Стабилизатор напряжения постоянного тока
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
(22) Заявлено 02,04,76 (21) 2340771 24-0с присоединением заявки М дарственнын каннтетСССРделам нзааретеннйн атнрктнй рноритет публиковаио 15.10.79, Бюллетень% 38Дата опубликования описания 20,10.79 53) УДК 621,316, .722.1. (088.8)(72) Авторы изобретения Бугаев и В. Л В, А. Сычи че) Заявител 5 ОР НАПР АБ Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах электропитания узлов радиоэлектронной аппаратуры, автоматики, вычислительной техники и средств .связи,Известен стабилизатор напряжения посб тоянного тока, содержащий компаратор, усилитель постоянного тока и регулирук- щий элемент на тиристоре 111.10Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является ста- билизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последовательно в выходную шину регулирующий элемент на силовом и согласующих трвнзисгорах, дифференциальный усилитель постоянного тока на транзисторах, один вход которого соединен с выходом переменного резистора делителя, верхнее и нижнее плечи которого включены между выходными выводами, другой вход - с источником опорного напряжения, а выход подключен к управляющей цепи регулирующего элемейта 21. ИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Однако известные стабилизаторы напряжения постоянного тока работают в узком диапазоне входного напряжения, причем предельное значение напряжения стабилизации не превышает 100 В.Белью изобретения является расширение диапазона напряжения стабилизации.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока 2 в цепь эмиттеров транзисторов дифференциального усилителя постоянного тока включен вновь введенный гене,ратор тока на транзисторе, база которого включена в цепь нижнего плеча делится до нижнего вывода переменного резистора зашунтированного вновь введенным стабилитроном, а между,адним из входных выводов и входом силового транзистора включен коллекторно-эмяттерной целью вновь введенный дополнительный транзистор, база которого соединена с коллекто- рами согласующих транзисторов, кроме того, с целью повышения надежности стабилизатора он снабжен низкоомным реле,з 6918обмотка которого одним иэ выводов соединена с выходом силового транзисторарегулирующего элемента, а вторым выводом свой размыкающий контакт - с однимвыходным выводом, а через замыкающий -с другим выходным выводом.На чертеже приведена схема стабилизатора напряжения постоянного тока.Стабилизатор напряжения постоянноготока содержит регулирующий элемент, выполненный на транзисторах 1, 2, 3, 4 ирезисторе 5, дифференциальный усилительпостоянного тока на транзисторе 6, коллектор которого через резистор 7 подключен к выходу стабилизатора, и транэисторе 8, а их эмиттеры объединены и подключены к генератору тока, собранному натранзисторе 9 и резисторе 10, делительнапряжения на резисторах 11, 12, 13,14, нижнее плечо которого эашунтировано стабилитроном 15, источник опорногонапряжения на резисторе 16 и стабилитроне 17, управляющую цепь регулирующегоэлемента на транзисторе 18, токостабилизирующий двухполюсник, выполненный натранзисторе 19, коллектор которого соединен через конденсатор 20 с общей шиной, и стабилитроне 21, резисторы 22 и23, и схему защиты, содержащую реле24, обмотка которого эашунтирована диодом 25 и конденсатором 26, кнопку 27,резистор 28 и группу контактов 29, 30,выпрямитель 31,Стабилизатор работает следующим об 35р азомвРегулйрующий элемент содержит согласующие транзисторы 1,2 и мощный силовой транзистор 3. Все транзисторы имеютодинаковый тип проводимости, напримерИ -р, а их число и мощность выбираются в соответствии с требуемой величиной регулировочного тока, мощностью,отдаваемой в нагрузку, а также допустимым значением изменения напряжения постоянного тока на входе стабилизатора.