SU1188718A1 - Двухступенчатый стабилизатор напр жени посто нного тока - Google Patents

Abstract

1. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий два регулирующих элемента, включенных последовательно в выходную шину, первый регулирующий элемент выполнен составным и управл ющим входом подключен к выходу узла сравнени , первый вход которого подключен к точке соединени  регулирующих элементов, а второй вход - к выходной клемме, конденсатор , включенный между общей щиной и указанной точкой соединени  регулирующих элементов, второй регулирующий элемент выполнен на транзисторе, управл ющий вход которого подключен к выходу блока управлени , соединенного с выходными клеммами, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надежности, эмиттер согласующего транзистора первого регулирующего элемента подключен к выходу введенного блока защиты, подключенного к общей щине, первый вход которого подключен к выходной клемме, второй - к точке соединени  регулирующих элементов и конденсатора , а третий - к выходу введенного блока запуска, соединенного с входными и выходными клеммами. 2. Стабилизатор по п. 1, отличающийс  тем, что блок защиты выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости, первый из них подключен к второму, соответственно база - к коллектору, коллектор - к базе, и эмиттер через резистор подключен к первому входу и через диод - к второму входу, коллектор - к третьему входу блока защиты и база через резистор подключена к выходу блока защиты, а второй транзистор эмиттером через параллельно соединенные конденсатор и источник стабильного тока подключен к общей шине стабилизатора и параллельно его переходу база-эмиттер подключен диод. 3.Стабилизатор по п. 2, отличающийс  тем, что первый транзистор блока дл  защиты подключен эмиттером к резистору через один диод, а параллельно его база-эмиттерному переходу подключен другой диод. 4.Стабилизатор по п. 1, отличающийс  i тем, что блок дл  запуска содержит триггер на двух транзисторах, причем первый (Л транзистор триггера эмиттером соединен с эмиттером второго транзистора триггера и через параллельно соединенные резистор и конденсатор - с общей щиной стабилизатора , базой через резистор - с коллектором второго транзистора триггера, через другой резистор - с коллектором введенного первого дополнительного транзистора и с общей шиной стабилизатора - через пеоо оо реход коллектор-эмиттер введенного второго дополнительного транзистора, база которого через резистор соединена с обшей шиной и через последовательно соединенные резистор и стабилитрон - с выходной клем00 мой, коллектором через резистор - с источником посто нного напр жени  и через параллельно соединенные резистор и конденсатор - с базой второго транзистора триггера , котора  через резистор соединена с общей шиной стабилизатора, а коллектор второго транзистора триггера подключен через последовательно соединенные резистор и стабилитрон к выходу блока запуска, через резистор - к источнику посто нного напр жени  и через конденсатор - к общей шине стабилизатора, первый дополнитель

Description

ный транзистор коллектором подключен через конденсатор к общей шине стабилизатора и через последовательно соединенные резистор и контакты пусковой кнопки - к источнику посто нного напр жени , эмиттером - к общей щине стабилизатора, а базой через диод - к общей шине стабилизатора и через параллельно соединенные резистор и конденсатор - к точке соединени  двух резисторов, соединен ных последовательно и подключенных параллельно к входу стабилизатора, и параллельно резистору, подключенному к общей шине, подключен стабилитрон.

1

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в устройствах электропитани  различной радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретени  - повыщение надежности путем защиты первого регулирующего элемента от пусковых токов и токов перегрузки .

На чертеже приведена принципиальна  схема двухступенчатого стабилизатора напр жени  посто нного тока.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на согласующем транзисторе 2 и силовом транзисторе 3, параллельно база-эмиттерному переходу которого подключен резистор 4. Согласующий транзистор 2 базой подключен к выходу узла сравнени  5, коллектором - к базе силового транзистора 3, эмиттер которого подключен к входной клемме, а коллектор - к конденсатору 6, коллектору регулирующего транзистора 7, к первому входу узла сравнени  5 и к диоду 8 блока защиты 9. Эмиттер согласующего транзистора 2 подключен через резистор 10 к базе транзистора 11 и коллектору транзистора 12 блока защиты 9. Транзистор 11 эмиттером подключен через диод 13 к диоду 8 и резистору 14, второй вывод которого подключен к выходной клемме, к второму входу узла сравнени  5 и к эмиттеру регулирующего транзистора 7. Коллектор транзистора 11 подключен к базе транзистора 12, диоду 15 и через последовательно соединенные резистор 16 и стабилитрон 17 к резисторам 18 и 19, конденсатору 20 и коллектору второго транзистора 21 триггера 22 блока запуска 23, а параллельно переходу база-эмиттер транзистора 11 подключен диод 24. Транзистор 12 эмиттером подключен через параллельно соединенные конденсатор 25 и источник стабильного тока 26 к общей шине стабилизатора. Регулирующий транзистор 7 базой подключен к выходу органа управлени  27, соединенного с выходными клеммами. Конденсатор 20 вторым выводом подключен к общей шине стабилизатора , резистор 19 - к выходу источника посто нного напр жени  28, а резистор 18 -

