RU2291475C1

RU2291475C1 - Voltage stabilizer

Info

Publication number: RU2291475C1
Application number: RU2005130127/09A
Authority: RU
Inventors: Николай Григорьевич Буковшин (RU); Николай Григорьевич Буковшин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-01-10

Abstract

FIELD: electrical engineering, possibly sources for secondary power supply of radio-electronic apparatuses.

SUBSTANCE: stabilizer includes regulating transistor 1 whose emitter is connected with inlet terminal and collector with outlet terminal; transistor 2 of opposite conductivity type. Collector of transistor 2 is connected with base of transistor 1, its base is connected with outlet of output voltage divider 4,5, its emitter is connected through Zener diode 3 with outlet terminal and through electric current setting resistors 12 - with common bus. According to invention starting capacitor 7 is connected between base of transistor 2 of amplifier and base of transistor 1 whose base-emitter junction is by-passed by diode 11 in reverse direction.

EFFECT: improved operational reliability of stabilizer.

2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания электрорадиоаппаратуры.The invention relates to electrical engineering and can be used in various power supply devices of electrical radio equipment.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока по а.с. 828181, G 05 F 1/56, опубл. 07.05.81, Бюл. №17, обеспечивающий надежный запуск стабилизатора, содержащий включенный в силовую шину регулирующий транзистор по схеме с общим эмиттером.Known stabilizer for DC voltage on.with. 828181, G 05 F 1/56, publ. 05/07/81, bull. No. 17, providing a reliable start of the stabilizer, containing a regulating transistor included in the power bus according to the scheme with a common emitter.

Недостатком этого стабилизатора является наличие большого числа элементов, выполняющих только функцию запуска. Кроме того, параллельно входным выводам стабилизатора подключен резистор, снижающий к.п.д. стабилизатора.The disadvantage of this stabilizer is the presence of a large number of elements that perform only the launch function. In addition, a resistor is connected parallel to the input terminals of the stabilizer, which reduces the efficiency stabilizer.

Известен также стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1343403, G 05 F 1/569, опубл. 07.10.87, Бюл. №37, обеспечивающий запуск стабилизатора, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам.Also known is a DC voltage stabilizer according to as 1343403, G 05 F 1/569, publ. 10.10.87, Bull. No. 37, providing the start of the stabilizer, containing a control transistor connected by an emitter to the input, and a collector to the output terminals.

Недостатком этого стабилизатора является обязательное наличие дополнительного источника питания, что существенно ограничивает применение таких стабилизаторов.The disadvantage of this stabilizer is the mandatory presence of an additional power source, which significantly limits the use of such stabilizers.

Известен также компенсационный стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1665354, G 05 F 1/56, опубл. 23.07.91, Бюл. №27, обеспечивающий запуск стабилизатора, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входной шине, коллектором - к выходной.Also known compensating stabilizer DC voltage according to.with. 1665354, G 05 F 1/56, publ. 07/23/91, Bull. No. 27, providing the start of the stabilizer, containing a control transistor connected by the emitter to the input bus, the collector to the output.

Недостатком этого стабилизатора является то, что запускающий транзистор работает в инверсном режиме, что лишает стабилизатор технических гарантий надежности работы.The disadvantage of this stabilizer is that the starting transistor operates in inverse mode, which deprives the stabilizer of technical guarantees of reliable operation.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1684782, G 05 F 1/56, опубл. 15.10.91, Бюл. №38, принятый за прототип.Closest to the technical nature of the proposed one is a constant voltage stabilizer for AS 1684782, G 05 F 1/56, publ. 10/15/91, Bull. No. 38, adopted as a prototype.

