SU421000A1 - Стабилизатор напряжения - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в иолуироводтппшвых стабилизаторах посто нного напр жени  с последовательным регулирующим элементом .

Известны стабилизаторы напр жени , содержащие включенный последовательно с нагрузкой регулирующий элемент (состо щий из регулирующего и управл ющего транзисторов ) и блок сравнени  с усилителем посто нного тока.

Однако известным устройствам свойственны добавочные потери па резисторе, включаемом последовательно с нагрузкой и используемом в качестве датчика тока, или наличие лополпительпого источника напр жени  и нечувствительность к перегрузке по току.

Цель изобретени  - просто и универсально обеспечить защиту стабилизатора, обеспечив при этом быстродействие и надежность его работы.

Это достигаетс  тем, что между базой регулирующего и эмиттером управл ющего транзисторов включены параллельно между собой резистор, кнопка и коллекторно-эмиттсрный переход защитного п-р-п транзистора, база которого через переменный резистор подключена к точке соединени  дополнительного стабилитрона и балластного резистора, другой конец которого подключен к коллектору ре2

гулирующего транзистора; другой конец стабилитрона подключен к общей шине питани . Сущность изобретени  по сн етс  чертежом. Устройство содержит регулируюндий трапзистор 1, управл ющий транзистор 2, устройство защиты 3. в которое вход т транзистор защиты 4, балласпплй резистор 5, переменный резистор 6, резистор 7, стабилитрон 8, кнопка 9; блок сравпени;; 10 с усилителем посто нного тока и нагрузка 11.

Принцип работы устройства защиты стабилизатора при уменьн1енни сопротивлени  нагрузки il или к.з. на выходе стабилизатора объ сн етс  следующим образом.

Элементы схемь; устройства защиты рассчитаны так, что в 10р 1альном режиме (когда нет перегрузок илп к.з. на выходе стабилизатора ) транзистор занаиты 4 насьицен и не вли ет на работу стабилизатора.

При уменьшении сонротивленн  нагрузки 11, как только ток превысит некоторое критическое зна:е ие, гплизистор защиты 4 переходит из насыщенного режима в линейный и ограничивает . б:ЗЫ регулирующего транзистора 1: сгабнлнзатор напр жени  нереходит в режим ограничепнм тока. Прн дальнейшем уменьшении сонротнвленп  нагрузки, так как ток нагрузки больпю не увеличиваетс , начинает уменьшатьс  выходное напр жение.

Уменьшение выходного напр жени  стабилизатора вызывает уменьшение падени  нанр женн  на резисторе 6, так как

вых + бэр + кэз --- бэз + и,+Е,

где ббэр - напр жение база-эмиттер регулирующего транзистора 1;

кэз бэз-напр жение коллектор - эмиттер и база-эмиттер транзистора защиты; f/o - напр жение на резисторе 6; Е - нанр жение стабилитрона, которое выбираетс  немного меиьще выходного напр жени  f/Bbix;

бор, кэз, бэз- малы но сравнению с t/вых и Ei, поэтому ими можно пренебречь, тогда

Е, (Е, const)

и. :.. и

Уменьшение падени  напр жени  на резисторе 6 уменьшает базовый и коллекторный токи транзистора защиты 4. Это приводит к уменьшению тока базы и эмиттера регулируюгцего транзистора 1, что, в свою очередь, уменьнгает выходное напр жение. А при соблюдении услови 

Д,ь,х(1)

действует положительпа  обратна  св зь с коэффициентом усилени  больше единицы и происходит лавинообразный процесс уменьшени  выходного напр жени  стабилизатора. Из схемы устройства защиты видно, что

,Д4з А/КЗ A/,

д/«

R

где А/эр - изменение эмиттериого тока регулирующего транзистора 1; А/КЗ - изменение коллекторного тока

транзистора защиты 4; А/6 - изменение тока резистора 6; рь Р4 - коэффициент усилени  по току регулирующего транзистора 1 и защитиого 4;

- изменение выходного напр жени ; - сопротивление нагрузки немного

меньще номинального.

Подставл   в неравенство 1 значени  параметров из выражений 2, 3, 4, после преобразовани  получим:

Рь34/ Н / в(5)

Следовательно, в предлагаемом устройстве защиты стабилизатора при соблюдении неравенства 5 наступает лавинообразный процесс уменьшени  выходного напр жени  при незначительном его уменьшении по сравнению с номинальным.

В устройстве защиты дл  выполнени  неравенства 5 необходимо включить стабилитрон 8, напр жение Ei которого зависит от величины сопротивлени  резистора 6. Дл  лучшего

лавиноооразного уменьщеии  выходиого напр жени  желательно брать величину сонротивлени  резистора 6 небольшой, а EI немного меньше (./«ыхУменьшение выходного напр жени  приводит к изменению пол рности напр жени  перехода база-эмиттер транзистора зашиты 4, вследствие чего он закрываетс . Напр жение на выходе становитс  нрактически равным нулю . Ток базы и коллектора регулирующего транзистора онредел етс  резистором 7, который расчитываетс  из услови  рассеивани  мощности на регулирующем транзисторе не выще номинальной при выходном нанр жеНИН , равном нулю.

При к. 3. на выходе стабилизатора через переменный резистор 6 резко прикладываетс  напр жение в запирающем направлении к переходу база-эмиттер транзистора защиты 4,

что приводит к быстрому его запиранию.

Дл  восстановлени  нормальной работы стабнлизатора необходимо устранить аварийную ситуацию и запустить схему кратковременным нажатием кнопки 9. При кратковременно закороченном переходе коллектор- эмиттер транзистора защиты 4 и резистора 7 в базу регулирующего транзистора 1 подаетс  определениый ток, что восстанавливает нормальную работу стабилизатора, и на выходе

его устанавливаетс  номинальное напр жение. Если аварийна  ситуаци  не устранена, то кратковременное нажатие кнопки не восстановит нормальную работу стабилизатора. Особенностью предлагаемого устройства за (2) (3)

щиты стабилизатора  вл етс  то, что датчик тока перегрузки (транзистор защиты 4) не стоит в силовой цепи, у которого потребл ема  мощность практически равна нулю, что упрощает н повышает к.п.д. стабилизатора в

сравнении с известной схемой защиты.

Особенностью устройства защиты  вл етс  и то, что при аварийной ситуации прикладываетс  напр жение в запирающем направлении к переходам база-эмиттер транзистора

защиты 4, что обеспечивает быстрое и надежное его запирание, и при сн тии аварийной ситуации нет необходимости отключать и включать мощиый источник питани  стабилизатора- достаточно кратковременно нажать

слаботочную кнопку 9 (кнопка 9 с самовозвратом ).

Предмет изобретени 

Стабилизатор напр жени , содержащий последовательный регулирующий и управл ющий транзисторы, блок сравнени  с усилителем посто нного тока, отличающийс  тем, что, с целью упрощепи , повышени  надежности и быстродействи , а также увеличени  к.н.д. нри перегрузках по току и коротком замыкании, между базой регулирующего и эмиттером управл ющего транзисторов включены параллельно между собой резистор , кнопочный выключатель и коллекторио-эмиттерный переход защитного транзистора п-р-п типа, база которого через переменный резистор подключена к точке соединени  дополнительного стабилитрона и балластпого резистора, причем другой копец стабилитрона подключеп к общей шине питани , а балластного резистора - к коллектору регулирующего транзистора.