RU2795045C1 - Стабилизатор напряжения - Google Patents
Стабилизатор напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795045C1 RU2795045C1 RU2022133991A RU2022133991A RU2795045C1 RU 2795045 C1 RU2795045 C1 RU 2795045C1 RU 2022133991 A RU2022133991 A RU 2022133991A RU 2022133991 A RU2022133991 A RU 2022133991A RU 2795045 C1 RU2795045 C1 RU 2795045C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optocoupler
- capacitor
- terminal
- resistor
- output
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для автоматической стабилизации напряжения. Техническим результатом является повышение надежности при снижении сложности реализации. Стабилизатор напряжения содержит: трансформаторный регулятор напряжения; два диодных моста; два конденсатора; три резистора; два стабилитрона; оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод – фототранзистор; две обмотки управления; МДП-транзистор с индуцированным каналом n-типа. 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для автоматической стабилизации напряжения.
Уровень техники
Известен стабилизатор напряжения (патент RU 2643166, МПК H02M 5/12, G05F 1/32, G05F 1/40) содержащий: трансформаторный регулятор напряжения; первый диодный мост; стабилитрон; резистор; усилитель; транзистор n-p-n типа; конденсатор; второй диодный мост; первую обмотку управления; вторую обмотку управления, причем трансформаторный регулятор напряжения соединен с первым диодным мостом со стороны нагрузки, выход первого диодного моста соединен в параллель со стабилитроном, резистором и входом усилителя, выход усилителя соединен в параллель с базой и эмиттером транзистора, коллектор и эмиттер транзистора соединены в параллель с конденсатором и выходом второго диодного моста, а вход второго диодного моста соединен с началом первой обмотки управления и концом второй обмотки управления, а конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой.
Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная отсутствием:
- защиты стабилитрона от возможной перегрузки по току;
- гальванической развязки в цепи управления.
Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является стабилизатор напряжения (патент RU RU 2761184, МПК G05F 1/32, G05F 1/40, H02M 5/12) содержащий: трансформаторный регулятор напряжения; два диодных моста; два конденсатора; резистор; два стабилитрона; оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод - фотодиод; усилитель; биполярный транзистор р-n-р типа; две обмотки управления, причем: трансформаторный регулятор напряжения соединен с первым диодным мостом со стороны нагрузки, выход отрицательной полярности которого соединен непосредственно с первым выводом второго конденсатора и через резистор, с анодами стабилитронов; катод второго стабилитрона соединен с катодом светодиода оптрона; выход положительной полярности первого диодного моста соединен со вторым выводом второго конденсатора, катодом первого стабилитрона и анодом светодиода оптрона; анод фотодиода оптрона соединен с сигнальным входом усилителя, а катод с общим входом усилителя; сигнальный выход усилителя соединен с базой биполярного транзистора р-n-р типа, коллектор которого соединен с первым выводом первого конденсатора и выходом отрицательной полярности второго диодного моста, а эмиттер - со вторым выводом первого конденсатора, общим выходом усилителя и выходом положительной полярности второго диодного моста; вход второго диодного моста подключен к началу первой обмотки управления и концу второй обмотки управления; конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой.
Недостатком данного устройства является низкая надежность при значительной сложности реализации.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению надежности при снижении сложности реализации.
Технический результат достигается тем, что в стабилизатор напряжения, содержащий: трансформаторный регулятор напряжения; два диодных моста; два конденсатора; резистор; два стабилитрона; две обмотки управления, причем: конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой; начало первой обмотки управления и конец второй обмотки управления подключены к входу второго диодного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым выводом первого конденсатора, а выход положительной полярности соединен со вторым выводом первого конденсатора; трансформаторный регулятор напряжения, со стороны нагрузки, соединен с входом первого диодного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым выводом второго конденсатора, а выход положительной полярности соединен со вторым выводом второго конденсатора, введены: второй и третий резисторы; оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод – фототранзистор; МДП транзистор с индуцированным каналом n-типа, причем: второй вывод второго конденсатора, через первый резистор, соединен с катодами обоих стабилитронов; анод второго стабилитрона соединен с анодом светодиода оптрона; первый вывод второго конденсатора соединен с анодом первого стабилитрона и катодом светодиода оптрона; коллектор фототранзистора оптрона, через третий резистор, соединен со вторым вывод первого конденсатора и стоком МДП транзистора с индуцированным каналом n-типа, исток которого соединен с первыми выводами первого конденсатора и второго резистора; затвор МДП транзистора с индуцированным каналом n-типа соединен с эмиттером фототранзистора оптрона и вторым выводом второго резистора.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема стабилизатора напряжения.
