RU1836671C - Непрерывный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: в источниках электропитани  электро- и радиотехнической аппаратуры . Сущность изобретени :устройство содержит последовательный транзисторный регулирующий элемент, дифференциальный усилитель посто нного тока, три резисторных делител  напр жени , источник опорного напр жени , датчик тока нагрузки , включенный последовательно с регулирующим элементом, узел защиты от перегрузок по току и к.з., в состав которого вход т операционный усилитель, промежуточный транзистор и упом нутые датчик тока и третий резисторный делитель напр жени . В устройство дополнительно введены два стабилитрона, балластный резистор и конденсатор временной задержки. Отпала необходимость в дополнительном источнике питани  дл  питани  усилителей. Это упрощает схему, повышает надежность и расшир ет область использовани  устройства . 1 з.п.ф-лы, 1 ил. ъ Ј

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитани  электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначени .

Цель изобретени  - упрощение, повышение надежности и расширение области использовани  непрерывного стабилизатора посто нного напр жени .

На чертеже представлена схема непрерывного стабилизатора посто нного напр жени .

Непрерывный стабилизатор посто нного напр жени  содержит транзисторный регулирующий элемент 1, включенный в одну из силовых шин, дифференциальный усилитель посто нного тока 2. один вход которого

подключен к среднему выводу первого рези- сторного делител  напр жени  3, крайними выводами включенного между выходными выводом 4 и общей шиной, а другой - к первому выводу источника опорного напр жени  5, второй вывод которого соединен с общей шиной, узел защиты от перегрузок по току и коротких замыканий 6. состо щий из резисторного датчика тока нагрузки 7, включенного между выходом регулирующего элемента 1 и выходным вы водом 4, операционного усилител  8, инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу второго резисторного делител  напр жени  9, один крайний вывод которого подключен к точке соединени  регулирующего элемента 1 с датчиком тока нагрузки 7, выход опера00 СА Os О V4

СО

ционного усилител  8 через последовательно соединенные диод 10 и первый резистор 11 подключен к выходу дифференциального усилител  посто нного тока 2, а также первый 12 и второй 13 стабилитроны, балластный резистор 14, третий резисторный делитель напр жени  15 и конденсатор временной задержки 16, причем цепочка из последовательно соединенных балластного резистора 14, первого 12 и второго 13 стабилитронов включена между входным выводом и общей шиной, к точке соединени  первого 12 и второго 13 стабилитронов подключен эмиттер промежуточного транзистора 17, коллектор которого подключен к управл ющему входу регулирующего элемента 1, а база подключена к точке соединени  упом нутых диода 10 и первого резистора 11, третий резисторный делитель напр жени  15 крайними выводами включен между выходным выводом 4 и общей дойной, а средним выводом подключен к неинвертирующему входу операционного усилител  8, второй резисторный.делитель напр жени  9 крайними выводами включен между выходом регулирующего элемента 1 и точкой соединени  первого 12 и второго 13 стабилитронов, а конденсатор временной задержки 16 включен между инвертирующим входом операционного усилител  8 и общей шиной.

В стабилизатор могут быть введены второй резистор 18 и корректирующий конденсатор 19, причем второй резистор 18 включен между эмиттером промежуточного транзистора 17 и общей точкой первого 12 и второго 13 стабилитронов, а корректирующий конденсатор 19 включен между базой промежуточного транзистора 17 и общей шиной.

Регулирующий элемент 1 состоит из проходного 20 и согласующего 21 транзисторов разного типа проводимости.

Третий резисторный делитель напр жени  15 состоит из резисторов 22 и 23.

В коллекторную цепь промежуточного транзистора 17 может быть включен резистор 24. введение которого приводит к уменьшению напр жени  коллектор-эмиттер этого транзистора.

На выходе операционного усилител  8 последовательно с диодом 10 может быть включен резистор 25, который обеспечивает необходимую величину обратного напр жени  на переходе база-эмиттер промежуточного транзистора 17 при срабатывании узла защиты от перегрузок и коротких замыканий 6.

В стабилизатор может быть также введен третий резистор 26, включенный между

первым выводом источника опорного напр жени  5 и общей точкой первого 12 и второго 13 стабилитронов, который служит дл  обеспечени  надежного запуска стабилизатора .

