Стабилизатор постоянного напряжения

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ополнительное к авт. свид-ву 2) Заявлено 26.09.79 (21) 2821031/24-07(23) ПриоритетОпубликовано 1 56 арствеииый комитеСССРеаам изобретеиийи открытий ень М 22 06.81. Бел 3) УДК 621,316. .722.1(088.8 опубликованияописан 5,06.81(72) Автор изобретения Г. Константин Заявите 54) ИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ й Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания различного назначения, например в высоковольтных источниках питанияИзвестен стабилизатор напряжения, в котором регулирующий орган (РО) выполнен путем последовательного соединения регулирующих транзисторов, а сглаживающий фильтр выполнен секционированным, отводы от которого через вентили связаны с точками соединения регулирующих транзисторов. Выравнивание напряжений на регулирующих транзисторах, в рабочем режиме осуществляется путем выбора величины напряжения дополнительных источников питания, от которых осуществляется питание управляющих цепей регулирующих транзисторов. При коротком замыкании нагрузки все транзисторы РО надежно запираются, а напряжение на каждом из них становится равным напряжению на соответствующей секции сглаживающего фильтра 1 .Недостаток данного стабилизатора состоит в наличии дополнительных источников питания и развязывающих диодов, в необходимости секционирования сглаживающего фильтра.( Наиболее близким по техническоисущности к предложенному является.устройство содержащее РО, состоящииз М последовательно соединенныхтранзисторов, резисторный делительнапряжения из М звеньев, подключенный параллельно РО, и схему сравнения с усилителем обратной связи(УОС), соединенным выходом с управляющим переходом первого транзистора РО, Для равномерного распреде.ления напряжений между регулирующимит ранзисторами отводы от промежуточных точек делителя подключены к ба зам транзисторов РО 2.Такой стабилизатор отличаетсяпростотой, однако для равномерногораспределения напряжений на регулирующих транзисторах в рабочем режиме 20 через делитель необходимо пропускатьотносительно большой ток (примернона порядок больше, чем максимальновозможный ток в базах транзисторовРО), что ухудшает параметры стабилизатора и снижает возможный диапазон изменений токов нагрузки,так как при токах нагрузки, меньшихпо величине тока делителя, происхо"ит срыв стабилизации. Кроме того, 30 :хема стабилизатора не обеспечивает50 надежную защиту регулирующих транзисторов при коротком замыканиинагрузки, так как в этом случае дажепри наличии устроистна защиты закрытие первого транзистора РО не приводит к закрытию других транзисторов,т.е, не происходит равномерного распределения напряжений между транзисторами РО, что может привести к выходу стабилизатора из строя.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путемобеспечения форсированного выключсния всех транзисторов РО и равномерного распределения напряжений междуними при коротком замыкании со стороны нагрузки, а также расширение области применения путем обеспечениявозможности его использования приболее широком диапазоне токов нагрузки.Поставленная цель достигаетсятем, что в стабилизаторе, содержащем;РО из й последовательно соединенныхтранзисторов, многозвенныи делительнапряжения, включенный параллельноРО, и схему сравнения с УОС, выходомподключенную к управляющему электроду первого регулирующего транзистора,указанный делитель выполнен из 2 й звеньев и имеет 2 Мотвода от точексоединения соответствующих звеньев,причем отводы от точек соединениякаждого из четных звеньен, начинаясо второго,.с предшествующим ему нечетным звеном послсдовательно подключены к базе каждого из регулирующих транзисторов, начиная со второго, а отводы от точек соединения техже четных звеньев с последующими нечетными - соответственно к змиттерукаждого из упомянутых регулирующихтранзисторов.При этом все нечетные звенья делителя напряжения могут быть выполнены н виде цепочки из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, а все четные- образонаныдиодами, включенными н проводящемнаправлении по отношению к напряжению на РО,На чертеже приведен вариант принципиальной электрической схемы предложенного стабилизатора с РО на трехтранзисторах.Стабилизатор содержит основной 1 и дополнительный 2 источники питания, РО на транзисторах3-5, включенных последовательно между основным источником питания инагрузкой 6, схему 7 сравнения сУОС, входом подключенную к закимамнагрузки, а выходом - к базе транзистора 3, устройство 8 защиты натранзисторе 9 с резистивным датчиком 10 тока, включенным между эмиттером транзистора 3 и нагрузкой. УОСвыполнен по дифференциальной схемена транзисторах 11 и 12 с питанием от дополнительного источника 2 через резистор 13, Резисторы 14 и 15 в базовых цепях транзисторов 4 и 5 задают начальное смещение этих транзисторов. Параллельно РО включен многозвенный делитель напряжения, Нечетные звенья делителя выполнены в виде цепочки из последовательно соединенных резисторов 16-18 с соответствующими стабилитронами 19-21, а а четные звенья образованы диодами 22 и 23. Промежуточные отводы делителя последовательно подключены к базе транзистора 4, к точке соединения эмиттера транзистора 4 с коллектором транзистора 3, к базе транзистора 5, к точке соединения эмиттера транзистора 5 с коллектором транзистора 4.