к резистору 29, коллектору второго дополнительного транзистора 30 и к базе первого транзистора 31 триггера 22. Коллектор транзистора 31 через резистор 32 подключен к выходу источника посто нного напр жени  28 и через параллельно соединенные резистор 33 и конденсатор 34 - к базе транзистора 21 и резистору 35, .а эмиттер - к эмиттеру транзистора 21 и через параллельно соединенные резистор 36 и конденсатор 37 - к общей шине стабилизатора. Дополнительный транзистор 30 базой через резистор 38 подключен к общей щине стабилизатора и через последовательно соединенные резистор 39 и стабилитрон 40 к выходной клемме, эмиттером - к общей шине

5 стабилизатора. Резистор 29 вторым выводом подключен к конденсатору 41, резистору 42 и к коллектору первого дополнительного транзистора 43, эмиттер которого подключен к общей шине стабилизатора, а база -

0 к диоду 44 и через параллельно соединенные резистор 45 и конденсатор 46 к точке соединени  резисторов 47 и 48 и стабилитрона 49. Резистор 47 вторым выводом подключен к входной клемме, резистор 48, стабилитрон 49 и диод 44 - к общей шине стабилизатора, а резистор 42 через контакты пусковой кнопки 50 - к выходу источника посто нного напр жени  28.

Работа второй ступени стабилизатора на регулирующем транзисторе 7 с органом

Q управлени  27 аналогична работе известных компенсационных стабилизаторов с последовательным регулирующим транзистором. Эта ступень служит дл  стабилизации выходного напр жени  и сглаживани  пульсаций . Регулирующий элемент 1 на согласующем транзисторе 2 и силовом транзисторе 3 со схемой сравнени  5 служит дл  стабилизации напр жени  на регулирующем транзисторе 7 при широких пределах изменени  питающего переменного напр жени  и регулировки выходного посто нного напр жени . Это обеспечиваетс  путем прекращени  зар да емкости конденсатора 6 на то врем  периода питающего пульсирующего напр жени , пока его величина выше

максимального напр жени  на конденсаторе 6. Достигаетс  это открыванием согласующего транзистора 2 и силового транзистора 3 регулирующего элемента 1 при возрастании входного напр жени  до уровн  минимального напр жени  на конденсаторе 6 и закрыванием, когда напр жение на конденсатор 6 достигает максимального.

Работа блока защиты основана на том, что при включении сетевого напр жени  регулирующий элемент 1 остаетс  закрытым до срабатывани  блока защиты 9, включение которого осуществл етс  из блока запуска 23 в момент прохождени  сетевого напр жени  через ноль, независимо от времени нажати  пусковой кнопки 50, это позвол ет ограничить пусковые токи на уровне рабочих, а за счет стабилизации базового тока силового транзистора 3, проход щего через согласующий транзистор 2, резистор 10, транзистор 12 и источник стабильного тока 26 блока защиты 9, и, кроме того, блок защиты при перегрузке или коротком замыкании нагрузки срабатывает и закрывает регулирующий элемент 1, защища  от аварийных режимов стабилизатор.

Блок защиты работает следующим образом .

При включении сетевого напр жени  напр жение на выходе стабилизатора, на конденсаторе 6 и на базе транзистора 12 равно нулю и в результате транзистор 12 остаетс  закрытым, а следовательно, закрыт согласующий транзистор 2 и силовой транзистор 3 и в таком состо нии стабилизатор .будет находитьс , пока в базу транзистора 12 не поступит открывающий импульс из блока запуска. При поступлении открывающего импульса транзистор 12 открываетс  и открывает согласующий транзистор 2 и силовой транзистор 3, в результате конденсатор 6 начинает зар жатьс . При достижении возрастающего напр жени  на конденсаторе 6 рабочей величины включаетс  втора  ступень на регулирующем транзисторе 7 и на выходе стабилизатора по вл етс  напр жение и, когда оно станет больще, чем напр жение на коллекторе открытого транзистора 12, открываетс  транзистор 11 и в базу транзистора 12. с выхода стабилизатора через резистор 14 и . открытый транзистор 11 поступает ток и поддерживает транзисторы 12 и 11 в открытом состо нии.

При работе стабилизатора транзисторы 11 и 12 наход тс  в состо нии насыщени  и не вли ют на работу первой ступени стабилизатора, а при перегрузке или коротком замыкании в нагрузке ток эмиттера согласующего транзистора 2, протекающий через резистор 10, транзистор 12 и источник стабильного тока 26, увеличиваетс , а ток базы транзистора 11 уменьшаетс , так как ток транзистора 12 (Iriz) равен:

1т1г 1эт2 Ибти

где 1э12-эмиттерный ток согласующего транзистора 2;

I Tii-ток базы транзистора II, и посто нен по величине ввиду того, что проходит через источник стабильного тока 24.

