктак какЫ ак 3).Режим усилителя 8 установлен так, что напряжение на,его выходе меняет знак с положительного на отрицательный тогда, когда напряжение на инвертирующем входе становится больше напряжения на неинвертирующем входе на величину, несколько большую з качения Я , Э, Поэтому напряжение на выходе усилителя8 остается положитепьным, что обеспечивает запертое состояние транзистора 3.При двньнейшем уменьшении сопротивнения нагрузкитранзистор 3 остается запертым, а напряжение на нагрузке па- дает до нуня. При обратном увеличении сопротивления нагрузки от 0 до К. напри жение на нагрузке увеличивается из-за протекающего по ней тока открытого тран зистора 13 до значения Я щ Л.Это напряжение без ограничения поступает на инвертирующий вход усилителя 8 (так как Ц.ийщЭ), а на его неинвертирующем входе напряжение остает . ся равным нулю (так как О, Яии 3), Поэтому при увепичении найряжения на нагрузке до величины, несколько большей Кми.Э, напряжение на выходе усилителя 8 меняет знак с поножитеньного на отрицательный (из-за особенности, режима усилителя) и напряжение на выходе делителя 12 становится отрицательным, а так как транзистор 3 заперт и напряжение на датчике 4 равно нулю, то транзистор 13 запирается и не шунтирует переход-база-эмиттер транзистора ф. Транзистор 3 открывает 25 ся, и напряжение на нагрузке возрастает до величины Е, Фильтр 10 обеспечивает в переходчом процессе превышение напряжением на инвертирующем входе усините-зо ня 8 напряжения на его неинвертирующем входе. Это в свою очередь обеспечивает отрицатеньное напряжение на выходе уси питеня 8 и, следовательно, устойчивость переходного процесса, .После восстанов 35 пения напряжения на нагрузке стабинитрон 9 открывается, конденсатор фильтра 3.0 заряжается до разности между ствбинизированным напряжением Е и напряжением ствбипитрона, а посконьку Е 1 О 9 ) О, то напряжение на выходе усилителя 8 снова становится положительным, обеспечивая защиту транзистора 3 при новой перегрузке.фильтр 3.0 может быть включен на15 выходе усилителя 8 ини совсем исключен, если этот усилитель достаточно инерциойей;На фиг. 2 приведены зависимости напряжения Он на нагрузке, тока 1 ре 50 гунирующего транзистора 3 и мощности Р рассеяния на нем от сопротивления Мнагрузки. При уменьшении сопротивнения1 нагрузки веничины К мощность на,регунирующем транзисторе 3, падает. скачком до нуля (так как падает ска комдо куля и ток транзистора 3) что обеспечивает надежную защиту регунирующеготранзистора от перегрузок. (В известномстабициэаторе мощность на регунирующемтранзисторе в режиме перегрузки принекотором сопротивлении К нагрузки возрастает в нескопько раэ по сравнению смощностью на транзисторе в режиме стабиниэации),Формула изобретенияСтабилизатор постоянного напряженияс защитой от перегрузки, содержащий регунирующий транзистор, коннектор которого соединен с одним иэ выводов дняподкпючения к питающему источнику, аэмиттер через датчик перегрузки - с одним из выводов дня подключения нагрузки, соединеннымсвходомусинитеня обрагной связи, выход которого подключен кбазе регулирующего транзистора, причемуказанный вывод дня подключении нагрузки соединен с эмиттером защитного транзистора, базой подкнюченного к выходуреэисторного делителя напряжения, а концектором к базе регунирующего транзисто-.ра, о ти ч а ю щ и й с я тем,винто,с целью повышения надежности защитырегулирующего транзистора, реэисторныйдеитень напряжения подсоединен междуамиттером регулирующего транзистора ивыходом дополнительно введенного усинитеня, неинвертирующий вход которогочерез дополнительно введенный ствбинитрон, а инвертирующий через допоннитеньно введенный ограничитель напряженияподключены к указанному выводу дцяподкнючения нагрузки.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР365696, кн. 6 05 Р 1/58, 1968.2. Патент Великобритании137 92203,кп. 6 3 К, 1974,Гара синяк Редактор Ае Составитель С. Горбачева соченко Техред 3, Фант Корреккаэ 3909/38 Тираж 1033 Подив0 НИИПИ Государственного. комитета Совета Мииисюравпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущскав наб., д. 4/ал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул, Проектная