Схема стабилизатора-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:The stabilizer prototype is shown in figure 1, where it is indicated:

1 - регулирующий транзистор;1 - regulating transistor;

2 - транзистор усилителя постоянного тока (УПТ);2 - transistor of a direct current amplifier (UPT);

3 - стабилитрон;3 - zener diode;

4, 5 - резисторы делителя выходного напряжения;4, 5 - resistors of the output voltage divider;

6, 9, 10, 12 - первый, второй, третий и четвертый резисторы;6, 9, 10, 12 - the first, second, third and fourth resistors;

7 - конденсатор;7 - capacitor;

8 - пусковой транзистор;8 - starting transistor;

11 - диод.11 - diode.

Стабилизатор-прототип содержит включенный в силовую шину регулирующий транзистор 1 по схеме с общим эмиттером, УПТ на транзисторе 2, коллектором соединенный с базой регулирующего транзистора 1, а эмиттером через резистор 12 - к общей шине, стабилитрон 3, включенный между выходным силовым выводом и эмиттером транзистора УПТ 2, делитель выходного напряжения на резисторах 4 и 5, выходом подключенный к базе транзистора УПТ 2, включенные последовательно между общей шиной и базой регулирующего транзистора 1 первый резистор 6 и конденсатор 7. Пусковой транзистор 8, коллектор которого соединен с общей шиной, база - через последовательно соединенные конденсатор 7 и первый резистор 6 соединена с общей шиной, а цепь эмиттерного перехода включена между базой регулирующего транзистора 1 и конденсатором 7, причем база пускового транзистора 8 через последовательно соединенные третий 10 и второй 9 резисторы соединена с базой регулирующего транзистора 1 и через диод 11 - с эмиттером пускового транзистора 8. При этом диод 11 шунтирован вторым резистором 9.The prototype stabilizer contains a regulating transistor 1 included in the power bus according to the scheme with a common emitter, a CTF on a transistor 2, a collector connected to the base of the regulating transistor 1, and an emitter through a resistor 12 to a common bus, a zener diode 3 connected between the output power output and the emitter transistor UPT 2, the output voltage divider on resistors 4 and 5, the output connected to the base of the transistor UPT 2, connected in series between the common bus and the base of the regulating transistor 1, the first resistor 6 and the capacitor 7. Start transistor 8, the collector of which is connected to a common bus, the base is connected through a series capacitor 7 and the first resistor 6 is connected to a common bus, and the emitter junction circuit is connected between the base of the regulating transistor 1 and the capacitor 7, and the base of the starting transistor 8 through the third connected in series 10 and the second 9 resistors are connected to the base of the control transistor 1 and through the diode 11 to the emitter of the starting transistor 8. In this case, the diode 11 is shunted by the second resistor 9.

Стабилизатор-прототип работает следующим образом.The prototype stabilizer works as follows.

При подключении входного напряжения базовый ток регулирующего транзистора 1 создается пусковым транзистором 8, который открыт током заряда конденсатора 7. Постоянная времени цепи из последовательно включенных конденсатора 7 и первого резистора 6 выбирается из условия надежного запуска стабилизатора.When the input voltage is connected, the base current of the regulating transistor 1 is created by the starting transistor 8, which is open by the charge current of the capacitor 7. The time constant of the circuit from the series-connected capacitor 7 and the first resistor 6 is selected from the condition of a reliable start of the stabilizer.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется при помощи УПТ на транзисторе 2, воздействующего на регулирующий транзистор 1. В результате выходное напряжение возвращается к исходному уровню с заданной точностью. При этом эмиттерный переход пускового транзистора 8 оказывается запертым, то есть конденсатор 7 не разряжается и не снижает эффективность воздействия УПТ на регулирующий транзистор 1. Поскольку конденсатор 7 не разряжается, то он и не заряжается при обратном увеличении входного напряжения, то есть не возникает ток заряда, открывающий регулирующий транзистор 1.Stabilization of the output voltage is carried out using the UPT on the transistor 2, acting on the regulating transistor 1. As a result, the output voltage returns to its original level with a given accuracy. In this case, the emitter junction of the starting transistor 8 turns out to be locked, that is, the capacitor 7 does not discharge and does not reduce the effectiveness of the UPT on the regulating transistor 1. Since the capacitor 7 does not discharge, it does not charge when the input voltage increases back, that is, the charge current does not occur opening control transistor 1.

