Стабилизатор постоянного напряжения

(22) Заявлено 16. 04,80 (21) 2910771/24-07с присоелинениею заявки РВ -(51)М. Кл, С 05 Е 1/8 3 Ъеударсткнный кемнтет СССР иа делам нэабретеннй н открытнй(72) Автор изобретения А. И. Зарукин гг гтУльяновский политехнический институ(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к электротехнике.Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент на составном транзисторе, усилитель постоянного тока, выход которого подключен к базе одного из транзисторов регулирующего элемента, источник опорного напряженияНаиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно включенный в силовую шину регулирующий элемент, состоящий из составного транзистора, база-эмиттерный переход каждого из которых зашунтирован обратным диодом, усилитель, один из входов которого подключен к эмиттеру выходного транзистора регулирующего элемента и к одному из выходных выводов, а другой вход через источник опорного напряжения подключен к общей шине, токоэадающий узел, выход которого через дио-. 2.ды подключен соответственно к выходуусилителя и к управляющей цепи регулирующего элемента 2 ,Однако в этом устройстве эффектив- .ность защиты транзистора регулирующе 5го элемента недостаточна, При коротком замыкании нагрузки составной транзистор регулирующего элемента работает в режиме фиксированного тока базы,. который обеспечивает Фиксированноезначение тока коллектора. Однако вэтом режиме на составном транзисторерегулирующего элемента рассеиваетсямаксимальназ мощность,. значительнобольшая рассеиваемой им мощности внормальном режиме работы, так какрезко повышается падение напряженияна составном транзисторе регулирующего элемента.20 Целью изобретения является повышение эффективности защиты транзистора регулирующего элемента и обеспечение регулируемого стабильноготока включения защиты и стабильного9 ч 367тока составного транзистора в аварийном режиме независимого от выходного напряжения стабилизатора в нормальном режиме работы.Эта цель достигается тем, что встабилизатор постоянного напряжениявведены токоограничивающий резистор,два токозадающих резистора, ключевойузел, дополнительный источник опорного напряжения и вспомогательный источник напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой - к общей точке дополнительногоисточника опорного напряжения и к общей точке токозадающего узла, выполненного управляемым, управляющийвход которого через первый токозадающий резистор подключен к выходуключевого узла, а через второй - квыходу дополнительного источника хоопорного напряжения и к первому входу ключевого узла, второй вход которого через токоограничивающий резис"тор подключен к выходу усилителя, апитающий вход подключен к общей шине, 5кроме того, ключевой узел выполненна двух транзисторах разного типа проводимости, эмиттеры которых соединены между собой, а базы использованыв качестве соответственно первого ивторого входов ключевого узла, коллектор первого транзистора использован в качестве выхода указанного узда, а коллектор второго транзисторасвязан с питающим входом ключевогоузла,На чертеже приведена принципиальная схема стабилизатора постоянного напряжения.Стабилизатор постоянного напряжения содержит источник входного напряжения 1,токостабилизирующий узел 2, выполненный, например, на инверсном повторителе (усилителе) тока (токовое зеркало), выход которого45 через диоды 3 и Й подключен к выходу усилителя 5 и к управляющей цепи регулирующего элемента 6 на составном транзисторе, источник опорного напряжения 7, включенный .между общей шиной и одним из входов усилителя 5, резистор нагрузки 8, источник вспомогательного напряжения 9, один вывод которого подключен к общей шине, токоограничивающий резистор 10, вклю ченный между выходом усилителя 5 и вторым входом ключевого узла 11 (компаратор напряжений), собранного, например, на первом и втором транзисторах соответственно 12 и 13, дополнительный источник опорного напряжения 1 ч, первый и второй токозадающие резисторы соответственно 15 и 16, через которые ключевой узел 11 связан с управляющим входом токостабилизирующего узла 2, обратный диод 17, включенный между базами транзисторов 12, 1.3.Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.В нормальном режиме схема работает как обычный компенсационный стабилизатор. Напряжение на выходе дополнительного источника опорного напряжения 11 по отношению к общей шине выбиоается несколько больше максимального напряжения на выходе усилителя 5, При применении данной схемы в стабилизаторе с регулируемым выходом максимальное напряжение на выходе стабилизатора определяется при максимальном выходном напряжении стабилизатора). Через токоограничивающий резистор 10 протекает ток базы транзистора 12, Транзистор 11 в этом случае открыт и работает в режимме насыщения, Напряжение на его коллекторе примерно равно напряжению на выходе дополнительного источника опорного напряжения 11. Входной, а следовательно и выходной ток токозадающего узла 2, определяется суммарным током через первый и второй токозадающие резисторы. В аварийном режиме, например при коротком замыкании нагрузки, при гревышении тока предельного значения, входной ток составного транзистора достигает величины, определенной током токозадающего узла и более возрасти не может. Составной транзистор