При токе

1 КТ11 1

0 где 1к711-коллекторный ток транзистора 11; Т11-коэффициент усилени  тока базы

транзистора II,

транзистор 11 выходит из состо ни  насыщени  и закрываетс . Это приводит к уменьшению тока базы транзистора 12 - к его закрыванию. В результате сопротивление цепи эмиттера согласующего транзистора 2, образованное переходом коллектор-эмиттер закрытого транзистора 12, резистором 10 и источником стабильного тока 26, резко

0 увеличиваетс , так как диод 13 исключает вли ние низкоомной нагрузки на эту цепь, а при отсутствии диодов 13 и 24 вли ние нагрузки исключает база-эмиттерный переход закрытого транзистора И. Увеличение

5 сопротивлени  в цепи эмиттера транзистора 2 уменьщает ток эмиттера практически до нул , а следовательно, и ток базы силового транзистора 3, регулирующий элемент 1 закрываетс  - срабатывает блок защиты 9.

0 При перегрузке или коротком замыкании в момент, когда регулирующий элемент 1 закрыт, срабатывание блока защиты 9 происходит за счет напр жени  на конденсаторе 25, которое становитс  больще выходного , в результате снижени  последнего при

аварии, и закрывает транзисторы 12 и 11, при этом диоды 24 и 13 служат дл  ограничени  обратного напр жени  на базаэмиттерном переходе транзистора 11 на врем  переходных процессов при срабатыва0 НИИ блока дл  защиты 9 и если обратное допустимое напр жение на база-эмиттерном переходе транзистора 11 будет больше входного, то диоды 24 и 13 могут отсутствовать , тогда эмиттер транзистора 11 соедин етс  с диодом 8 и резистором 14

5 непосредственно.

При аварии во второй ступени стабилизатора напр жение на конденсаторе 6 резко снижаетс  и, когда оно станет ниже, чем на конденсаторе 25, открываетс  диод 8

(j и транзисторы 12 и 11 закрываютс , что приводит к закрытию регулирующего элемента 1. Диод 8 необходим дл  ускорени  срабатывани  блока защиты при аварии во второй ступени стабилизатора, так как наличие конденсатора на выходе стабилизатора (на чертеже не показан) будет вызывать задержку в срабатывании блока защиты 9, что приведет к перегрузке регулирующего элемента 1.

После срабатывани  блока защиты 9 и устранени  аварии стабилизатор включаетс  вновь блоком запуска.

Блок запуска осуществл ет запуск стабилизатора в момент перехода сетевого напр жени  через ноль следующим образом .

При включении источника 28 напр жение на конденсаторе 20 равно нулю и база первого транзистора 31 триггера 22 в первый момент включени  оказываетс  отключенной от источника 28, в результате в базу второго транзистора 21 триггера 22 поступает открывающий ток по цепи резистор 32 и конденсатор 34, открывает его, на резисторе 36 и конденсаторе 37 по вл етс  напр жение автосмещени , которое поддерживает закрытым первый транзистор 31, и триггер 22 устанавливаетс  в состо ние - транзистор 21 открыт, транзистор 31 закрыт . На коллекторе второго транзистора 21 триггера 22 будет напр жение, равное напр жению автосмещени , при условии, что напр жение насыщени  транзистора 21 равно нулю, и чтобы напр жение с коллектора открытого транзистора 21 не поступало в базу транзистора 12 блока защиты, используетс  стабилитрон 17, напр жение стабилизации которого больще напр жени  автосмещени  триггера 22. Входное пульсирующее напр жение через резистор 47, резистор 45 и конденсатор 46 поступает в базу первого дополнительного транзистора 43 и поддерживает его в состо нии насыщени  все врем , когда входное напр жение больше напр жени  стабилизации стабилитрона 49, который служит дл  стабилизации базового тока транзистора 43 за счет стабибизации напр жени  на резисторе 45. При снижении входного напр жени  ниже напр жени  стабилизации стабилитрона 49 напр жение на конденсаторе 46 закрывает транзистор 43 и он перестает щунтировать базовую цепь включени  транзистора 31 и, если в этот момент будут замкнуты контакты кнопки 50, в базу транзистора 31 поступает открывающий ток, транзистор 31 открываетс 

и триггер 22 измен ет свое состо ние - транзистор 21 закрыт, транзистор 31 открыт. Напр жение с коллектора транзистора 21 через стабилитрон 17 и резистор 16 поступает в базу транзистора 12 блока защиты и открывает его. Открывающий импульс поступает в базу транзистора 12 до тех пор, пока на выходе стабилизатора напр жение не достигнет рабочего, после чего открываетс  стабилитрон 40 и в базу транзистора 30 поступает открывающий импульс и открывает его, в результате на базе транзистора 31 напр жение меньще, чем на конденсаторе 37, и транзистор 31 закрываетс , а триггер 22 возвращаетс  в исходное состо ние - транзистор 21 открыт, транзистор 31 закрыт. В результате через резистор 16 и стабилитрон 17 течет часть коллекторного тока транзистора 11 блока защиты 9 в коллектор транзистора 21 триггера 22, т. е. с цепи базы транзистора 12 снимаетс  включающий сигнал из блока дл  запуска 22 и транзистор 12 блока защиты 9 поддерживаетс  в состо нии насыщени  только частью коллекторного тока транзистора 11, т.е. блок защиты находитс  в рабочем состо нии .

После устранени  причины, вызвавшей срабатывание защиты, блок защиты 9 включаетс  кнопкой 50 и процесс подачи запускающих импульсов происходит так же, как было указано ранее и блок защиты

вновь включаетс .

Дл  исключени  срабатывани  триггера 21 при максимальном напр жении на входе и одновременном включении сетевого напр жени  и пусковой кнопки или импульса помехи используетс  конденсатор 41, а транзистор ЙО, щунтиру  базу транзистора 31, преп тствует ошибочному переключению триггера 22 при работе стабилизатора, так как в противном случае передача запускающего импульса в работающий блок дл  защиты 9 будет поддерживать транзистор 12 в открытом состо нии независимо от напр жени  на выходе стабилизатора и на конденсаторе 6, т.е. отключит блок защиты от вли ни  нагрузки, что недопустимо.

Claims (4)

1. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий два регулирующих элемента, включенных последовательно в выходную шину, первый регулирующий элемент выполнен составным и управляющим входом подключен к выходу узла сравнения, первый вход которого подключен к точке соединения регулирующих элементов, а второй вход — к выходной клемме, конденсатор, включенный между общей шиной и указанной точкой соединения регулирующих элементов, второй регулирующий элемент выполнен на транзисторе, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, соединенного с выходными клеммами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, эмиттер согласующего транзистора первого регулирующего элемента подключен к выходу введенного блока защиты, подключенного к общей шине, первый вход которого подключен к выходной клемме, второй — к точке соединения регулирующих элементов и конденсатора, а третий — к выходу введенного блока запуска, соединенного с входными и выходными клеммами.

2. Стабилизатор по π. 1, отличающийся тем, что блок защиты выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости, первый из них подключен к второму, соответственно база — к коллектору, коллектор — к базе, и эмиттер через резистор подключен к первому входу и через диод — к второмувходу, коллектор — к третьему входу блока защиты и база через резистор подключена к выходу блока защиты, а второй транзистор эмиттером через параллельно соединенные конденсатор и источник стабильного тока подключен к общей шине стабилизатора и параллельно его переходу база—эмиттер подключен диод.

3. Стабилизатор по п. 2, отличающийся тем, что первый транзистор блока для защиты подключен эмиттером к резистору через один диод, а параллельно его база-эмиттерному переходу подключен другой диод.

4. Стабилизатор по π. 1, отличающийся тем, что блок для запуска содержит триггер на двух транзисторах, причем первый транзистор триггера эмиттером соединен с эмиттером второго транзистора триггера и через параллельно соединенные резистор и конденсатор — с общей шиной стабилизатора, базой через резистор — с коллектором второго транзистора триггера, через другой резистор — с коллектором введенного первого дополнительного транзистора и с общей шиной стабилизатора — через переход коллектор—эмиттер введенного второго дополнительного транзистора, база которого через резистор соединена с общей шиной и через последовательно соединенные резистор и стабилитрон — с выходной клеммой, коллектором через резистор — с источником постоянного напряжения и через параллельно соединенные резистор и конденсатор — с базой второго транзистора триггера, которая через резистор соединена с общей шиной стабилизатора, а коллектор второго транзистора триггера подключен через последовательно соединенные резистор и стабилитрон к выходу блока запуска, через резистор — к источнику постоянного напряжения и через конденсатор — к общей шине стабилизатора, первый дополнитель ный транзистор коллектором подключен через конденсатор к общей шине стабилизатора и через последовательно соединенные резистор и контакты пусковой кнопки — к источнику постоянного напряжения, эмиттером — к общей шине стабилизатора, а базой через диод — к общей шине стабилиза тора и через параллельно соединенные резистор и конденсатор — к точке соединения двух резисторов, соединенных последовательно и подключенных параллельно к входу стабилизатора, и параллельно резистору, подключенному к общей шине, подключен стабилитрон.