Стабилизатор постоянного напряжения

0 П И С А Н И Е ( )767735ИЗЬБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсннаСоцмаянстичесннкРеспубликпо делам изобретеиий и открытий(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике -- .и может быть использовано в стабилизированных источниках питания.Известен стабилизатор постоянного напря.жения, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный последовательнос нагрузкой, измерительный орган, входкоторогд подключен к выходу стабилизатора,а выход - ко входу регулирующего элемента,и балластное сопротивление, подключенное квыходу стабилизатора (1) .10Конедостаткам такого стабилизатора отно.сится.наличие балластных сопротивлений, которые при работе с нагрузкой потребляют элект-.роэнергию, создают дополнительные потери15и снижают КПД.Известен также компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержащийряд параллельно соединенных регулирующихтранзисторов с предохранителями в эмйттерных цепях, схему сравнения, усилитель постоянного тока, релейно транзисторную схемузащиты от перенапряжений, управляющаяцепь которой подключена параллельно выходным клеммам, а параллельно регулирующим транзисторам дополнительно подключено ряд резервных регулирующих транзисторов с предохранителяьпь в змиттерных цепях, причем в базовые цепи каждого из регулирующих, а контактная цепь релейно-транзисторной схемызащиты подключена параллельно выходнымклеммам 21.Недостатком такого стабилизатора являетсяотсутствие балластного сопротивления и, следовательно, невозможность нормальной работы при малых токах нагрузки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабилизаторпостоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, состоящий по меньшеймере из одного силового транзистора, включенного в одну из силовых шин стабилизатора, измерительный орган, подключенный к выходным выводам стабилизатора н выходомсоединенный с управляющим входом регулирующего элемента, и балластный элемент,подключенный к выходным выводам стабили.затора (31,7735 20 25 35 40 3 76Недостатком этого устройства является то,что движок делителя опорного напряжениямеханически связан с движком резисторабалластного сопротивления и реализоватьмеханическую связь этих резисторов представ.ляет определенные трудности как технологичес.кие, так и конструктивные, В реальных схемахэти резисторы, как правило, сильно отличают.,ся по мощности, номинальным значениям иконструктивным исполнениям, поэтому осу.ществить такую связь не представляется возможным, что снижает область применения.Механическая связь снижает точность регули.рования, ресурс и надежность работы в целом,Цель, изобретения - повышение КПДстабилизатора постоянного напряжения,Указанная цель достигается тем, что в ста.билизатор; постоянного напряжения введен дат.чик тока, вклщченный между выходным выводом стабилизатора н силовым транзисторомрегулирующего элемента, а балластный эле.мент выполнен на транзисторе, цепь коллекто.ра которого подключена к общей силовой шиж, цепь змиттера через резистор - к точкесоединения датчика тока с выходным выводомстабилизатора, а база - к выходу источникаопорного напряжения, вход которого включенмежду общей силовой шиной стабилизатораи точкой соединения датчика тока с силовым,транзистором регулирующего элемента, а вцепь эмиттера транзистора балластного элемен- .та введен термочувствительный элемент, вклю.фвнный между змиттером транзистора и ре жстором.Принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения представленаиа чертеже.Стабилизатор содержит ток оетабилизирующий каскад 1, включенный своим входомко входу стабилизатора, выход его соединенс выходом измерительного органа 2 и входомрегулирующего элемента 3 последовательноготипа, выполненного по схеме составного трап.- зистора, в эмиттерные цепи параллельно соеди.иеииых транзисторов 4 включены симметрирующне резисторы (датчики тока) 5, Измерительвай орган 2 своим входом соединен с выходомстабилизатора. Балластный элемент 6 содержиттраимстор 7, к коллектору которого подклю:ч".и резистор 8, другой его конец подключен квыходу стабилизатора, а в цепь эмиттера вклюеи резистор 9, термочувствительный элемент10, другой его конец соединен с другим выходным выводом стабилизатора и одним концомдатчика 5 тока, другой конец которого соеди.нен с эмиттером транзистора 4, К общей точке змиттера транзистора 4 и резистора 5 под.ключен один конец выходного стабилизатора,состоящего из последовательно соединенных источника 11 опорного напряжения и резисто. ра 12, другой конец которого соединен с дру пм выходным выводом. Общая точка источника 11 опорного напряжения и резистора 12 соединена с базой транзистора 7,Стабилизатор работает следующим образом.