SU758101A1 - Двухступенчатый стабилизатор постоянного напряжения1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к электропитанию и может быть использовано для . питания стабильным постоянным напряжением различных электро- и'радио- 5 устройств, а также для лабораторных исследований электроаппаратуры.

Известны двухступенчатые стабилизаторы напряжения, содержащие две сту^ пени стабилизации напряжения, включен-0 ные последовательно [1].

Наиболее близким по техническому решению к предложенному является двухступенчатый стабилизатор постоянного напряжения, содержащий выпрямитель,входом соединенный с входными выводами, два соединенных последовательно регулирующих транзистора, один из которых подключен к. выходному выводу и по цепи управления соеди-2θ нен с выходом блока управления, входом соединенного с выходным выводом, сглаживающий конденсатор, подключенный к точке соединения регулирующих транзисторов, и источник дополнительного 15 напряжения (2).

Потери в его регулирующих транзисторах сравнительно велики. Ток, потребляемый стабилизатором от сети, имеет форму импульсов, амплитудное

2

значение которых совпадает по времени с амплитудой напряжения, т.е. потребляемый ток имеет активный характер.

Целью изобретения является повышение экономичности стабилизатора и обеспечение емкостного характера потребляемого тока.

Указанная цель достигается тем, что двухступенчатый стабилизатор постоянного напряжения, содержащий выпрямитель, входом соединенный с выходными выводами, два соединенных последовательно регулирующих транзистора, один из которых подключен к выходному выводу и по цепи управления соединен с выходом блока управления, входом соединенного с выходным вывоп дом сглаживающий конденсатор, подключенный к точке соединения регулирующих транзисторов, и источник дополнительного напряжения, снабжен диодом, включенным между выпрямителем и коллектором, другого регулирующего (транзистора, стабилитроном, включенным между выходным выводом и базой второго из регулирующих транзисторов и двумя дополнительными транзисторам^ один из которых имеет проводимость, одинаковую со вторым ре3

758101

4

гулнрующим транзистором, и подключен коллектором и базой к соответствующим электродам регулирующего транзистора, а эмиттером - к выходу выпрямителя, а второй - противоположную проводимость с регулирующим транзистором,. ' причем база и коллектор второго дополнительного транзистора подключены соответственно к коллектору и базе второго регулирующего транзистора, а эмиттер - к источнику дополнительного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 временные диаграммы его работы.

Стабилизатор содержит выпрямитель 1» разделительный диод 2, регулирующие транзисторы 3 и 4, включенные последовательно, сглаживающий конденсатор 5, подключенный к общей точке транзисторов 3 и 4, блок управления & транзистором 4, дополнительный транзистор 7 обратной связи и включающий дополнительный транзистор 8, перехода коллектор - база которых соединены встречно-параллельно и подключены к переходу база - коллектор транзистора 3 . Эмиттер транзистора 7 подключен к источнику дополнительного напряжения непосредственно или через ограничительный резистор 9, а эмиттер транзистора 8 - к выходу выпрямителя 1. Стабилитрон 10 включен между базой транзистора 3 и выходным выводом стабилизатора. Для обеспечения надежной работы стабилизатора выпрямитель 1 должен быть нагружен дополнительной нагрузкой 11.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: С_ст - выходное стабилизированное напряжение; 11_с - напряжение на конденсаторе 5; - выходное напряжение выпрямителя 1 (выпрямленное) ; I - ток, протекающий через транзистор 3.

Стабилизатор работает следующим образом.

В течение времени, когда выпрямленное напряжение (З_в меньше выходного VI ст (до момента времени -Ц) диоды выпрямителя, заперты, ток транзистора 8 течет через дополнительную нагрузку 11 в базу транзистора 7, открывая его. Транзистор 7, в свою очередь, открывает транзисторы 3 и 8. Ограничение потенциала баз транзисторов 3 и 8 на уровне (1ст осуществляется стабилитроном 10, проводящем ток в прямом направлении.

После момента времени транзистор 8 запирается, а транзисторы 3 и 7 остаются открытыми и проводят ток дополнительного источника. Ограничение тока осуществляется ограничительным резистором 9 либо внутренним сопротивлением дополнительного источника, который может быть подключен к выходу как первой, так и второй ступеней . стабилизации.

В момент времени когда Од превысит напряжение С1_с на конденсаторе 5, открываются диоды выпрямителя 1 и диод 2 и начинает течь ток I на зарядку конденсатора 5. Напряжение на : нем увеличивается, практически повторяя по форме напряжение ΙