Стабилизатор постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111983683(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 02. 07. 81(21) 3310772/24-07с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 23,12,82 Бюллетень Мо 47Дата опубликования описания 23,12,82 Р 1 М Кп з С 05 Р 1/58 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ венно 2). Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов качестве двухполярного стабилизированного источника постоянногонапряжения в различной радиотехнической аппаратуре,Известен стабилизатор с защитойот перегрузок и коротких замыканийс элементами, чувствительными к перегрузкам1 Д,Недостатком таких стабилизаторовявляется малая надежность из-за большого количества используемых элементов.Наиболее близким по техническойсущности является стабилизатор постоянного напряжения с симметричным относительно общей шины выходом, содержащий мостовую схему со стабилитронами в двух противоположных плечахи с резисторами в двух других плечах,два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых объединеныи подключены к клемме для подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы одногои другого операционных усилителейподсоединены к аноду одного и к катоду другого стабилитрона соответстНедостатком этого устройства является его малая надежность из-за отсутствия защиты устройства от перегрузок и коротких замыканий.Цель изобретения - повышение на-. .дежности устройства путем ограничения выходного тока при перегрузках.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения введены первый и второй узлы ограничения тока, подключенные входом и выходом соответственно между выходом и инвертирующим входом одного и другого операционных усилителей, вход регулирования тока ивход питания каждого узла ограничения тока подключены к выходным и входным клеммам питания положительной и отрицательной полярности соответственно, при этом питание опера" ционных усилителей осуществляется с выходных клемм положительной и отрицательной полярности соответственно,На Фиг. 1 изображена блок-схема стабилизатора напряжения; на фиг. 2 - электрическая схема стабилизатора напряжения с узлом ограничения тока, выполненная на комплементарной паре транзисторов.ЪСта били затор постоя Ного напр яже неея выполнен на Основе мостовой схемы, содержащей в двух противоположных плечах стабили;роны 1 и 2 (фиг.1)а В двух плечах. - резисторы 3 и 4.Стабилизатор содержит также два операционных усилителя 5 и б, инвертирующий в.од первого из которых (5);оедипен с анодом стабилитрона 1 ивееходной клеммой 7 узла ограничения тока, а инвертирующий вход усилителя б с катодом стабилитрона 2с выходной клеммой 9 узла 10 ограничения. Соединенные инвертируощие входы усилителей 5 и б введены на клемму 11 подключения управляюцего напряжения. Выход усилителя 5 соединенс входной клеммой 12 узла 8 ограничения тока, а выход усилителя бс входной клеммой 13 узла 10 ограничения тока, Клемма 14 входа регулирования тока узла 8 ограничения токаподключена к выходной клемме 15 положительной полярности, а клемма 16регулирования тока и узла 10 ограничения тока подключена к выходнойклемме 17 Отрицательной полярности.Питание устройства осуществляетсячерез клеммы 18-20.,Узел 8 Ограничения тока содержиткомплементарную пару транзисторов21 и 22, эмиттеры которых соединенывместе, и резистор 23, подклоченееыймежду эмиттером и базой транзистора 22. База транзистора 21 подключена к входной клемме 12 узла 8 ограничения тока, а коллектор подключенк клемме 18 питания. База трачзистора 22 подключена к входной клемме14 регулирования тока, а коллекторк выходной клемме 7 узла 8 регулирования тока.Используемьее операционные усилители 5 и б охвачены глубоко отрицательной обратной связью и поэтомудля упрощения анализа можно считать,что напряжения обоих входов усилителей Фактически равные, отличаютсядруг от друга пренебрежимо мало. Приположительном потенциале клеммы 11относительно общей шины 20 усилитель5 функционирует как повторитель сосмещением выхода на спад напряжениястабилитрона 1, Выходное напряжениеусилителя 5,положительное относительно напряжения клеммы 11, поступаячерез узел 8 ограничения тока на неинвертируюций вход усилителя б, вызывает изменение выходного напряжения усилителя б в отрицательном направлении до тех пор, пока не сработает отрицательная обратная связьусилителя б через стабилитрониузел 10 ограничения тока.Выходные напряжения усилителей5 и б, т.е. напряжения клемм 15 и 17,отличаются от напряжения клеммы 11соответе.