Стабилизатор постоянного напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ 737934 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 161177 (21) 2547009/24-07 С 05 Р 1/58 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике.и может бытьприменено в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной техники и средств связи.Известен стабилизатор напряжения компенсационного типа с защитой,содержащий регулирующий элемеит насоставном транзисторе и элементзащиты,. выполненный в виде триггера (1,Однако, применение известногоустройства при больших токах нагрузки требует мощные контактные устройства, что усложняет схему и уменьшает ее надежность.Наиболее близким техническим1 зешением к предлагаемому являетсястабилизатор постоянного напряжения,содержащий последовательновключенный в выходную шину составной регулирующий элемент на транзисторах раз-ного типа проводимости, управляющейцепью подключенный к выходу усилителя постоянного тока, входом соеди-"ненного с выходом сравнивающегоблока, входы которого подключенык выходам делителя выходного напря-жения и источника опорного напряже 2ния, входами подключенных к соответствующим выходным выводам, и элементзащиты, выполненный на двух транзис-.торах разного типа проводимости,причем база первого транзистора соединена с эмиттером согласующего транзистора регулирующего элемента, эмиттер с выходнымвыводом стабилизатора, а база второго транзисторачерез пусковую цепочку соединена свходным выводом стабилизатора (2,Недостатком стабилизатора является то, что элемент защиты выполненпо схеме триггера и содержит кромедвух транзисторов до пяти резисторов,что снижает надежность и затрудняетизготовление в интегральном исполнении, так как содержит более, чем вдва раза пассйвных элементов, которые в зависимостй от технологии изготовления занимают больше места,чем активные элементы (полупроводни-ковые), или более трудоемкие в изготовлении (гибридные),Цель изобретения - повышение надежности устройства путем упрощениясхемы элемента защиты.Поставленная.цель достигаетсятем, что в стабилизаторе постоянного35 50 начинает работать усилитель 4 постояннапряжения коллектор и база второготранзистора элемента:защиты подключены к выводам первого транзистора соответственно: коллектор к базе,- база - к коллектору, а эми ттер в торого транзистора через введенные ограничивающие резисторы подключен кобщей шине стабилизатора, кроме тогопараллельно базо-эмиттерной цепи втфрого транзистора подключен резистор.На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора постоян-.ного напряжения,Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на силовом транзнсторе2, эмиттером подключенном к входному, а коллектором - к выходномувыводам стабилизатора, и согласующем транзисторе 3, коллектором под-ключенном к базе силового транзистора2, а базой - к выходу усилителя 4постоянного тока, входом соединенногос выходом сравнивающего блока 5, выводы которого подключены к выходамделителя б выходного напряжения иисточника 7 опорного напряжения, входами подключенных к собтветствующимвыходным выводам, и элемент 8 защитывыполненный на двух транзисторах 9и 10, которые соединены между собойсоответственно: коллектор - с базой,база - с кОллектором. Кроме того" эмиттер транзистора 9 соединен с выходным вывбдом стабилизатора, база "с эмиттером согласующего транзистора3. База транзистора 10 через пусковую цепочку 11 соединена с входным выводом стабилизатора, а эмиттер черезограничивающие резисторы 12 и 13 соединен с общей шиной, стабилизатора.Между базой и эмиттером транзистора10 подключен резистор 14,.Стабилизатор работает следующимобразом,После пОдачи напряжения на входстабилизатора, пусковая цепочка 11вйдает "импульс тока, поступающий вбазу транзистора 10 и открывает егб.Это приводит к увеличению токаэмиттера согласующего транзистора3. до величины, определяемой резисторами 12 и 13. 1 ок коллектора согласующего транзистора 3 являетсябазовым током силового транзистора2 то с открыванием транзистора 3открывается и силовой транзистор 2,т,е. открывается регулирующий элемент 1. После этого на выходе стабилизатора появляется напряжение котоРрое быстро растет и когда оно, поступая через делитель 6 на сравнивающееустройство 5 превышает напряжениеисточника 7 опорного напряжения,ного тока, с ростом выходного напряжения уменьшается напряжение на базе транзистора 3, т.е. и на базе транзистора 9. Когда выходное напряже "ние превысит напряжение на базе тран 5 10 15 20 25 40 55 бО зистора 9, он открывается и коллек=торный ток, поступая на базу транзистора 10, поддерживает его в состоянии насыщения, Открытый переход базаэмиттер транзистора 9 соединяет выходстабилизатора с эмиттером согласующего транзистора 3, т.е. замыкает цепьотрицательной обратной связи усилителя 4 постоянного тока, и рост выход-ного напряжения стабилизатора прекращается. В результате, стабилизаторвключается и при дальнейшей нормальной работе стабилизатора, транзисторы 9 и 10 элемента 8 защиты находятся в состоянии насыщения и на качест.венные характеристики стабилизаторане влияют.При перегрузке или коротком замыкании ток эмиттера согласующего транзистора 3 протекающий через транзистор 10 и резисторы 12 и 13 увеличивается, а ток базы транзистора 9уменьшается,.