Стабилизатор подключается к выходувыпрямителя 31, обеспечивающего выпрямление переменногонапряжения промышленной частоты требуемого значеййя, Поскольку нестабильность напряжения сети сучетом пульсаций на входе стабилизаторапо ГОСТУ составляет +15%, то расширение диапазона напряжения стабилизации(достижение поставленной цели) автоматически приводит. к расширению диапазонавходного напряжения, Например, при получении стабилизированного напряжения500 В и настройке стабилизатора по ми 18 4ннмальному уровню 0,850 ном в моментповышения напряжения сети на +15% отноминального падение напряжения на элек-тродах эмиттер - коллектор транзисторов1,2 и 3 достигнет критического значения (150 В), что приведет к появлениюопасности пробоя согласующих транзисторов, особенно маломощных, поскольку ихпредельное напряжение О" обычно значительно ниже, чем у мощных,Поэтому для обеспечения возможностирасширения диапазона напряжения стабилизации с учетом изменения входного напряжения на +15%, ко входу силового транзистора 3 подключен эмиттером силовойтранзистор 4 такого же типа, что и транзистор 3, т. е. обладающий аналогичнымипараметрами. Коллектор его подключен кконтактной группе 30 реле 24, а база -к коллекторам согласующих транзисторов1 и 2 регулирующего элемента. Дифференциальный усилитель постоянного тока выполнен на транзисторах 6 и 8, включенных по балансной схеме. С целью расширения диапазона напряжения стабилизациив цепь эмиттеров транзисторов 6 и 8включен генератор тока, выполненный натранзисторе 9 и резисторе 10. Транзистор 9 выбирается с высоким предельнымнапряжением О чтобы разгрузить понапряжению трайзисторы 6 и 8. Р данномслучае при изменении входного напряженияна 30% падение напряжения на каждом изтранзисторов 3 и 4 составит только лишь15%, т. е, уменьшится в два раза, чтопозволяет в два раза расширить диапазонизменения стабилизированного напряжения,Нормальная работа генератора тока идифференциального усилителя постоянйоготока обеспечивается путем выполнения делителя напряжения на четырех резисторах11, 12, 13 и 14. При этом,к среднемувыводу переменного резистора 12 подключен базой транзистор 8, а к нижнему выводу этого переменного резистора 1 2 подключен стабилитрон 15, обладающий аналогичными электрическими параметрамисо стабилитроном 17, База транзистора9 генератора тока включена также в цепьделителя напряжения, т. е. к средней точке резисторов 13 и 14, параллельно которым включен стабилитрон 15, Падениемнапряжения на резисторе 14 и резисторе10, подключенным к эммитеру транзистора 9, задается нужный ток его коллектора,т. е. требуемый ток генератора. Любоеизменение выходного напряжения, приводящее к изменению тока, протекающего8 бполюсника. Значение тока транзистора 1 9 определяется рабочим напряжением стабилитрона 21 и резистора 22, включенного в цепь эмиттера транзистора 19.Второй важной особенностью использования транзистора 4 является то, что кроме разгрузки транзистора 3 по напряжению цэми разгружается по напряжению О и транзистор 19, что крайне важно, поскольку маломощные транзисторы (транзистор 19-маломощный) как р-п-р так и и-р-п типа обладают недостаточно высокимпредельным значением.Конденсатор 20 устраняет воэможность возбуждения стабилизатора, а резистор 5 улучшает работу регулирующего элемента.Защита стабилизатора от короткого замыкания со стороны нагрузки осуществляется с помощьюреле 24, включенного одним из выводов обмотки к выходу регулирующего элемента, а другим через контактную группу 29 к выходным выводам стабилизатора. Важным условием является то, что реле 24 устанавливается рядом с транзистором 3 и его обмот-ка непосредственно соединена с эмиттером транзистора 3. Такое включение предотвращает пробой транзисторов 1, 2, 3, регулирующего элемента. Опасность пробоя вызвана тем, что конденсатор 20 заряжается до напряжения, примерно равного напряжению стабилизации, и при ко"ротком замыкании это напряжение мгновенно прикладывается к переходу база - эмиттер транзисторов 1, 2, 3. Включение обмотки реле 24 в цепь эмиттера транзистора 3 приводит к резкому повышению тока эмиттера этого транзистора и срабатыванию репе 24, однако пробоя не произойдет, поскольку, например, входное сопротивление транзистора 1 велико, так как 50 5 69181через 11 и 12 не повлияет на работу генератора тока, поскольку это изменениетока полностью компенсируется стабилитроном 15,Изменение напряжения стабилизации будет зафиксировано вследствии изменениявходного напряжения транзистора 