твенно на величину спада на 5 10 15 20 25 30 35 4 О 45 50 55 пряжения стабилитрона 1 плюс почти отсутствующие. напряжения некомпенсации усилителя 5 и на величину спада напряжения стабилитрона 2 плюс напрякение некомпенсации усилителя б.При Отрицательном напряжении клеммы 11 относительно общей шины 20 стабилизатор работает аналогично усилители б по схеме повторителя со смещением выхода на спад напряжения стабилитрона 2.Таким образом, напряжения клемм 15 и 17 контролируют с большой точностью управляющее напряжение клеммы 11.Высокая точность контроля объясняется постоянством рабочих токов стабилитронов 1 и 2 при значИтельных изменениях управляющего напряжения клеммы 11 и выходных токов усилителей 5 и б, так как спады напряжения на резисторах 3 и 4 и на узлах ограничения тока постоянны, постоянны и определенные или рабочие токи стабилитронов 1 и 2.При увеличении выходного тока стабилизатора выше предназначенного предела до короткого замыкания срабатывают узлы 8 и 10 ограничения тока. В этом случае стабилитроны зашунтируются узлом ограничения тока. Потенциал на инвертирующем входе усилителя 5 несколько поднимается и потенциал на выходе усилителя 5 опускается, в связи с чем прекрацается подача питающего напряжения через клеммы 18, а потенциал на инвертирующем входе усилителя б несколько уменьшается и потенциал на выходе усилителя б поднимается, в связи с чем прекращается подача питаюцего напряжения через клеммы 19, а также снимается напряжение с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора, в связи с чем снимается питающее напряжение усилителей 5 и б, которое Осуществляется с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора.На фиг, 2 при нормальной работе схемы положительный потенциал выхода усилителя 5 открывает транзистор 21, так как потенциал базы транзистора 22 сдвинут в отрицательном направлении относительно эмиттера за счет падения напряжения на стабилитроне 1, то транзистор 22 закрыт и ток протекает через резистор 23, который определяет ток ограничения и который можно рассчитать по формуле;1-1 бэК =где 11. - напряжение между базойи эмиттером транзистора 22,т.е. приблизительно 0,60,7 В,1 - требуемый ток ограничения,При увеличении выходного тока стабилизатора выеае требуемого потенциал базы транзистора 22 будет отрицательнее потенциала эмиттера, Транзистор 22 открывается и стабилитрон 1 зашунтируется резистором 23, а также отключается выходное напряжение стабилитрона с клеммы 15. Потенциал на инвертирующем входе усилителя несколько 5 поднимается, вследствие чего выходной потенциал усилителя 5 опускается, транзистор 21 закрывается и отключается питание схемы от .клеммы 18.Узел 10 ограничения тока работает 10 аналогично описанной работе узла 8 ограничения тока. При отключении напряжения с выходных клемм 15 и 17 стабилизатора отключается и питание усилителей 5 и б, 15Формула изобретения1. Стабилизатор постоянного напря жения с симметричным относительно ,общей шины выходом, содержащий мост со стабилитронами. в двух противоположных плечах и резисторами в двух других плечах, два операционных усилителя, неинвертирующие входы которых объединены и подключены к клемме для подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы одного и другого операционного усилителя подсоединены к аноду одного и к катоду другого стабилитрона соответственно, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения выходного тока при перегрузках, в него введены первый и второй узлы ограничения тока, подключенные входом и выходом соответственно между выходом и инвертирующим входом одного и другого операционных усилителей, вход регулирования тока и вход питания каждого узла ограничения тока подключены к выходным и входным клеммам питания положительной и отрицательной полярности соответственно, при этом питание операционных усилителей осуществляется с выходных клемм положительной и отрицательной полярности соответственно.2, Стабилизатор по п. 1, о т л ич а ю ц и й с я тем, что в каждый узеЛ ограничения тока введена комплементарная пара транзисторов, эмиттеры которых объединены, причем между эмиттером и базой одного транзистора подключен резистор, коллектор другого транзистора подключен к входной клемме, а база - к входу узла ограничения тока, причем коллектор первого транзистора подключен к выходу узла ограничения тока, а база - к входу регулирования тока. Источники инФормации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 658544, кл. С 05 Р 1/58, 1975. 2, Авторское свидетельство СССР У 445037, кл. С 05 Г 1/56, 1972,l едакт илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 9922/57 ТиВНИИПИ Госудапо делам из113035, Москва,ж 914твенногретений-35, Ра Подписнокомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5