Осуществление изобретения
Стабилизатор напряжения содержит: трансформаторный регулятор напряжения 1; диодные мосты 2, 11; конденсаторы 3, 10; резисторы 4, 9, 14; стабилитроны 5, 6; оптрон 7, представляющий собой оптопару по типу светодиод – фототранзистор; МДП транзистор 8 с индуцированным каналом n-типа; обмотки управления 12, 13, причем: трансформаторный регулятор напряжения 1 соединен с диодным мостом 2 со стороны нагрузки, выход положительной полярности которого соединен непосредственно со вторым выводом конденсатора 3 и через резистор 4, с катодами стабилитронов 5 и 6; анод стабилитрона 6 соединен с анодом светодиода оптрона 7; выход отрицательной полярности диодного моста 2 соединен с первым выводом конденсатора 3, анодом стабилитрона 5 и катодом светодиода оптрона 7; коллектор фототранзистора оптрона 7, через резистор 9, соединен с выводом положительной полярности диодного моста 11, вторым выводом конденсатора 10 и стоком МДП транзистора 8 с индуцированным каналом n-типа, исток которого соединен с выводом отрицательной полярности диодного моста 11, первыми выводами конденсатора 10, резистора 14; затвор МДП транзистора 8 с индуцированным каналом n-типа соединен с эмиттером фототранзистора оптрона 7 и вторым выводом резистора 14.
Блок 1 представляет собой трансформаторный регулятор напряжения (например. авт. св. СССР N1119088 А, кл. H01 F 29/14; H01 F 21/08).
Стабилитрон 6 характеризуется напряжением стабилизации U Ст6 согласно условию (1)
где 
- среднее напряжение на выходе диодного моста 2 при нормальном режиме работы;
Стабилитрон 5 характеризуется напряжением стабилизации U Ст5 согласно условию (2)
где 
- максимально допустимый постоянный прямой ток светодиода оптрона 7.
На величину сопротивления резистора 4 накладывается условие (3)
где 
- максимальное напряжение на выходе диодного моста 2 при отклонении от нормального режима работы;
Стабилизатор напряжения работает следующим образом.
В нормальном режиме работы, выходное среднее напряжение диодного моста 2, с учетом условия (1), «подводит» светодиод оптрона 7 к границе зажигания. Фототок фототранзистора оптрона 7 крайне мал (сопротивление коллектор – эмиттер велико), но все же, с учетом падения напряжения на резисторах 9, 14, «подводит» канал МДП транзистора 8 к границе индуцирования. МДП транзистор 8 закрыт, ток в обмотках управления 12, 13 не протекает.
В случае возрастания напряжения на выходе трансформаторного регулятора напряжения 1, выходное среднее напряжение диодного моста 2 увеличивается, что влечет за собой увеличение тока и яркости свечения светодиода оптрона 7. Фототок фототранзистора оптрона 7 возрастает (сопротивление коллектор – эмиттер уменьшается), напряжение на затворе МДП транзистора 8, с учетом перераспределения падения напряжения на резисторах 9, 14, увеличивается. По мере увеличения фототока, МДП транзистор 8 приоткрывается (сопротивление сток – исток МДП транзистора 8 уменьшается), тем самым создавая путь для протекания тока с выхода диодного моста 11 через МДП транзистор 8. Таким образом меняя величину переменного тока в обмотках управления 12 и 13 трансформаторного регулятора напряжения 1, а значит и магнитного потока, что в свою очередь приводит выходное напряжения до установленной нормы.
В случае дальнейшего возрастания напряжения на выходе трансформаторного регулятора напряжения 1, и превышения выходным напряжением диодного моста 2 напряжения стабилизации U Ст5, стабилитрон 5, согласно условию (2), переходит в режим электрического пробоя, предохраняя тем самым, светодиод оптрона 7 от выхода из строя.
Резистора 4 способствует защите стабилитрона 5 от возможной перегрузки по току и повышению надежности функционирования стабилизатора напряжения.
Резистор 9 способствует защите фототранзистора оптрона 7 от возможной перегрузки по току и повышению надежности функционирования стабилизатора напряжения.
В случае прототипа имеет место низкая надежность при значительной сложности реализации, которые обусловлены использованием в качестве нагрузочного элемента коллектор – эмиттерный переход биполярного транзистора - электронного прибора у которого собственное энергопотребление, а значит, и тепловой режим, напрямую связан с величиной коммутируемого тока, но прежде всего с величиной тока управления (током базы), а значит и степенью сложности устройства управления (в случае прототипа - трансимпедансный усилитель с нулевым напряжением смещения). И в случае использования биполярного транзистора большой мощности, сложность реализации усилителя значительно возрастает. А попытка использования транзистора с меньшим током базы (а значит, и меньшей допустимой мощностью рассеивания – неизбежно повысит требования к увеличению эффективности теплоотвода), повлечет снижение надежности устройства.
В то же время МДП транзисторы характеризуются рядом преимуществ относительно биполярных транзисторов (Окснер Э.С. Мощные полевые транзисторы и их применение. - М.: Радио и связь, 1985, с.19):
- управление напряжением (высокое сопротивление со стороны затвора, ток затвора практически равен нулю);
- высокая скорость переключения;
- почти неограниченная нагрузочная способность по выходу (если не учитывать скорость переключения);
- очень малая вероятность теплового саморазогрева;
- очень малая вероятность вторичного пробоя;
- допустимость резкого изменения тока стока.