8 и перераспределения эмиттерных токов транзисторов 6 и 8. При этом чувствительность транзисторов 6 и 8 к изменению 10унапряжения стабилизации будет значительно выше (более чем в 3 раза), чем приобычном исполнении делителя напряжения,поскольку это приращение распределяетсяпропорционально лишь двум резисторам1 1 и 1 2 вместо трех в обычном вариантефСледует особо указать, что включениегенератора тока в эмиттерную цепь транзисторов 6 и 8 предотвращает автоматигоческое опрокидывание транзисторов 6 и8 в режим открыт - закрыт и, соответственно, срыв стабилизации напряженияустройством, как это имеет место для25балансного каскада при больших значениях сопротивления эмиттерной цепи (пристремлении увеличить предельное напряжение стабилизации за,счет увеличенияпадения его части на резисторе).зоРабочее напряжение стабилитронов 15и 17 выбирается иэ условия 0,90 =Орр,предельное транзистора 9, Транзисторы6 и 8 используются аналогичной проводимости, что и транзистор 9, причем их35предельное напряжение эмиттер - коллектор выбирается не ниже разностиО,д уВЫх стокэтс,лонное Для обеспечения необходимого запаса по данному критерию в цепьколлектора транзистора 6 включен высокоомный резистор 7, а коллектор транзистора 8 подключен к транзистору 18аналогичного типа проводимости, наэлектродах эмиттер - коллектор которогогасится часть напряжения,В случае, когда стабилизированноенапряжение на 20 ниже суммарного напряжения источника опорного напряженияи напряжения О транзистора 8, транзистор 18 можно изъять, подключив приэтом коллектор транзистора 8 через резистор к выходу стабилизатора и, соответственно, к базе транзистора 1 (на чертеже показано пунктиром),Транзистор 1 8 соединен коллекторомс базой транзистора 1 регулирующегоэлемента и с коллектором транзистора19 обратного типа проводимости, входящего в состав токостабилизирующего двухВх 1 г Р 5 Рг+где Яг,- сопротивление обмотки реле 24а - коэффициент усиления по току1 "4,2 З.транзисторов 1, 2, 3.Поэтому даже низкоомное сопротивление обмотки реле 24 надежно защищает транзистор 1 регулирующего элемента от пробоя при коротком замыкании. Сопротивление обмотки используемого реле 24 составляет 7-30 Ом, а тип его определяется током срабатывания, причем достаточным для выдержки короткосрочной двойной перегрузки при максимальной нагрузке стабилизатора,7 6918Сбмотка реле 24 зашунтирована диодом 25 и конденсатором 26 для нормальной его работы в режиме переключения.Резистор 28 обеспечивает требуемый ток,достаточный для удержания реле 24 врежиме переключения при минимальномвходном напряжении, Кнопка 27 используется для включения стабилизатора врабочий режим после снятия короткогозамыкания, оПри номинальном напряжении сети/220 или 127 Р) выпрямленное напряжение на входе стабилизатора имеет такоезначение, чтобы при сниженном напряжении сети на + 15% выходное стабилизированное напряжение практически не изменилось, Средний вывод переменногорезистора 1 2 устанавливается так, чтобыколлекторные (эмиттерные) токи транзисторов 6 и 8 были равными, Ток кот 1 лек Отора транзистора 9 устанавливается равным суммарному току эмиттеров транзисторов 6 и 8, а коллекторный ток транзистора 18 равен и изменяется аналогично току коллектора транзистора 9, Базо 25.вый ток транзистора 1 автоматическиустанавливается в 1)5 раз меньшеколлекторного тока транзистора 3, практически соответствующего нагрузочномутоку стабилизатора, гдекоэффициент30усилейияпо току транзистора в схеме собщим эмиттером. Коплекторный ток транзистора 19 выбираетсяравным суммеколлекторного тока транзистора 18 и базового тока транзистора 1, Реле 24 на 35ходится в отключенном состояниипоскольку ток его срабатывания выбран нениже двойного тока нагрузки при егомаксимальном значении, и контактнйе4 Огруппь 29, 30 реле 24 обесцечиваютподачу стабилизированного напряжения кна руэке,При повьппении или понижении стабилизированного напряжения на выходе прО45исходит Определенное изменение (воэрастание или уменьшение) токапротекаю-щего через резисторы 11 и 12 делитсянапряжения и соответственно повыц 1 ениеили понижение падения напряжения на пе 5 Оременном резисторе 12, что приводит