Для исключения пробоя эмиттерного перехода пускового транзистора 8 последовательно с ним включен диод 11. Разряд конденсатора 7 происходит через высокоомные резисторы 9 и 10.To prevent breakdown of the emitter junction of the starting transistor 8, a diode 11 is connected in series with it. The discharge of the capacitor 7 occurs through high-resistance resistors 9 and 10.

Недостатком устройства-прототипа является недостаточная надежность из-за наличия сравнительно большого количества элементов, выполняющих только функции запуска.The disadvantage of the prototype device is the lack of reliability due to the presence of a relatively large number of elements that perform only the launch function.

Цель предлагаемого изобретения - повышение надежности путем упрощения схемы пусковой цепи.The purpose of the invention is to increase reliability by simplifying the starting circuit.

Для устранения указанного недостатка в стабилизатор, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, делитель выходного напряжения, транзистор усилителя противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения, эмиттер через стабилитрон - с выходным выводом и через токозадающий резистор соединен с общей шиной, согласно изобретению пусковой конденсатор включен между базой транзистора усилителя и базой регулирующего транзистора, база-эмиттерный переход которого шунтирован диодом в обратном направлении.To eliminate this drawback, a stabilizer containing a regulating transistor connected by an emitter to the input and a collector to the output terminals, an output voltage divider, an amplifier transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor, the base with the output of the output voltage divider, emitter through a zener diode - with an output terminal and through a current-setting resistor connected to a common bus, according to the invention, a starting capacitor is connected between the base of the transistor the base and the regulating transistor, the base-emitter junction of which is shunted by the diode in the opposite direction.

Схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения приведена на фиг.2, где обозначено:The scheme of the proposed DC voltage stabilizer is shown in figure 2, where it is indicated:

1 - регулирующий транзистор;1 - regulating transistor;

2 - транзистор усилителя;2 - amplifier transistor;

3 - стабилитрон;3 - zener diode;

7 - пусковой конденсатор;7 - starting capacitor;

11 - диод;11 - diode;

12 - токозадающий резистор.12 - current-causing resistor.

Предлагаемый стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, подключенный эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, транзистор усилителя 2 противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулируемого транзистора 1, база - с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 4 и 5, а эмиттер через стабилитрон 3 соединен с выходным выводом стабилизатора и через токозадающий резистор 12 - с общей шиной. При этом стабилитрон 3 используется в качестве источника опорного напряжения. Пусковой конденсатор 7 включен между базами транзисторов 1 и 2. Диод 11 шунтирует база-эмиттерный переход регулирующего транзистора 1 в обратном направлении.The proposed stabilizer contains a regulating transistor 1 connected by an emitter to the input terminal, and a collector to the output terminal of the stabilizer, an amplifier transistor 2 of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the adjustable transistor 1, the base with the output of the output voltage divider on resistors 4 and 5, and the emitter through a zener diode 3 is connected to the output terminal of the stabilizer and through a current-setting resistor 12 with a common bus. In this case, the zener diode 3 is used as a source of reference voltage. Starting capacitor 7 is connected between the bases of transistors 1 and 2. A diode 11 shunts the base-emitter junction of the regulating transistor 1 in the opposite direction.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.The proposed stabilizer works as follows.