Непрерывный стабилизатор посто нного напр жени  работает следующим образом . При нормальном режиме работы стабилизатора часть его выходного напр жени , снимаема  со среднего вывода первого резисторного делител  напр жени  3, подаетс  на инвертирующий вход дифференциального усилител  посто нного тока 2, на неинвертирующий вход которого по5 ступает опорное напр жение с выхода источника опорного напр жени  5. С выхода дифференциального усилител  посто нного тока 2 усиленный сигнал рассогласовани  через первый резистор 11 подаетс  на базу

0 промежуточного транзистора 17. С коллектора промежуточного транзистора 17 напр жение через резистор 24 поступает на базу согласующего транзистора 21 и далее на базу проходного транзистора 20 регули5 рующего элемента 1. При изменении по какой-либо причине выходного напр жени  стабилизатора измен етс  сигнал рассогласовани  на выходе дифференциального усилител  посто нного тока 2 и состо ние

0 регулирующего элемента 1-.таким образом, что выходное напр жение стабилизатора возвращаетс  практически к первоначальной величине.

Напр жение, подаваемое на инвертиру5 ющий вход операционного усилител  8, снимаетс  со среднего вывода второго резисторного делител  напр жени  9 и определ етс  падением напр жени  на рези- сторном датчике тока нагрузки 7,

0 пропорциональным току нагрузки стабилизатора , выходным напр жением стабилизатора и напр жением стабилизации второго стабилитрона 13, а напр жение, подаваемое на неинвертирующий вход операцион5 ного усилител  8, снимаетс  со среднего вывода третьего резисторного делител  напр жени  15 и равно части выходного напр жени  стабилизатора. Напр жение на верхнем плече третьего резисторного дели0 тел  напр жени  15  вл етс  опорным напр жением дл  узла защиты по току 6.

При токе нагрузки стабилизатора, меньшем тока срабатывани  узла защиты 6, напр жение на инвертирующем входе

5 операционного усилител  8 ниже, чем напр жение на его неинвертирующем входе, вследствие чего операционный усилитель 8 находитс  в первом устойчивом состо нии и напр жение на его выходе имеет наибольшее положительное значение относительно

общей точки первого 12 и второго 13 стабилитронов , диод 10 закрыт и узел защиты 6 не вли ет на работу стабилизатора.

При перегрузке по току или коротком замыкании нагрузки падение напр жени  на датчике тока нагрузки 7 и, следовательно , напр жение, подаваемое на второй ре- зисторный делитель напр жени  9, увеличиваетс , конденсатор временной задержки 16 начинает подзар жатьс  и напр жение на инвертирующем входе операционного усилител  8 относительно общей шины повышаетс , тогда как напр жение на его неинвертирующем входе остаетс  неизменным. Вследствие этого напр жение на выходе операционного усилител  8 понижаетс  и становитс  отрицательным относительно общей точки первого 12 и второго 13 стабилитронов, диод 15 открываетс  и ток с выхода дифференциального усилител  посто нного тока 2 начинает протекать через диод 10 и резистор 25. При этом напр жение на базе промежуточного транзистора 17 понижаетс , промежуточный транзистор 17, а также согласующий 21 и проходной 20 транзисторы регулирующего элемента 1 подзапираютс , выходное напр жение и ток нагрузки стабилизатора уменьшаютс . При уменьшении выходного напр жени  и тока нагрузки стабилизатора соответственно уменьшаетс  падение напр жени  на датчике тока нагрузки 7, напр жение на верхнем плече второго 9 и третьего 15 резисторных делителей напр жени , т.е. одновременно уменьшаетс  напр жение на обоих входах операционного усилител  8. Однако напр жение на инвертирующем входе операционного усилител  8 относительно общей точки первого 12 и второго 13 стабилитронов оказываетс  выше , чем напр жение на его неинвертирующем входе, и операционный усилитель 8 переходит во второе устойчивое состо ние, при котором напр жение на его выходе имеет наибольшее отрицательное значение от- носительно указанной общей точки, регулирующий элемент 1 полностью запираетс  и схема опрокидываетс . Указанна  разность напр жений между входами операционного усилител  8 обеспечиваетс  вследствие того, что нижний вывод второго резисторного делител  напр жени  9 подключен не к общей шине, как у третьего резисторного делител  напр жени  15. а к катоду второго стабилитрона 13. Вследствие этого к инвертирующему входу операционного усилител  8 прикладываетс  часть неизменного по величине напр жени  второго стабилитрона 13, что создает положительную обратную св зь по выходному

напр жению стабилизатора и опрокидывание схемы при срабатывании защиты,

В этом режиме напр жение не неинвертирующем входе операционного усилител 

8 ниже, чем напр жение на его инвертирующем входе, операционный усилитель 8 находитс  во втором устойчивом состо нии, при котором напр жение на его выходе имеет наибольшее по величине отрицательное

0 значение, регулирующий элемент 1 полностью закрыт, выходное напр жение и ток нагрузки стабилизатора равны нулю.

Дл  возврата схемы в исходное состо ние необходимо выключить стабилизатор,

5 устранить неисправность, а затем повторно включить стабилизатор.