кизменени хдног напряжения транзистора 8 и перераспределению тока межцутранзисторами 6 и 8 в соответствуютпуюсторону. Увеличение напряжения вызовет55рост колпекторного тока транзистора Яи транзистора 18 и соответствующее сьижение тока коллектора транзистора 6, Всбою очередь рост тока коллектора тран 18 Язистора 1 Я приводит к снижению базового и соответственного хоплекторного тока транзистора 1 регулирующего элемента, поскольку он является разностным от тока токостабилизирующего двухпопюсника на транзисторе 1 9 и коллекторного тока транзистора 18. Это приводит к автоматическому поддерживанию выходного стабилизированного" напряжения на уровне заданного. Аналогично происходит работа стабилизатора при снижении входного напряжения только в данном случае коплекторный ток транзистора 8 и 18 уменьшается, а транзистора 1, наоборот, возрастает.При коротком замыкании или превышении тока нагрузки сверх допустимого значения реле 24 срабатывает, переключая питающее напряжение со входа стабилизатора через контактную группу 30, резистор 28, кнопку 27 и обмотку реле 24 на корпус (земля-противоположная шина стабилизатора). ЕЬсстановление работы стабилизатора производится после устранения неисправности путем раэмыкания кнопки 27, в результате чего сработает контактная группа 30 реле 24, обеспечивающая подачу входного напряжения на стабипи затОр аТаким образом, предлагаемый стабилизатор напряжения постоянного тока обладает широким диапазоном изменения входного напряжения, высокой стабильностью параметров. Он позволяет получать высокое значение напряжения стабилизации,Формула изобретения1. Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержа 1 цнй включенный последовательно в выходную шину регулирующий элемент на силовом и согласующих транзисторах, дифференциальный усилитель постоянного тока на транзисторах, один вход которого соединен с выходом переменного резистора делителя, верхнее и нижнее плечи которого включены между выходными выводами, другой вход - с источником опорного напряжения, а выход подключен к управляющей цепи регулирующего элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона напряжения стабилизации, в цепь эмитторов транзисторов дифференциального усилителя постоянного тока включен вновь введенный генератор тока на транзисторе, база которого включена в цепь нижнего10 691818 Составитель С. Горбачева ехред 3. фанта Корр ек едакто Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5 акаэ 6214/37 БНИИПИ по д 113035, Мососударственногоелам изобретений ва, Ж, Рауш филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектн 9плеча делителя, до нижнего вывода переменнот о резистора эашунтированного вновь введенным стабилитронома между одним из входных выводов и входом силового транзистора включен коллекторно емиттерной цепью вновь введенный дополнительный силовой транзистор, база которого соединена с коллекторами согласующих транзисторов,2, Стабилизатор по и, 1, о т л и - 10 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью иовышениа надэжиосги стабилизатора, он снабжен ниэкоомным, реле, обмотка которого одним иэ выводом соединена с выходомсилового транзистора регулирующего элемента, а вторым выводом через свой размыкающий контакт - с одним выходнымвыводом, а через замыкающий - с другимвыходным выводом. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР% 329032, кл. Н 02 М 3/155, 1969,2. Авторское свидетельство СССР М 337888, кл. Н 02 М 3/155, 1970.
СмотретьЗаявка
2340771, 02.04.1976
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-1295
СЫЧИК ВАСИЛИЙ АНДРЕЕВИЧ, БУГАЕВ ГРИГОРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ПЧЕЛКИНА ВЕРА ЛЕОНИДОВНА
МПК / Метки
МПК: G05F 1/58
Метки: постоянного, стабилизатор
Опубликовано: 15.10.1979
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-691818-stabilizator-napryazheniya-postoyannogo-toka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Стабилизатор напряжения постоянного тока</a>
Предыдущий патент: Стабилизатор напряжения постоянного тока
Следующий патент: Импульсный стабилизатор постоянного напряжения
Случайный патент: Горизонтальная гидравлическая установка