Величина опорного напряжения 11 и сопротивления резистора 9 выбраны так, что обеспечивают протекание начальных токов транзисторов 4 при отсутствии нагрузки и максимальной температуре нх переходов, Балластный элемент 6 фактически является стабилизато. ром тока с включенным в него датчиком 5 тока и, следовательно, величина тока коллектора транзистора 4 не изменяется от измене. ния выходного напряжения стабилизатора напряжения. В этом режиме падение напряжения на датчике 5 тока составляет, малую величину,так как ток элемента б распределяется равномерно между параллельно включенными транзисторами 4, При включении нагрузки напряжение на резисторе 5 увеличивается, ток вцепи коллектора транзистора 7 уменьшается,так как сумма падений напряжений на резисторе 9 и резисторе 5 уменьшается, а опорноенапряжение источника 11 остается постоянным,величина входного сигнала, поступающая на транзистор 7, уменьшается и транзистор 7 закрывается,ЗОКогда падение напряжения на резисторе 5больше опорного напряжения, транзистор 7закрывается и ток через него не протекаетТак происходит отключение резистора 8 при достижении величины тока нагрузки величины начального тока коллектора составноготранзистора 3. При дальнейшем увеличениитока нагрузки до номинального значения трап.эистор 7 будет закрыт и ток через резистор8 не протекает, При отключении нагрузкистабилизатор работает аналогичнымобразомв обратном порядке, то есть при отключении нагрузки автоматически включается резистор 8 и через составной транзистор 3 протекает начальный ток коллектора требуемой величины.Величина начального токе коллекторатранзистора 4 сильно зависит от температурымрехода, Причем, чем больше температура, тембольше начальный ток коллектора, Поэтому вустройство введен термочувствительныйэлемент 10, расположенный в непосредственнойблизости. к основанию транзистора 4 и находит.ся с ним в тепловой связи. Термочувствительный, элемент 10 имеет отрицательный температурный коэффициент напряжения (ТКН) и уменьшает свое внутрен нее сопротйвлеъие с увеличением температуры,Так как термочувствительный элемент 10 включен в цепь эмиттера токостабилизирующе. го транзистора 7 то с увеличением температу767735 5ры перехода транзистора 4 увеличиваетсятемпература термочувствительного элемента10.Напряжение на термочувствительном эле.менте 10 падает, а, следовательно, увеличивается напряжение входного сигнала, подаваемогоиа транзистор 7, Транзистор 7 открывается иобеспечивает протекание увеличившегося начального тока коллектора составного транзистора 3. Этим достигается уменьшение потерьи повышение КПД при работе стабилизатора вшироком диапазоне регулирования токов на.грузки и выходного напряжения,Кроме того, регулирующий элемент стабили.затора напряжения при работе под нагрузкойразгружается от токов, протекающих черезрезистор 8. Это уменьшает мощность рассе.яния регулирующего элемента и повышаетего надежность,Использование в качестве датчика токападения напряжения на симметрирующемрезисторе 5 не вносит дополнительных потерьТакой вариант является наиболее рациональ.ным. Формула изобретения 1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, состоящий по меньшей мере из одного силового транзис. тора, включенного в одну из силовых шин стабилизатора, измерительный орган, подключен. бный к выходным выводам стабилизатораи выходом соединенный с управляющимвходом регулирующего элемента, и балластныйэлемент, подключенный к выходным выводамстабилизатора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что; с целью повышения КПД стабилизатора, в него введен датчик тока, включенныймежду выходным выводом стабилизатора иащовым транзистором регулирующего эле.мента, а балластный элемент выполнен натранзисторе, цепь коллектора которого под.ключена к общей силовой шине, цепь эмиттера через резистор - к точке соединениядатчика тока с выходным выводом стабилизатора, а база - к выходу источника опорного напряжения, вход которого включен междуобщей силовой шиной стабилизатора и точкойсоединения датчика тока с силовым транзйсгором регулирующего элемента.2, Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в цепь эмиттера транзис.тора балластного элемента введен термочувствительный элемент, включенный между эмиттером транзистора и резистором.25 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Карпов В, И. Полупроводниковые ком.пенсационные стабилизаторы напряжения и. то.ка М., "Энергия", 1963, с. 121, рис. 70.2, Авторское свидетельство СССР У 408289,кл 0 05 Р 1756, 1974,3, Авторское свидетельство СССР У 550628,кл. 6 08 Р 1/56, 1975.767735 Составитель С, Ситк Техред Н.Барадулина орректор Н. Стецтор И. Подписи Тираж 956 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам иэобретеннй и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., Закаэ 7005(17 5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4