RU2016415C1

RU2016415C1 - Redundancy dc voltage stabilizer

Info

Publication number: RU2016415C1
Authority: RU
Inventors: С.Т. Дремов; Ю.А. Двораковский; С.Б. Власов; А.Л. Крамар
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт аналитического приборостроения
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: secondary power supply source. SUBSTANCE: device has regulating transistors 5, 6 connected in opposite-polarity buses which collectors are connected to input terminals 1,2; optronic device 14 phototransistor 16 of which is interconnected between the bases of transistors 5, 6 and light-emitting diode 15 is connected in an output circuit of feed-back amplifier 9 composed of transistors 11, 10 connected in differential circuit; output voltage divider and reference voltage source 12. EFFECT: enhanced reliability, for in the case of breakthrough of one of transistors 1, 2 the device ensures a stable voltage for user, simplified circuit. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников вторичного электропитания. The invention relates to electrical engineering and can be used in the design of secondary power sources.

Известны стабилизаторы напряжения постоянного тока, обладающие свойством резервирования питания потребителя в случае пробоя регулирующего элемента. Known DC voltage stabilizers with the property of redundant consumer power in the event of a breakdown of the regulatory element.

В одном из известных стабилизаторов для резервирования питания потребителя применен защитный стабилизатор напряжения параллельного типа, включенный между выходными выводами. Недостатком данного стабилизатора является большая мощность рассеяния защитного стабилизатора в аварийных режимах [1]. In one of the known stabilizers, a redundant protective voltage stabilizer of the parallel type, connected between the output terminals, is used to reserve the consumer's power. The disadvantage of this stabilizer is the high power dissipation of the protective stabilizer in emergency conditions [1].

В другом известном стабилизаторе содержится два последовательно включенных стабилизирующих узлов, один из которых выполняет функцию резервирования питания потребителя. Однако его существенными недостатками являются несколько повышенное напряжение питания потребителя в режиме резервирования питания, а также сложность схемы [2]. In another known stabilizer contains two series-connected stabilizing nodes, one of which serves as a backup power supply to the consumer. However, its significant drawbacks are a slightly increased consumer voltage in the backup power mode, as well as the complexity of the circuit [2].

Из известных стабилизаторов наиболее близким по технической сущности и является резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два биполярных регулирующих транзистора разного типа проводимости, каждый из которых включен в соответствующую полярную шину, включенные между разнополярными выходными выводами, делитель выходного напряжения и источник опорного напряжения, два резистора и два усилительных транзистора [3]. Of the known stabilizers, the closest in technical essence is the redundant DC voltage stabilizer, containing two bipolar control transistors of different conductivity types, each of which is connected to the corresponding polar bus, connected between the bipolar output terminals, the output voltage divider and the reference voltage source, two resistors and two amplifying transistors [3].

Указанный стабилизатор обладает малой мощностью рассеяния и номинальным значением выходного напряжения в режиме резервирования питания потребителя. The specified stabilizer has a low power dissipation and the nominal value of the output voltage in the backup mode of the consumer power.

Однако существенным недостатком известного резервированного стабилизатора напряжения постоянного тока является низкая надежность из-за сложности схемы, пониженной устойчивости и сложности условий запуска. Сложность схемы объясняется наличием двух измерительно-усилительных элементов и двух подстроечных элементов, пониженная устойчивость - работой двух стабилизирующих узлов на общую нагрузку и наличием связи между усилительными транзисторами измерительно-усилительных элементов, сложность условий запуска - запертым состоянием транзисторов в момент запуска. However, a significant drawback of the known redundant DC voltage stabilizer is low reliability due to the complexity of the circuit, reduced stability and complexity of the starting conditions. The complexity of the circuit is explained by the presence of two measuring and amplifying elements and two tuning elements, the reduced stability - by the operation of two stabilizing nodes for the total load and the presence of communication between the amplifying transistors of the measuring and amplifying elements, the complexity of the starting conditions - by the locked state of the transistors at the time of starting.

Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения схемы, повышения устойчивости работы и улучшения условий запуска. The aim of the invention is to increase reliability by simplifying the circuit, increasing the stability of the operation and improving the starting conditions.