так как ток коллекторатранзистора 10 равен3 =Д +Экто этъ Бт 9где 3, - коллекторный ток транзист.тора 10;эмиттерный ток согласующего транзистора 31ток базы транзистора 9,и постоянный по величине, ввиду постоянства напряжения на выходе стабилизатора.При токе .Экт 9бТ 9где ктэ - коллекторный ток транзистора 9;коэффициент усиления токабазы транзистора 9,транзистор 9 выходит из состояниянасыщения и закрывается. Это приводит к уменьшению тока базытранзистора 10, к его закрыванию, т.е, срабатывает элемент защиты, В результате, сопротивлениецепи эмиттера согласующего транзистора 3, образованной переходом коллектор-эмиттер закрытого транзистора10 и резисторами 12 и 13, резко увеличивается, так как переход базаэмиттер закрытого транзистора 10исключает влияние низкоомной нагрузки йа эту цепь. Увеличение сопротивления в цепи эмиттера транзистора 3уменьшает ток эмиттера практическидо нуля, а.следовательно и ток базысилового транзистора 2, т.е. регулирующий элемент 1 закрывается.При изменении сопротивления резистора 13 меняется величина тока эмиттера транзистора 10, а так как3 =3 +дэтно сто ьт 1 огде 3.737934 формула изобретения 30 Э =3 +Э +дЗТЮ ЭТЬ ЬТЗ БТЮменяется величина тока эмиттера согласующего транзистора 3, при которой закрываются транзисторы 9 и 10, так как величина тока базы, при которой закрываются транзисторы 9 и 10, не зависит от величины сопротивления резисторов 12 и 13, а определяется параметрами транзистора 9. Ток кол-лектора согласующего транзистора 3 является базовым током силового транзистора 2, поэтому ток нагрузки равен1 =э е =эн бтг тг кть тггде от - ток базы транзистора 2;коэфФициент усиления транзистора 2;ток коллектора транзистора3, а так какД к,тон "эть фтг 20Следовательно, при изменении сопротивления резистора 13 изменяется величина тока нагрузки, при которойсрабатывает элемент 8 защиты, т.е.резисторы 12 и 13 определяют ток 25срабатывания элемента 8 защиты,Транзисторы 9 и 10 подключеныдруг к другу непосредственно, следо.вательно, они должны быть подобраны,т.е. иметь одинаковые параметры.При работе транзисторов 9 и 10 навысоких температурах окружающейсреды (более +30 С) увеличиваютсяобратные токи закрытых переходов,а так как ток коллектора транзистора 359 является базовым током транзистора10, то это может привести к открыванию транзистора 10 и, следовательно, к открыванию силового транзистора 2, что дополнительно увеличиваеттемпературу перехода коллектор-базасилового транзистора за счет рассеиваемой на нем мощности и может привести к тепловому пробою транзистора2. Для уменьшения требований к подбору транзисторов 9.и 10 и увеличения диапазона рабочих температурпараллельно переходу база-эмиттертранзистора 10 подключен резистор 14.Подключение резистора 14 исключает .прохождение обратного тока коллекто-, 50ра транзистора 9 через база-эмиттерный переход транзистора 10, т.е.исключает возможность открывания тран зистора 10 при высоких температурахокружающей среды. Когда транзисторы 559 и 10 находятся в состоянии насы-щения, часть коллекторного тока тран-зистора 9 проходит через резистор 614, что приводит к согласованию их режимов.Резистор 14 может быть включенмежду базой транзистора 10 и общей шиной стабилизатора (на чертеже такой вариант включения показан пунктиром) .После устранения перегрузки или короткогозамыкания пусковая цепочка 11 вновь включает стабилизатор в нормальный режим работы.При использовании предлагаемого стабилизатора упрощается схема и сокращается в два раза число резисторов элемента защиты, что влияет на надежность стабилизатора. 1. Стабилизатор постоянногонапряжения, содержащий последовательно включенный в выходную шину составной регулирующий эелемент на транзисторах разного типа проводимости,управляющей цепью подключенный к выходуусилителя постоянного тока,входом соединенного с выходом сравнивающего блока, входы которого под"ключены к выходам делителя выходногонапряжения и источника опорного напряжения, входами подключенных к соот,ветствующим выходным выводам, и элемент защиты, выполненный иэ двухтранзисторов разного типа проводимости, причем база первого транзистора соединена с эмиттером согласующего транзистора регулирующего элемента, эмиттер с выходным выводом стабилизатора, а база второго транзистора через пусковую цепочку соединенас входным выводом стабилизатора, о т-.л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности, коллектор и база второго транзистора элемента защиты подключены к выводампервого транзистора соответственно:коллектор ".к базе, база - к коллектору, а эмиттер второго транзисторачерез введенные ограничивающие резисторы подключен. к общей шине стабилизатора.2. Стабилизатор по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что параллельно базо-эмиттерной цепи второго транзистора подключен резистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9418845, кл. 6 05 Р 1/58 1972.2.Авторское свидетельство СССР позаявке 9241 б 083,кл.С 05 Р 1/58,197 б.737934,оставитель С,Горбачеваехред О.Легеза Редактор Е.Дорош оррект Решетн Заказ 2565/8 Тираж 956 ЦНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушскаодпис но митета СССР ткрытий я наб д. 4 Филиал ППП 1 Патент,г. Ужгород, ул, Проектная,