До подачи входного напряжения конденсатор 7 не заряжен, и коллектор транзистора 2 соединен с его базой, то есть транзистор 2 оказывается в диодном включении. После подачи входного напряжения заряд конденсатора 7 осуществляется с постоянной времени, определяемой величиной емкости конденсатора 7 и эквивалентного сопротивления, образованного сопротивлением резистора 5 и параллельным ему сопротивлением из последовательно соединенных диода, образованного переходом эмиттер-база транзистора 2, и резистора 12. С этой же постоянной времени нарастает базовый ток регулирующего транзистора 1, что создает условия для его открывания, в результате на выходе появляется напряжение. После заряда конденсатора 7 и достижения выходным напряжением номинального значения транзистор 2 переходит в режим усиления, а стабилизатор - в режим с отрицательной обратной связью. При дальнейшей работе после пуска конденсатор 7 не оказывает влияния на нормальную работу стабилизатора. При снятии входного напряжения конденсатор 7 разряжается через диод 11 (в стабилизаторе-прототипе разряд пускового конденсатора происходит через высокоомные резисторы), так что конденсатор 7 готов к повторному пуску. Диод 11 способствует быстрому разряду пускового конденсатора 7, что существенно уменьшает или практически сводит к нулю время подготовки стабилизатора для последующего включения после выключения питания. Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор для электропитания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, где возможны кратковременные пропадания сети, что способствует повышению надежности функционирования питаемой аппаратуры и расширению области применения.Before applying the input voltage, the capacitor 7 is not charged, and the collector of the transistor 2 is connected to its base, that is, the transistor 2 is in the diode inclusion. After supplying the input voltage, the capacitor 7 is charged with a time constant determined by the capacitance of the capacitor 7 and the equivalent resistance formed by the resistance of the resistor 5 and its parallel resistance from a series-connected diode formed by the emitter-base junction of the transistor 2 and the resistor 12. With the same constant time increases the base current of the regulating transistor 1, which creates the conditions for its opening, as a result, the output voltage appears. After the capacitor 7 is charged and the output voltage reaches the nominal value, the transistor 2 goes into amplification mode, and the stabilizer goes into negative feedback mode. During further work after start-up, the capacitor 7 does not affect the normal operation of the stabilizer. When removing the input voltage, the capacitor 7 is discharged through the diode 11 (in the stabilizer prototype, the discharge of the starting capacitor occurs through high-resistance resistors), so that the capacitor 7 is ready for restarting. The diode 11 contributes to the fast discharge of the starting capacitor 7, which significantly reduces or practically reduces to zero the preparation time of the stabilizer for subsequent switching on after turning off the power. This allows you to use the proposed stabilizer for powering devices that are operated at peripheral facilities without maintenance personnel, where short-term network outages are possible, which helps to increase the reliability of the powered equipment and expand the scope.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения по сравнению с прототипом имеет более простую схему пусковой цепи, что позволяет повысить его надежность, а также улучшить массогабаритные показатели.The proposed DC voltage stabilizer in comparison with the prototype has a simpler circuit starting circuit, which allows to increase its reliability, as well as improve overall dimensions.

Кроме того, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:In addition, the proposed device has the following advantages:

во-первых, уменьшить величину времени восстановления пускового конденсатора, что особенно важно при его работе в сеансном режиме;firstly, to reduce the recovery time of the starting capacitor, which is especially important when it is in session mode;

во-вторых, упростить схему стабилизатора за счет совмещения транзистором усилителя управляющей и диодной функций;secondly, to simplify the stabilizer circuit by combining the control and diode functions with the transistor of the amplifier;

в третьих, повысить надежность запуска при любой скорости нарастания входного напряжения, т.к. в момент запуска транзистор усилителя работает в диодном режиме.thirdly, to increase the reliability of starting at any rate of rise of the input voltage, because at the time of starting, the amplifier transistor operates in diode mode.

Claims

A DC voltage stabilizer containing a regulating transistor connected by an emitter to the input and a collector to the output terminals, an output voltage divider, an amplifier transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor, the base is connected to the output of the output voltage divider, the emitter is through a zener diode - connected to a common bus with an output terminal and through a pick-up resistor, characterized in that the starting capacitor is connected between the base of the amplifier transistor and the base p an regulating transistor whose base-emitter junction is shunted by the diode in the opposite direction.