Поставленная цель достигается тем, что в резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два биполярных регулирующих транзистора разного типа проводимости, каждый из которых включен в соответствующую полярную шину, включенные между разнополярными выходными выводами, делитель выходного напряжения и источник опорного напряжения, два резистора и два усилительных транзистора, введен оптоэлектронный элемент на фототранзисторе и светодиоде, а усилительные транзисторы включены по дифференциальной схеме усилителя, включенного между разнополярными выходными выводами, причем выход источника опорного напряжения подключен к базе одного усилительного транзистора, выход делителя выходного напряжения - к базе другого усилительного транзистора, светодиод фотоэлектронного прибора включен в выходную цепь упомянутой дифференциальной схемы усилителя, фототранзистор - между базами упомянутых регулирующих транзисторов, которые подключены к разнополярным выходным выводам эмиттерами, а упомянутые резисторы подключены к переходам коллектор-база соответствующих регулирующих транзисторов. This goal is achieved by the fact that in a redundant DC voltage regulator containing two bipolar control transistors of different conductivity types, each of which is connected to the corresponding polar bus, connected between different output terminals, the output voltage divider and the reference voltage source, two resistors and two amplifying a transistor, an optoelectronic element is introduced on a phototransistor and an LED, and amplifying transistors are connected according to the differential circuit of the amplifier, in between the bipolar output terminals, the output of the reference voltage source connected to the base of one amplifying transistor, the output of the output voltage divider to the base of another amplifying transistor, the LED of the photoelectronic device included in the output circuit of the differential amplifier circuit, and the phototransistor between the bases of the mentioned control transistors, which connected to bipolar output terminals by emitters, and the mentioned resistors are connected to the collector-base junctions regulating regulating transistors.

В нормальном режиме работы один или два регулирующих транзистора находятся в линейном режиме работы и под воздействием усилителя изменяют свою проводимость таким образом, что при колебаниях питающего напряжения выходное напряжение остается неизменным. В случае пробоя любого из этих транзистров функцию регулирования выходного напряжения выполняет другой регулирующий транзистор под воздействием того же усилителя. In normal operation, one or two control transistors are in linear operation and, under the influence of an amplifier, change their conductivity in such a way that when the supply voltage fluctuates, the output voltage remains unchanged. In the event of a breakdown of any of these transistors, another regulation transistor performs the function of regulating the output voltage under the influence of the same amplifier.

Проведенный анализ научно-технической и патентной литературы не выявил аналогичных технических решений. The analysis of scientific, technical and patent literature did not reveal similar technical solutions.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого резервированного стабилизатора напряжения постоянного тока. The drawing shows an electrical diagram of the proposed redundant voltage stabilizer DC.

Предлагаемый резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока содержит входные 1, 2 и выходные 3, 4 выводы, биполярные регулирующие транзисторы 5, 6, резисторы 7, 8, усилитель обратной связи 9, выполненный на усилительных транзисторах 10, 11 по дифференциальной схеме, источник опорного напряжения 12, делитель выходного напряжения 13 и оптоэлектронный элемент 14, выполненный на светодиоде 15 и фототранзисторе 16. The proposed redundant DC voltage stabilizer contains input 1, 2 and output 3, 4 outputs, bipolar control transistors 5, 6, resistors 7, 8, feedback amplifier 9, made on amplifier transistors 10, 11 according to the differential circuit, the reference voltage source 12 , an output voltage divider 13 and an optoelectronic element 14 made on the LED 15 and the phototransistor 16.

Коллекторы регулирующих транзисторов 5, 6 подключены к соответствующим входным 1, 2 выводам, эмиттеры - к соответствующим выходным 3, 4 выводам, базы через резисторы 7, 8 соединены с коллекторами, а между собой связаны через фототранзистор 16 оптоэлектронного прибора 14, светодиод 15 которого включен в выходной цепи усилителя обратной связи 9. Выход источника 12 опорного напряжения подключен к базе усилительного транзистора 10, выход делителя выходного напряжения 13 соединен с базой усилительного транзистора 11. The collectors of the regulating transistors 5, 6 are connected to the corresponding input 1, 2 outputs, the emitters are connected to the corresponding output 3, 4 outputs, the bases are connected to the collectors through resistors 7, 8, and are connected to each other via a phototransistor 16 of the optoelectronic device 14, the LED 15 of which is on in the output circuit of the feedback amplifier 9. The output of the reference voltage source 12 is connected to the base of the amplifying transistor 10, the output of the output voltage divider 13 is connected to the base of the amplifying transistor 11.

Предлагаемый резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока работает следующим образом. The proposed redundant DC voltage stabilizer operates as follows.

В нормальном режиме два или, по крайней мере, один из регулирующих транзисторов 5, 6 находятся в линейном режиме и участвуют в работе стабилизатора, изменяя свою проводимость под воздействием сигнала усилителя обратной связи 9 таким образом, чтобы выходное напряжение при колебаниях входного напряжения изменялось в малых пределах. Происходит это следующим образом. Базовые токи регулирующих транзисторов 5, 6 равны разности токов резисторов 7, 8 и тока фототранзистора 16. Например, при повышении входного напряжения незначительное увеличение выходного напряжения стабилизатора вызывает существенное повышение выходного тока усилителя обратной связи 9, в результате увеличивается падение напряжения на светодиоде 15 оптоэлектронного элемента 14. Это приводит к увеличению проводимости фототранзистора 16, уменьшению базовых токов регулирующих транзисторов 5, 6, их призапиранию и ограничению повышения выходного напряжения с необходимой точностью. In normal mode, two or at least one of the control transistors 5, 6 are in linear mode and participate in the stabilizer, changing their conductivity under the influence of the feedback amplifier signal 9 so that the output voltage when the input voltage fluctuates changes in small limits. It happens as follows. The base currents of the control transistors 5, 6 are equal to the difference between the currents of the resistors 7, 8 and the current of the phototransistor 16. For example, with an increase in the input voltage, a slight increase in the output voltage of the stabilizer causes a significant increase in the output current of the feedback amplifier 9, as a result, the voltage drop across the LED 15 of the optoelectronic element increases 14. This leads to an increase in the conductivity of the phototransistor 16, a decrease in the base currents of the regulating transistors 5, 6, their locking and limiting the increase in output on voltage to the required accuracy.