при этом работает в режиме фиксированного тока базы, который обеспечивает фиксированное значение ,тока коллектора. Так как напряжение ,на нагрузке при этом падает по сравнению с источником опорного напряжения 7, то на выходе усилителя 5 появляется большой положительный потенциал, что приводит к запиранию диодаразрыву петли отрицательной обработкой связи и запиранию транзисторов ключевого элемента, Напряжение вспомогательного источника 9 и напряжение дополнительного источника опорного напряжения выбирается таким, чтобы напряжение на выходе усилителя ,в аварийном режиме по отношению кобщей шине, было больше напряжения навыходе дополнительного источника опорного напряжения. Обратный диод 17,включенный между базами транзисторов12 и 13 предотвращает пробой их эмиттерно-базовых переходов при подачеобратного напряжения. Входной, а следовательно и выходной токи токозадающего узла, определяются лишь током через первое токозадающее сопротивление, Следует отметить, что усилительв аварийном режиме отключается, включает цепь дополнительной защиты иболее на работу схемы стабилизаторане влияет. 15Таким образом, за счет выбора первого токозадающего сопротивления возможен выбор выходного тока стабилизатора в аварийном режиме. Его величина выбирается значительно меньше 20тока в нормальном режиме работы, чтоповышает эффективность защиты, таккак на регулирующем элементе рассеивается значительно меньшая мощность.При обрыве данного резистора (например, из-за аварий схемы коммутации)ток в аварийном режиме уменьшаетсядо нуля. (Регулирующий элемент работает в режиме Фиксированного токабазы,определяющеготок коллектора,но З 0при значительно меньших значенияхвыходного тока),Величина тока включения защиты независит от значения выходного напряжения стабилизатора в нормальном режиме работы. Поэтому данный стабилизатор желательно использовать какстабилизатор с регулируемым выходнымнапряжением, параметры схемы защитыкоторого не зависят от уровня выходного напряжения и могут быть легкозаданы (программируемые ток включениязащиты и ток защиты в режиме короткого замыкания).Схема защиты имеет высокую помехозащищенность от случайных включений,так как усилитель в нормальном режиме работы охвачен глубокой отрицательной обратной связью. Схема может бытьсобрана на типовой элементной базе,в том числе и на интегральной. Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения при сохранении всех достоинств известного устройства - защите выхода усили- ф теля при перегрузках по току - обладает более эффективной защитой транзисторов регулирующего элемента " уменьшается ток через эти транзисторы в аварийном режиме, а следовательно и рассеиваемая ими мощность. 8 предлагаемом стабилизаторе возможна регулировка тока включения защиты и тока в аварийном режиме, независимая от выходного напряжения стабилизатора в нормальном режиме работы. При случайных коротких замыканиях и токах нагрузки, меньших тока аварийного режима, обеспечивается автоматическое восстановление первоначального . режима.Формула изобретения1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательно . включенный в силовую шину регулирующий элемент, состоящий из составного транзистора, база-эмиттерный переход каждого из которых зашунтирован обратным диодом, усилитель, один из входов которого подключен к эмиттеру выходного транзистора регулирующего элемента и к.одному из выходных выводов, а другой вход через источник опорного напряжения подключен к общей шине, токозадающий узел, выход которого через диоды подключен соответственно к выходу усилителя и к управляющей цепи регулирующего элемента, о т л и ч а, ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты, в него введены токоограничивающий резистор, два токозадающих резистора, ключевой узел, дополнительный источник опорного напряжения и вспомогательный источник напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой - к общей точке дополнительного источника опорного напряжения и к общей точке токозада 1 ощего узла, выполненного управляемым, управляющий вход которого через первый токозадающий резистор подключен к выходу ключевого узла, а через второй - к выходу дополнительного источника опорного напряжения и к первому входу ключевого узла, второй вход которого через токоограничивающий резистор подключен к выходу уси" лителя, а питающий вход подключен к общей шине.2. Стабилизатор по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что ключевой узел выполнен на двух транзисторах943677 оставитель ехред А, Б дактор Л. Повха Заказ 5107/54 Тираж 91 ВНИИПИ Госуда по делам и 3035, Москва, Подписно митета ССоткрытий ая наб.,твенного к бретений и -35, Раушс лиал ППП "Патент" разного типа проводимости, эмиттерыкоторых соединены между собой, а базы использованы в качестве соответственно первого и второго входов ключевого узла, коллектор первого транзистора использован в качестве выхода указанного узла, а коллектор второго транзистора связан с питающимвходом ключевого узла. 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Китаев В. Е, и др, Электрическая защита полупроводниковых источ 5 ников питания, И., "Связь", 1977,с. 09, рис. 3,14 б.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Нф 2762766, кл, 6 05 Р 1/58,1979 орбачевац Корректор Г, Рещетни жгород, ул. Проектная