Стабилизатор работает следующим образом.При включении питания все транзисторы РО открыты путем подачи смещения через резисторы 13-15.Когда напряжение на нагрузке б достигнет заданной величины, усилитель 7 призакрывает транзистор 3 (при этом транзисторы 4 и 5 еше находятся в состоянии насыщения). По мере дальнеишего нарастания входного напряжения растет напряжение на переходе "коллектор-эмиттер" транзистора 3 и, когда это напряжение достигает величины напряжения пробоя стабилитрона 19, через элементы 22, 16, 19 начинает протекать ток, в результате чего напряжение на диоде 22, включенном параллельно переходу "базаэмиттер" транзистора 4, изменяется, и последний, а за ним и транзистор 5 призакрываются, С этого момента возрастает напряжение на транзисторах 4 и 5, а напряжение на транзисторе 3 остается неизменным, примерно равным напряжению пробоя стабилитрона 19. При максимальной величине входного напрякения на транзисторах 3-5 устанавливается напряжение, равное напряжению пробоя соответствующих стабилитронов 19-21. Отличительная особенность в работе предложенного устроистна по сравнению с известным состоит в следующем. В известном устройстве для удовлетворительного выраннивания напряжений между регулирующими транзисторами необходимо, чтобы ток через резистивный делитель был примерно на порядок больше максимального рабочего тока базы регулирующих транзисторов. В предложенном устройстве резисторы 14 и 15 выбираются из условия, чтобы ток через них был равен максимальной величине тока базы регулирующих транзисторов, а ток через многозвенныи делитель в рабочем режиме не превышает этои веинины. Следовательно, в предложенйо. устрзйстве величина тока чере: дели;ель,шун 838677тирующий РО, может быть уменьшена в несколько раэ.При работе стабилизатора в ре.име короткого замыкания со стороны нагрузки (аварийный режим) срабатывает устройство защиты 8, закрывая (призакрывая) транзистор 3, Одновременно возрастает ток череэ многозвенный делитель и падением напряжения на диодах 22 и 23 транзисто" ры 4 и 5 полностью закрываются. Напряжение на РО возрастает на величину выходного напряжения и это дополнительное приращение напряжения распределяется между транзисторами 3-5 пропорционально величинам сопротивлений 16-18. Выбирая нужный тип стабилитронов 19-21 и величину резисторов 16-18, можно с любой точностью выравнять напряжения на транзисторах .РО или распределить их в необходимой пропорции. В отличие от известного устройства в предложенном все транзисторы РО закрываются одновременно с закрытием первогб транзистора, вход которого подключен к выходу устройства защиты, что обеспечивает защиту стабилизатора без значительного усложнения его схемы.В предложенном устройстве могут быть использованы и другие схемы УОС, а также любое устройство защиты, обеспечивающее подачу запирающего напряжения на базу первого транзистора РО при коротком замыкании со стороны нагрузки. Устройство может быть выполнено без дополнительного источника питания и без устройства защиты, если необходимость в них отсутствует. Резисторы смещения могут быть подключены к коллекторам соответствуюцих транзисторов. В делителе вместо диодов 22, 23 могут быть использованы резисторы.Формула изобретения1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка Японии М 52-44425,кл. 58 Н 161,9. Изобретения в СССР и40 за рубежом. Вып, 103, 1" 7, 1978.2. Источники электропитания наполупроводниковых прибсрах, Под ред.Додика С.Д. и Гальперина Е,И. М.,"Советское Радио", 1969, с, 347,Рис, Ч 11.8. орган из й последовательно соединенных регулирующих транзисторов,включенныи в силовую цепь последовательно с нагрузкой, многозвенный делитель напряжения, включенный параллельно регулирующему органу, и схемусравнения с усилителем обратной связи, выходом подключенную к управляющему электроду первого регулирующеготранзистора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности и расширения области примененияпутем обеспечения возможности работыпри более широком диапазоне токов нагрузки, делитель выполнен из 2 И звеньев и имеет 2 йотвода от точек 15 соединения соответствующих звеньев,причем отводы от точек соединениякаждого из четных звеньев, начинаясо второго, с предшествующим ему нечетным звеном последовательно подключены к базе каждого из регулирующих транзисторов, начиная со второго,а отводы от точек соединения тех жечетных звеньев с последующими нечетными - соответственно к змиттерукаждого из упомянутых регулирующихтранзисторов.2, Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю щ и .й с я тем, что все нечетные звенья делителя напряжения выполнены в виде цепочки из последовательно соединенных резистора истабилитрона, а все четные - образованы диодами, включенными в проводящем направлении по отношению кнапряжению на регулирующем органе.35838677 Составитель В. Поляковаоссей Техред А. ЪабинедКорре Редактор Бил ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 аз 4445/72 Тираж 9 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва,Ж О Под ственного комитет обретений и откры 5, Раушская наб. исноеСССРийд. 4/