Так как регулирование проводимости регулирующих транзисторов 5, 6 осуществляется с помощью одного оптоэлектронного элемента 14 под воздействием усилителя обратной связи 9, в данной схеме обеспечивается возможность сохранения стабилизирующих свойств и номинального значения выходного напряжения в случае пробоя одного из регулирующих транзисторов 5, 6. При пробое, например, регулирующего транзистора 5 незначительное повышение выходного напряжения вызывает увеличение выходного тока усилителя обратной связи 9 и повышение падения напряжения на светодиоде 15. При этом увеличивается проводимость фототранзистора 16, снижаются базовый ток регулирующего транзистора 6 и соответственно его проводимость, выходное напряжение изменяется незначительно и далее остается неизменным за счет соответствующего изменения проводимости регулирующего транзистора 6 под воздействием сигнала усилителя обратной связи 9 через оптоэлектронный элемент 14. Since the conductivity of the regulating transistors 5, 6 is controlled using one optoelectronic element 14 under the influence of a feedback amplifier 9, this circuit provides the ability to preserve the stabilizing properties and the nominal value of the output voltage in the event of a breakdown of one of the control transistors 5, 6. In the event of a breakdown, for example, a regulating transistor 5, a slight increase in the output voltage causes an increase in the output current of the feedback amplifier 9 and an increase in the voltage drop the LED 15. This increases the conductivity of the phototransistor 16, reduced the base current regulating transistor 6 and accordingly its conductivity, the output voltage varies slightly and remain constant through the appropriate control signal changes of transistor 6 under the influence of the conductivity feedback amplifier 9 via an optoelectronic element 14.

Таким образом предложенный резервированный стабилизатор напряжения постоянного тока обеспечивает бесперебойность питания потребителя стабильным напряжением в случае пробоя одного из регулирующих транзисторов и по сравнению с прототипом обладает повышенной надежностью, т.к. является более простым по причине наличия только одного усилителя обратной связи 9 и одного делителя выходного напряжения 13, более устойчивым поскольку имеется только одна замкнутая система авторегулирования и обладает лучшими условиями запуска, т. к. запуск (отпирание регулирующих транзисторов 5, 6 в момент включения) осуществляется через резисторы 7, 8. Thus, the proposed redundant DC voltage stabilizer provides uninterrupted power supply to the consumer with a stable voltage in the event of a breakdown of one of the control transistors and, in comparison with the prototype, has increased reliability, because It is simpler due to the presence of only one feedback amplifier 9 and one output voltage divider 13, more stable since there is only one closed-loop self-regulation system and has better starting conditions, because starting (unlocking of control transistors 5, 6 at the moment of switching on) carried out through resistors 7, 8.

Экспериментальная проверка подтвердила работоспособность и положительные качества предлагаемого резервированного стабилизатора напряжения постоянного тока. При закорачивании любого из регулирующих транзисторов качество выходного напряжения остается на прежнем уровне. An experimental verification confirmed the performance and positive qualities of the proposed redundant DC voltage stabilizer. When shorting any of the control transistors, the quality of the output voltage remains at the same level.

Claims

A RESERVED DC VOLTAGE STABILIZER, comprising two bipolar control transistors of different conductivity types, each of which is connected to the corresponding polar bus, connected between the bipolar output terminals is an output voltage divider and a reference voltage source, two resistors and two amplifying transistors, characterized in that In order to increase reliability by simplifying the circuit, increasing the stability of operation and improving the starting conditions, an optoelectronic element was introduced into it on a phototracer on the transistor and the LED, and the amplifying transistors are connected according to the differential circuit of the amplifier connected between the bipolar output terminals, the output of the reference voltage source connected to the base of one amplifying transistor, the output of the output voltage divider to the base of another amplifying transistor, the LED of the photoelectronic device is included in the output circuit of the aforementioned the differential circuit of the amplifier, a phototransistor - between the bases of the aforementioned regulatory transistors that are connected to bipolar outputs dnym emitter terminal and said resistor is connected to the collector - base relevant regulatory transistors.