Программируемый высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетсиикСоциалистическихРеспублик щ 866551(22) Заявлено 06.79 (2 ) 2790991/24-07с присоединением заявки М Гееударстваккык кфмитет СССР аа делам кзебратенкй и аткрытик, Опубликовано 23,09,81. Бюллетень М 35 Дата опубликования описания 23.09,81(54) ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ1Изобретение относится к электротехнике, вчастности к стабилизированным источникам питания и может быть использовано в приборахдля проверки цифровых вольтметров, а такжев устройствах электропитания рациоаппаратуры.5Известны высоковольтные стабилизаторынапряжения на транзисторах, содержащие сравнивающий узел, усилитель ошибки в цепи обратной связи и регулирующий элемент ш последовательно включенных транзисторов,Для обеспечения линейной работы всехтранзисторов регулирующего элемента и равномерного распределения на них входного напряжения, базы транзисторов подключены к делителю напряжения, включейному параллельнорегулирующего элементу, Делитель рассчитывает.ся таким образом, чтобы в режиме минималь.ного входного и максимального выходногонапряжения стабилизатора ток, протекающий.через него, был намного больше максимальноготока базы последовательно включенных регу.лирующих транзисторов 11,Недостатками этих стабилизаторов являютсянизкий коэффициент полезного действия из-за работы последовательно включенных транэисто ров регулирующего элемента в линейном режиме и большой мощности, рассеиваемой в дели. теле питания базовых цепей регулирующих транзисторов; низкая надежность из-за большего количества транзисторов в регулирующем элементе и неравномерности распределения напряжения между ними при изменении в широком диапазоне токов. нагрузки и выходного напряжения стабилизатора; узкий диапазон токов нагрузки из-за шунтирования регулирующего элемента целителем.Известен стабилизатор напряжения на трен. зисторах, который содержит сравнивающий узел, усилитель ошибки в цепи обратной связи, регу. лирующий элемент из трех последовательно включенных транзисторов и дополнительный источник питания базовых цепей регулирующих транзисторов (2.В этом стабилизаторе ток баэ регулирующих транзисторов протекают каждый по своей цепи и не влияют друг на друга, что позволяет более точно распределить.входное напряжение на регулирующих транзисторах. Кроме.того, подобная схема позволяет несколько уве личить КПД стабилизатора при уменьшении входного напряжения, так как регулирующие транзисторы, начиная с первого от выпрямителя, будут по очереди входить в режим насы щения. При изменении выходного напряжения от нуля до максимального значения в широком диапазоне токов нагрузки коэффициент полезного действия стабилизатора будет низок из-за того, что величина напряжения дополнительного источника фактически будет равна величине основного источника и вся мощность, при минимальном выходном напряжении ста. билизатора, будет рассеиваться на регулирующих транзисторах или стабилитронах; включенных параллельно им.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является программируемый высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттер которого подключен к одной из вы. ходных клемм стабилизатора, и цепь обратной связи, состоящую из сравнивающего узла и усилителя сигнала рассогласования, причем вход сравнивающего узла подключен к выходным выводам стабилизатора, а выход - ко входу усилителя сигнала рассогласования, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора 13.Недостатками известного стабилизатора являЗО ются низкое быстродействие при переходе от максимального выходного напряжения стабилизатора к нулевому из.за разряда фильтрующей емкости через транзисторный регулирующий элемент, а точнее через защитный стабилитрон, обязательно включенный параллельно транзистору, и нагрузку. Таким образом, на нагрузке будет присутствовать излишнее напряжение в течение времени разряда фильтрующего конденсатора через сопротивление нагрузки, При минимальном напряжении на выходе стабили. 4 О затора, ток нагрузки от высоковольтного выпрямителя проходит через стабилитроньг и вся избыточная мощность рассеивается на всех стабилитронах и КПД устройства получается сравнительно низким, 45Цель изобретенияувеличение быстро. действия и повышение КПД программируемого высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения.Поставленная цель достигается тем, что в 5 О программируемый высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения введено й послеадовательно соединенных управляемых источай. ков напряжения, включенных между второй выходной клеммой стабилюатора и одним из выводов для подключения источника входного питающего напряжения, а другой вывод для подключения этого же источника соединен с коллектором регулирующего транзистора, при этом каждый из указанных управляемых источ. ников напряжения состоит из параллельно вклю ченных резистора, диода, включенного в пря. мом с током нагрузки направлении, и выпрямителя с последовательно соединенным транэис. тором, базой, подключенным через вновь вве. денный пороговый элемент к эмиттеру пре. дьщущего транзистора, начиная с регулирующе. го,На чертеже представлена функциональная схема программируемого высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения.Стабилизатор содержит сравнивающий узел 1, состоящий из программируемого источника опорного напряжения и делителя напряжения. Сравнивающий узел включен между выходными клеммами стабилизатора. Усилитель сигналарассогласования 2 в цепи обратной связи, входкоторого подключен к сравнивающему узлу 1,а выходк базе регулирующего транзистора3, эмиттер которого соединен с одной из вы.ходных клемм стабилизатора, К коллекторурегулирующего транзистора 3 подключен вывод для подключения источника 4 входного питающего напряжения, а между вторым его выво.дом и другой выходной клеммрй стабилюатора включено й последовательно соединенных управляемых источников напряжения, каждый ю которых состоит из параллельно включенных транзистора 551 с последовательно включенным выпрямителем 664, резистора 771, и Диода 881 ч, включенного в прямом с током нагрузки направлении, а базы транзисторов 5511 через пороговый элемент 99 ч соединены с эмиттером предыдущего транзистора, начиная от регулирующего транзистора.Стабилизатор работает следующим образом.При увеличении сигнала с перестраиваемого источника опорного напряжения сравнивающего узла 1, усиливаемого усилителем 2, регулирую-, щий транзистор 3 открывается и выходное напряжение стабилизатора увеличивается, Ток нагрузки от положительного полюса источника 4 через регулирующий транзистор 3, нагрузку, подключаемую к выходным клеммам стабилюатора и диоды 881 л замыкается на отрицательный полюс источника 4. При этом все транзисторы 551 л закрыты, По мере открывания регулирующего транзистора Э увеличивается напряжение на пороговом элементе 9. При достижении по. рога открытия, транзистор 5 открывается и к выходному напряжению стабилизатора добав.ляется напряжение от выпрямителя 6, при этом регулирующий транзистор 3 может быть пол. ностью открыт, а регулировку и стабилизацию выходного напряжения осуществляет транзис тор 5. Таким образом, при регулированииуровня сигнала с перестраиваемого источника8665опорного напряжения меняется выходное напря. жение стабилизатора путем последовательного подключения или отключения выпрямителей б.бц, через транзисторы 551 Ч, один из которых находится в линейном регулирующем Режиме, предыдущий в открытом состоянии, а последующий в закрытом. Наибольшую мощность рассеивает только один нз всех Йтранзисторов, так как мощности на открытых и закрытых транзисторах незначительны, что позволяет увеличить КПД высоковольтного источника, Быстродействие подключения источ. ников определяется временем включения и отключения транзисторов 551. Резисторы 77 И служат для обеспечения активного режима транзисторов 551, что обеспечивает их работоспособность при нулевой нагрузке.Предлагаемая схема последовательного подключения нескольких источников напряжения выгодно отличает программируемый высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения от известного резким увеличением быстродействия высоковольтного стабилизатора и повышением его КПД.Перечисленные выше преимущества позво ляют расширить сферу применения высоковольтного стабилизатора и использовать его не только для программируемых приборов, но и для построения высоковольтных стабилизаторов с использованием низковольтных элемен 30 тов в различных областях электро- и радиотехники.формула изобретенияПрограммируемый высоковольтный стабили- З 5 затор постоянного напряжения, содержащий ре- Ъ 51 6гулирующий транзистор, эмиттер которого подключен к одной из выходных клемм стабили.затора, и цепь обратной связи, состоящую изсравнивающего узла и усилителя сигнала рас.согласования, причем вход сравнивающего узла подключен к выходным выводам стабили.затора, а выход ко входу усилителя сигналарассогласования, выходом соединенного с базой регулирующего транзистора,.о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениябыстродействия и КПД стабилизатора, в неговведено й последовательно соединенныхуправляемых источников напряжения, включен.ных между второй выходной клеммой стаби.лизатора и одним из выводов для подключения источника входного питающего напряжения,а другой вывод для подключения этого жеисточника соединен с коллектором регулирую.щего транзистора, при этом каждйй из указанных управляемых источников напряжениясостоит из параллельно включенных резистора,диода, включерчого в прямом с током нагрузки направлении, и выпрямителя с последовательно соединенным транзистором, базой, под.ключенным через вновь введенный пороговыйэлемент к эмиттеру предыдущего транзистора,начиная с регулирующего.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах, Проектирование и расчет. Под ред, Додика С. Д. и Гальперина Е. И.М., "Сов.радио", 1969, с. 347.2, "Обмен опытом в радиопромышленности",1976, Не 1, с. 50.3, Авторское свидетельство СССР Юф 610090,кл, 6 05 Е 1/56, 1978,866551 оставитель С. Ситко хред М. Рейвес,Редактор Г, Волкова орректор Г. Назарова аказ 807 Тираж 943 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5одписн илиад ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная