SU1410003A1 - Импульсный стабилизатор напр жени посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повышение надежности путем обеспечени  защиты от перегрузок по току с исключением брос- . ков тока за врем  отключени , увеличение помехозащищенности и ограничение тока включени . При возникновении перегрузок по току включаетс  транзистор узла защиты и шунтирует опорный вход дифференциального усилител  обратной св зи. Обеспечен автовозврат при исчезновении перегруз- ки. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитани  радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретени  - повьппение надежности путем обеспечени  защиты от перегрузок по току с исключением бросков тока за врем  отключени , увеличени  помехозащищенности in ограничени  тока включени .

На чертеже изображена принципиальна  электрическа  схема импульсного стабилизатора напр жени  посто нного тока.

Стабилизатор содержит регулируюп ий транзистор Г п-р-п-типа типа проводимости , соединенный коллектором с плюсовой входной клеммой, эмиттером - с катодом коммутирующего диода 2 и выводом дроссел  3 фильтра, подключенным другим выводом к плюсовому выводу кондейсатора 4 фильтра и плюсовой выходной клемме,

Минусовой вывод конденсатора 4 соединен с минусовой выходной клем мой и через резистор 5 датчика тока с анодом коммутирующего диода 2 и мин усовой входной клеммой. Коллектор регулирующего транзистора 1 соединен с эмиттером транзистора 6 р-п-р-типа проводимости и резистором 7 в цепи его базы,, а база транзистора 1 соединена с коллектором транзистора 6„ Через резистор 8 база транзистора 6 соединена с коллектором согласующего транзистора 9 п-р-п-типа проводимости , эмиттер которого соединен с выходной минусовой клеммой5, а база через резистор 10 - с коллектором инвертирующего транзистора 11 р-п-р-типа проводимости. Эмиттер транзистора ii соединен с положительной шиной питани  источника опорного напр жени  и эмиттером вспомогательного регули- рукмдего транзистора 12 линейного стабилизатора опорного напр жени , коллектор которого соединен с плюсовой входной клеммой, а база - с катодом стабилитрона 13, соединенного анодом с минусовой выходной клеммой. База транзистора 11 с резистором 14 в цепи его базы соединена с коллектором транзистора 15 п-р-П типа проводимости триггера Шмитта, эмиттер которого соединен с эмиттером второго транзистора 16 п-р-п-типа проводимости триггера Шмитта и через резистор 17 - с

минусовой выходной клеммой, а база - с коллектором транзистора 16 и резистором 18 в цепи егад коллектора. База транзистора 16 соединена с резистором 19 в цепи его базы и эмиттером согласующего транзистора 20 п-р-п-типа проводимости, коллектор которого соединен с эмиттером транзистора 12, баO за - с резистором 21 в цепи его базы и коллектором транзистора 22 п-р-п- типа проводимости операционного усилител . Эмиттер транзистора 22 соединен с эмиттером второго транзистора

s 23 п-р-п-типа проводимости операционного усилител  и через резистор 24 - с минусовой выходной клеммой. Коллектор транзистора .23 соединен с эмиттером транзистора 12,а база - со средней

0 точкой делител  выходного напр жени  стабилизатора на резисторах 25 и 26, Эмиттер транзистора 27 п-р-п-типа проводимости порогового усилител  соединен через резистор 28 с минусовой

5 входной клеммой и через резистор 29 и диод 30 в пр мом направлении - с плюсовой выходной клеммой Коллектор транзистора 27 соединен со средней точкой делител  на резисторах 3 и 32

0 источника опорного напр жений, а база через резистор 33 - с минусовой выходной клеммой и через резистор 34 - с эмиттером транзистора И,

Стабилизатор работает следующим

образом.

При включении напр жени  питани  на выходе линейного стабилизатора опорного напр жени , Тое. на эмиттере регулирующего транзистора 12 этого стабилизатора по вл етс  напр жение , равное напр жению стабилизации стабилитрона 13, которое используетс  также дл  питани  тригге- ра Шмктта и операционного .усилител ,

Поскольку на выходе стабилизатора, а соответственно, на базе транзистора 23 операционного усилител  напр жение равно нулю, то все .транзисторы наход тс  в следующем устойчивом за

висимом состо нии: транзистор 22 опе рационного усилител  открыт, согла- сун ций транзистор 20 закрыт, тран- зистор 16 триггера Шмитта закрыт, транзистор 15 триггера Шмитта открыт,

инвертирующий транзистор 11 открыт, второй согласующий транзистор 9 открыт , первый согласукщий транзистор 6 открыт и регулирунщий мощный транзистор 1 также открыт. На выходе стабилизатора напр жение возрастает до заданного верхнего стабилизируемого порогового уровн , В этот момент на дросселе 3 наблюдаетс  напр жение, равное разности входного и выходного напр жений стабилизатора, и в нем накапливаетс  магнитна  энерги . Как только напр жение на выходе стабилизатора превысит верхний .пороговый уровень, напр жение на резисторе 26 в цепи базы транзистора 23 операционного усилител  станет чуть больше опорного напр жени  на базе транзистора 11 этого же усилител  и транзистор 22 закроетс . В результате все транзисторы стабилизатора переключаютс  во второе устойчивое зависимое друг от друга состо ние, при котором транзистор 20 открыт, транзистор 16 открыт, транзистор 15 закрыт, транзистор 11 закрыт,транзисторы 6 и 9 закрыты и регулирующий мощный транзистор 1 также закрыт. В этот момент на дросселе 3 возникает ЭДС самоиндукции , отпирающа  коммутирующий диод 2 и поддерживающа  ток в цепи нагрузки . На выходе стабилизатора напр жение уменьшаетс  до заданного нижнего стабилизируемого порогового уровн , после чего описанный процесс повтор етс .

Таким образом, стабилизатор имеет два стабилизируемых пороговых уровн  что и обуславливает его двухпозициоч- ный режим работы и определ ет амплитуду пульсаций напр жени  на выходе, которые тем меньше, чем больше коэффициент усилени  по напр жению операционного усилител . При изменении напр жени  питани  стабилизаци  выходного напр жени  осуществл етс  изменением соотношени  времени открытого и закрытого состо ний регулирующего транзистора 11 сигналом с модул тора длительности триггера Шмитта,

В нормальном режиме работы стабилизатора транзистор 27 порогового усилител  закрыт, так как сумма напр жени  на резисторе 5 датчика тока и опорного напр жени  на резисторе 34, .вкхроченных в отпирающем направлении по отношению к транзистору 27, мень- ще суммы пр мого напр жени  на переходе эмиттер - база транзистора 27 и напр жени  на резисторе 28, включенных в запирающем направлении.

При воздействии на выходе стабилизатора перегрузки по току увеличиваетс  напр жение на резисторе 5 датчика тока и как только сумма напр жений на резисторах 5 и 33 превысит . сумму напр жений пр мого на переходе эмиттер - база транзистора 27 и резисторе 28, транзистор 27 открываетс ,

Q шунтиру  опорное напр жение на базе транзистора 22 операционного усилител . Опорное напр жение уменьшаетс  до величины, пр мо пропорциональной сопротивлению коллекторного перехода

5 транзистора 27, т.е. току перегрузки, так как увеличиваетс  падение напр жени  на верхнем плече делител , резисторе 31. Измен етс  скважность пр моугольных импульсов на выходе мо0-ДУЛ тора , коллекторе транзистора 15 триггера Шмитта, увеличиваетс  врем  закрытого состо ни  регулирующего транзистора 1, и напр жение на выходе : стабилизатора уменьшаетс . Соответст5 венно уменьшаетс  напр жение на резисторе 28, нижнем плече делител  выходного напр жени . Так как должно сохранитьс  предьщущее условие равенства сумм напр жений б цепи базы

0 транзистора 27, то уменьшаетс  напр жение на резисторе 5 датчика Toka, что возможно только при уменьшении порогового значени  тока перегрузки. При дальнейшем уменьшении сопротивле- . ни  нагрузки на выходе стабилизатора, вплоть до короткого замыкани , напр - жение на резисторе 28 стремитс  к нулю, соответственно уменьшаетс  напр жение на резисторе 5 датчика тока

0 за счет уменьшени  порогового значени  тока перегрузки, которое.становитс  значительно меньше рабочего тока в нормальном режиме работы..Это говорит о том, что в режиме перегрузки резко

5 снижаетс  мощность, пропускаема  через регулирующий транзистор, 1. Если при таком, ключевом, режиме работы стаби- лизатора сн ть перегрузку на его выходе , то он автоматически возвращаетс  к нормальному режиму работы.

Когда напр жение на выходе стабилизатора станет меньше пр мого напр жени  диода 30 (или меньше напр жени  стабилизации стабилитрона, в случае, если вместо диода 30 установлен стабилитрон ) , делитель на резисторах 28 и 29 датчика выходного напр жени  отключаетс  от выхода стабилизатора и транзистор 27 полностью открываетс 

0

5

oiiopHbiM йапр жением, снимаемым с дс лител  на резисторах 33 и 34, даже отсутствии напр жени  на датчике тс|ка, резисторе 5, В этом случае опор е напр жение на базе транзистора 22 операционного усилител  полностью 3 корачиваетс , регулирующий транзисip 1 закрываетс  и напр жение на вы- X де стабилизатора будет равно нулю Д11же при сн тии перегрузки. Повтор

е включение стабилизатора в этом учае возможно или выключением пита- :  на его входе с последующим его лючением или подачей на -эмиттер анзистора 27 порогового усилител  ложительного пускового импульса, пример, от специального генератора.

Измен   величину опорного напр - ни  на базе транзистора 27 порого- го усилител  с помощью делител  на

зисторах 33 и 34, можно регулиров рог срабатывани  защиты от переузки по току.

Возможен второй режим (частный сл и) работы стабилизатора с защитой

перегрузки, когда на его выходе пр жение автоматически восстанавл етс  после сн ти  короткого замы- ни . В этом случае диод 30 или ст отитрон исключаетс  и делитель на

р зисторах 28 и 29 датчика выходного напр жени , подключаетс  непосредственно к выходу стабилизатора. Так как в э|том случае напр жение на резисторе 28 (при коротком замыкании) равно нулю, ТО сумма напр жений на резисторах 5 и 33 должна быть равной пр мому напр жению перехода эмиттер - база транзистора 27 (устанавливаетс  делителем на резисторах 33 и 34). При этом стабилизатор продолжает работать в ключевом режиме, а при сн тии ко- pjoTKoro замыкани  автоматически воз- Б|ращаетс  к нормальному режиму рабо- .

При включении напр жени  питани  г роисходит автоматическое ограничение ij-OKa включени , т.е. тока зар да конденсатора 4 фильтра на уровне уста- 1| овленного значени  порога срабатыва- защиты, так как пороговый усилитель на транзисторе 27 не имеет ника- элементов, отключающих его на включени ,, например конденсато1JIOB ,

; При воздействии на резистор 5 дат- kvsKa тока импульсных помех также не |1аблюдаетс  срабатывани  защиты, т,е„

полного отключени  напр жени  питани . Возможны только кратковременные провалы выходного напр жени , которые тем меньше, чем больше емкость конденсатора 4 фильтра.

Таким образом, благодар  введенным средствам повышена надежность устройства , так как обеспечена защита от перегрузки по току, устранены броски тока при выключении, повышена помехо- защ1«ценность, ограничен ток включени 

25 ры -

Claims (1)

1. 5 Формула изобретени 

   Импульсный стабилизатор напр жени  посто нного тока, содержащий регулирующий составной транзистор,соединен0 ный коллектором с плюсовой входной клеммой, эмиттером - с катодом ком мутирующего диода и первьм выводом дроссел  фильтра, базой - через согласующий и инвертирующий транзисто- с выходом триггера Шмитта, вход которого соединен с выходом дифференциального усилител , к одному входу которого подключен через резистивный делитель источник опорного напр жени , а к другому входу - через резистивный делитель выходного напр жени  плюсова  выходна  клемма и конденсатор фильтра, подключенный плюсовым выводом к второму выводу дроссел  фильтра, а минусо35 вым выводом - к минусовой выходной клемме и общей шине, отличающийс  тем, что, с целью повьщ1е- ни  надежности путем обеспечени  защиты от перегрузок по току с исключе40 нием бросков тока за врем  отключени , увеличени  помехозащищенности и огра30

   ничени  тока включени , в него введен узел защиты, состо щий из датчика тока и порогового усилител  защиты на

   транзисторе, диоде и четырех резисторах , при этом коллектор транзистора порогового усилител  защиты, подключен к входу дифференциального усилител  , его эмиттер - через первый резистор

   к датчику тока, включенному в общую шину, и к аноду коммутирующего диода, а через второй резистор и диод, включенный в пр мом направлении,- к плю- совой выходной клемме, а база через

   третий резистор. - к другому выводу датчика тока и минусовой выходной клемме и через четвертьй резистор - к питающему вьшоду источника опорного напр жени .