Стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик в 983678(22) Заявлено 06. 0781(21) 3311665/24-07 И 41 М К з С 05 Р 1/56 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 23,12.82, Бюллетень М 47 Дата опубликования описания 23,12.82 1 И 1 УДК 621316. . 722. 1 (088, 8) В. Д. Бобков, С. Н. Коляго, В, Д. Лютый;и И, Н; - Траян(72) Авторы изобретения(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различных радиотехнических устройств.Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием,содержащий основной и 5 дополнительных и И запирающих транзисторов, Коллекторы регулирующих транзисторов подключены к основному и И дополнительным источникам питания, а эмиттеры - к одной из выходных клеьж. Запирающие транзисторы подключены эмиттерами к базам основного и Кдополнительных транзисторов, базами - через резисторы к коллекторам основного и Идополнительных транзисторов, а коллекторами - к точкам соединения диодов последовательной цепочки, включенной между блоком управления и базой И-го дополнительного транзистора1.Йедостатком такого стабилизатора . является то, что он сложен в регулировке и настройке из-за критичности схемы к коэффициенту усиления регулирующих транзисторов. Кроме того, в указанной схеме всегда существует возможность открывания всех регули- руюц 1 их транзисторов через резисторы и эмиттерные переходы запирающихтранзисторов. Вышеизложенное требуетподбора этих резисторов или выполнения запирающих транзисторов составными,Известна стабилизированная система питания напряжением постоянноготока, содержащая непрерывным стабилизатор напряжения, Ы последовательно включенных нестабилизированныхисточников питания, вывод одного изкоторых, с меньшим напряжением, подкличен к входу непрерывного стабилизатора, а выводы остальных источников питания подключены к входу непрерывного стабилизатора через диод ичерез коллекторно-эмиттерный переходсоответствующего предварительного регулирующего транзистора, и цепь изИпоследовательно включенных стабисторов, причем один крайний выводукаэанной цепи соединен с одним извыводов дополнительного источникапитания и выходной клеммой, а другиевыводы стабйсторов подключены черезрезисторы к другому выводу дополнительного источника и непосредственно к базам соответствующих предварительных регулирующих транзисторов,З 0 при этом база предварительного регу 983678лируюшего транзистора с большим напряжением подключена к выводу стабистора с меньшим напряжением 2 .Недостатком такой системы является наличие в силовой цепи двух регулирующих транзисторов - основного регулирующего и предварительного регулирующего. Это привоцит к увеличению падения напряжения на регулирующих элементах системы и, следовательно, к уменьшению КПД.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий основной и И дополнительных источников напряжения, основной и В дополнительных регулирующих транзисторов, Х запирающих транзисторов, Базы основного и дополнительных регулируюцих транзисторов через резисторы подключены к выходу блока управления, эмиттеры запирающих транзисторов соединены с эмиттерами, а коллекторы - с базами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, при этом база каждого из запирающих транзисторов через резистор подключена к коллектору предыдущего регулирующего транзистора, а переходы коллектор- база всех запирающих транзисторов эашунтированы конденсаторами3.Недостатком такого стабилизатора является то, что от блока управления потребляется повышенный ток, который ранен сумме токов, протекающих одновременно через все базовые резисторы регулирующих транзисторов независимо от того, какой из регулирующих транзисторов выполняет функцию регулирования. Особенно это сказывается когда напряжение всех источников максимально, Это приводит к увеличению мощности, потребляемой от источников напряжения, т,е. к умейьшению КПЛ стабилизатора.Пель иэобюетения - повышение КПЛ.Поставленная цель достигается тем что в стабилизатою напюяжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий блок управления, входом подключенный к выходным выводам стабилизатора, основной и И дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы которых соединены с выводами для подключения основного и И дополнительных источников напряжения, а эмиттеры соединены с одним из выходных выводов, Х запирающих транзисторов, эмиттеры которых соединены с змиттерами соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, а базы через резисторы подключены к коллекторам предыдущих регулирующих транзисторов, причем переходы коллектор-база запирающих транзисторов зашунтированы конденсаторами,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 введены И отключающих транзисторов,эмиттеры которых подключены к базамсоответствующих дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторыи базы через резисторы - к коллекторам соответствующих запирающих транзисторов, а выход блока управления через резисторы - к коллекторам отключающих транзисторов,На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора. Стабилизатор содержит регулирующие транзисторы: основной 1, допол нительные 2-4, запирающие 5-7, отключающие транзисторы 8-10, резисторы11-27, блок 28 управления, источники напряжения: основной 