А значит, предлагаемое устройство, использующее в качестве нагрузочного элемента канал МДП транзистора 8 (ток управления которого фактически стремится к нулю) и не нуждающегося в дополнительном усилителе, будет характеризоваться более высокой надежностью, при меньшей сложности реализации.
Claims (1)
- Стабилизатор напряжения, содержащий: трансформаторный регулятор напряжения; два диодных моста; два конденсатора; резистор; два стабилитрона; две обмотки управления, причем конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой; начало первой обмотки управления и конец второй обмотки управления подключены к входу второго диодного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым выводом первого конденсатора, а выход положительной полярности соединен со вторым выводом первого конденсатора; трансформаторный регулятор напряжения, со стороны нагрузки, соединен с входом первого диодного моста, выход отрицательной полярности которого соединен с первым выводом второго конденсатора, а выход положительной полярности соединен со вторым выводом второго конденсатора, отличающийся тем, что в устройство введены: второй и третий резисторы; оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод – фототранзистор; МДП-транзистор с индуцированным каналом n-типа, причем второй вывод второго конденсатора, через первый резистор, соединен с катодами обоих стабилитронов; анод второго стабилитрона соединен с анодом светодиода оптрона; первый вывод второго конденсатора соединен с анодом первого стабилитрона и катодом светодиода оптрона; коллектор фототранзистора оптрона, через третий резистор, соединен со вторым вывод первого конденсатора и стоком МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа, исток которого соединен с первыми выводами первого конденсатора и второго резистора; затвор МДП-транзистора с индуцированным каналом n-типа соединен с эмиттером фототранзистора оптрона и вторым выводом второго резистора.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2795045C1 true RU2795045C1 (ru) | 2023-04-28 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3013202A (en) * | 1954-05-14 | 1961-12-12 | Basic Products Corp | Electrical system for compensating for line voltage variations |
| SU1092648A1 (ru) * | 1983-04-26 | 1984-05-15 | Псковский Филиал Ленинградского Ордена Ленина Политехнического Института Им.М.И.Калинина | Устройство дл однофазного регулировани напр жени сети |
| SU1119088A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я Г-4294 | Регул тор напр жени |
| RU2643166C2 (ru) * | 2016-07-13 | 2018-01-31 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Стабилизатор напряжения |
| RU2761184C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-12-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3013202A (en) * | 1954-05-14 | 1961-12-12 | Basic Products Corp | Electrical system for compensating for line voltage variations |
| SU1092648A1 (ru) * | 1983-04-26 | 1984-05-15 | Псковский Филиал Ленинградского Ордена Ленина Политехнического Института Им.М.И.Калинина | Устройство дл однофазного регулировани напр жени сети |
| SU1119088A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я Г-4294 | Регул тор напр жени |
| RU2643166C2 (ru) * | 2016-07-13 | 2018-01-31 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Стабилизатор напряжения |
| RU2761184C1 (ru) * | 2021-03-16 | 2021-12-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4870555A (en) | High-efficiency DC-to-DC power supply with synchronous rectification | |
| KR102236287B1 (ko) | GaN 트랜지스터 기반 파워 컨버터를 위한 부트스트랩 커패시터 과전압 관리 회로 | |
| JP4347423B2 (ja) | 同期整流を用いる電源 | |
| US6212084B1 (en) | Active rectifier | |
| US7315461B2 (en) | Power supply device | |
| US10074968B2 (en) | Method and apparatus for continuous short-circuit protection | |
| US6628532B1 (en) | Drive circuit for a voltage-controlled switch | |
| JPH1032476A (ja) | 過電流保護回路 | |
| RU96107210A (ru) | Ограничитель тока | |
| CN113056864B (zh) | 电力转换装置 | |
| CN113437858A (zh) | 智能功率模块驱动电路、智能功率模块及家电设备 | |
| RU2795045C1 (ru) | Стабилизатор напряжения | |
| US20080239767A1 (en) | Power supply circuit with pulse generating circuit and current-limiting circuit | |
| US9397207B2 (en) | Gated thyristor power device | |
| WO2005027326A1 (ja) | スイッチング素子保護回路 | |
| EP0375037A2 (en) | Protection of power integrated circuits against load voltage surges | |
| CN216016708U (zh) | 智能功率模块驱动电路、智能功率模块及家电设备 | |
| US5945868A (en) | Power semiconductor device and method for increasing turn-on time of the power semiconductor device | |
| TW202130102A (zh) | 用於在次級同步整流器中產生控制訊號和充電直流電源的方法與裝置 | |
| US10903751B2 (en) | Method and system of driving an electrically controlled switch with a snubber capacitor | |
| US5731729A (en) | Voltage transient suppression circuit for preventing overvoltages in power transistor systems | |
| CN108305872B (zh) | 高压半导体元件以及同步整流控制器 | |
| JP4136237B2 (ja) | スイッチング電源用ｍｏｓｆｅｔのゲートしきい値温度補償回路 | |
| RU2794751C1 (ru) | Импульсный стабилизатор напряжения | |
| US20040217752A1 (en) | Flyback power supply device and control method thereof |