При кратковременных перегрузках стабилизатора по току, например, при его включении, если врем  действи  перегрузки

0 меньше времени зар да конденсатора 16, схема не опрокидываетс  и после окончани  перегрузки переходит в нормальный режим работы или возвращаетс  в исходное состо ние..

5 Третий резистор 26 служит дл  обеспечени  надежного запуска стабилизатора (после подключени  его к входному питающему напр жению) подачей через третий резистор 26 напр жени  от второго стаби0 литрона 13 на неинвертирующий вход дифференциального усилител  посто нного тока 2. Необходимость цепи запуска объ сн етс  тем, что без нее в первый момент после подачи на стабилизатор входного на5 пр жени  оба входа дифференциального усилител  посто нного тока 2 оказываютс  под нулевым потенциалом и стабилизатор может не запуститьс .

Основными особенност ми непрерыв0 ногр стабилизатора посто нного напр жени   вл етс  введение в схему первого 12 и второго 13 стабилитронов и использование их в качестве вспомогательного источника питани  дл  дифференциального усилител 

5 посто нного тока 2 и операционного усилител  8, подключение к общей точке этих стабилитронов эмиттера промежуточного транзистора 17, что позволило исключить вспомогательный источник, который обыч0 но используетс  дл  питани  усилител  посто нного тока, операционного усилител , источника опорного напр жени  и т.д., и согласовать выходное напр жение дифференциального усилител  посто нного тока 2

5 с напр жением, подаваемым на базу промежуточного транзистора 17. Особенностью стабилизатора  вл етс  также введение второго 9 и третьего 15 резисторных делителей напр жени , подключение к их средним выводам входов операционного

усилител  8 узла защиты 6, подключение нижнего вывода второго резисторного делител  напр жени  9 к катоду второго стабилитрона 13. использование в качестве опорного напр жени  части выходного напр жени  стабилизатора, что позвол ет со- глэсовать выходное напр жение операционного усилител  8 с напр жением, снимаемым с датчика тока нагрузки 7, и обеспечить положительную обратную св зь по выходному напр жению стабилизатора и опрокидывание схемы при срабатывании защиты потоку без использовани  дополнительных специальных цепей и элементов.

Указанные схемотехнические решени  позволили существенно упростить схему стабилизатора и узла защиты потоку и повысить надежность устройства - увеличить врем  наработки на отказ на 10-15% по сравнению с известными устройствами, а также расширить функциональные возможности стабилизатора путем обеспечени  возможности его использовани  на повышенные выходные напр жени  без усложнени  схемы и введени  вспомогательного источника питани .

Формул а изобретен и  

Claims (2)

1. Непрерывный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, дифференциальный усилитель посто нного тока, один вход которого подключен к среднему выводу первого резисторного делител  напр жени , крайними выводами включенного между выходным выводом и общей шиной, а другой вход - к первому выводу источника опорного напр жени , второй вывод которого соединен с общей шиной, узел защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состо щий из резисторного датчика тока нагрузки , включенного между выходом регулирующего элемента и выходным выводом, операционного усилител , инвертирующий вход которого подключен к среднему выводу второго резисторного делител  напр жени , один крайний вывод которого подключен к точке соединени  регулирующего элемента с датчиком тока нагрузки, выход

операционного усилител  через последовательно соединенные диод и первый резистор подключен к выходу дифференциального усилител  посто нного тока, отличающийс  тем, что, с целью упрощени ,

повышени  надежности и расширени  области использовани , в него введены первый и второй стабилитроны, балластный резистор, третий резисторный делитель на- пр жени  и конденсатор временной задержки , причем цепочка из последовательно соединенных балластного резистора, пер вого и второго стабилитронов включена между входным выводом и общей шиной, к точке соединени  первого и второго стабилитронов подключен эмиттер введенного промежуточного транзистора, коллектор ко- - торого подключен к управл ющему входу регулирующего элемента, а база подключена к точке соединени  диода и первого резистора , третий резисторный делитель напр жени  крайними выводами включен между выходным выводом и общей шиной, а средним выводом подключен к неинвертирующему входу операционного усилител  ,

второй резисторный делитель напр жени  крайними выводами включен между выходом регулирующего элемента и точкой соединени  первого и второго стабилитронов, а конденсатор временной задержки включен между инвертирующим входом операционного усилител  и общей шиной.

2. Стабилизатор по п. отличающийс  тем. что в него введены второй резистор и корректирующий конденсатор,

причем второй резистор включен между эмиттером промежуточного транзистора и общей точкой перзого и второго стабилитронов , а корректирующий конденсатор включен между базой промежуточного

транзистора и общей шиной.

9 +

-464