29, дополнительные 30-32, конденсаторы 33-35. Регулирующие транзисторы и блок управления составляет замкнутый контур регулирования, поддерживающий выходноенапряжение стабилизатора неизменным,Сущность работы стабилизатора состоит в том, что ток нагрузки пропускает тот регулирующий транзистор, наколлекторе которого имеется минимальное напряжение относительно эмиттера. При изменении напряжения источников29-32 ток нагрузки стабилизатора вопределенные моменты плавно переходит от одного регулирующего транзисторак другому. При максимальном напряжении источников 29-32 ток нагрузкипропускает только транзистор 1,в цепи базы которого протекает токот блока 28 управления через резистор 12. Запирающие транзисторы 5-7открываются через резисторы 11, 17и 22 напряжением, которое падает на соответствующих регулирующих транзисторах, Открытые транзисторы 5-7 шунтируют ток баэ отключающих транзисторов 8-10, Транзисторы 8-10 закрыты и ток в цепях без регулирующих транзисторов 2-4 от блока управления 28равен нулю. По мере снижения напряжения источников 29-32 напряжениена коллекторе транзистора 1 приближается к нулю, при этом уменьшаетсяток базы транзистора 5, он выходитиз насыщения и закрывается. В цепибазы отключающего транзистора 8 появляется ток. Он открывается и в режим регулирования входит транзистор 2. При дальнейшем уменьшении напряжения функция регулирования переходит к транзисторам 3 и 4. Процессы,происходящие при этом в схеме, аналогичны вышеописанным. Резисторы 18,23 и 27 обеспечивают надежное запирание транзисторов 2-4 соответственно при отсутствии базовых токов транзисторов 2-4. Конденсаторы 33-35 служат для уменьшения переменной составляющей на выходе стабилизатора при переходе функции регулирования от одного регулирующего транзистора к другому,При максимальном входном напряже,нии, когда функций регулирования выполняет транзистор 1, через резистор12 от блока управления в цепь базытранзистора 1 протекает ток, равный,и /, где ЗИ - ток нагрузки,коэффициент усиления регулирующего транзистора.При наличии отключающих транзисторов 8-10 через резисторы 16, 2126 протекает ток-Н ИрЯ, +)где К - один из резисторов 16, 21и 26к - один из резисторов 15, 20п 1и 25,Без отключающих транзисторов 8-10через резисторы 16, 21 и 26 протекает ток Ди /р.Ток, протекающий через резисторы12, 16, 21 и 26 от блока управления,потребляется от суммы основного ивсех дополнительных источников. Введение отключающих транзисторов позволяет уменьшить ток потребленияот первичной сети, а следовательно,увеличить КПД стабилизатора. Максимальный выигрыш в КПД получается примаксимальном напряжении источников29-32. При уменьшении напряжения сети, по мере перехода функции регулирования от транзистора 1 к транзисторам 2-4, ток через резисторы 16,21 и 26 возрастает до величины ЭИЦЗ,где- коэффициент усиления транзисторов 2-4. При минимальном напряжении источников 29-32, когда функцию регулирования выполняет транзистор 4, КПД предложенной схемыравен КПД известной.Экспериментальная проверка предложенного устройства была проведенана макете вторичного источника питания, В качестве основного и дополнительных источников напряжения использовались выпрямленные напряжениянестабилизированного инвертора. Напряжение первичной сети изменялосьот 22 до 32 В. Выходное напряжениеинвертора стабилизировалось предлагаемым стабилизатором и равно 15 Впри токе нагрузки 0,7 А. При напряженин сети 22, 28, 32 В КПД устройства равен 78, 74 и 71 соответственно. Вез,отключающих транзисторов КПД устройства равен 78, 72 и 68 соответственно.Таким образом, введение отключающих транзисторов и резисторов способствует повышению КПД стабилизато ра.0Формула изобретенияСтабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулирова 15 нием, содержащий блок управления,входом подключенный к выходным выводам стабилизатора, основной и И дополнительных регулирующих транзисторов, коллекторы которых соединеныс выводами для подключения основногои И дополнительных источников напряжения, а змиттеры соединены с однимиз выходных выводов, М запирающихтранзисторов, эмиттеры которых соединены с эмиттерами соответствующих дополнительных регулирующихтранзисторов, а базы через резисторы подключены к коллекторам предыдущих регулирующих транзисторов, причем переходы кОллектор - база запи"рающих транзисторов зашунтированыконденсаторами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличенияКПД, в схему введены Хотключающихтранзисторов, эмиттеры которых подключены к базам соответствующих дополнительных регулирующих транзисторов,. коллекторы и базы через резисто"ры подключены к коллекторам соответствующих запирающих транзисторов,40 а выход блока управления через резисторы подключен к коллекторам отключающих транзисторов,Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 531140, кл. 6 05 Р 1/56, 1976.2, Авторское свидетельство СССРР 575634, кл, С 05 Е 1/56, 1977.50 3. Авторское свидетельство СССРПо заявке Р 2985308/24-07,кл.С 05 Р 1/56, 24.09.80.983678 Составитель О. МецерякоРедактор А, Козориз ТехредМ,Гергель Буря орректо Заказ 9922/ В Го ССС Подписно д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 57НИИПИпо д035, М Тираж 914сударственного комитета ам изобретений и открыти ква, Ж, Рауиская наб,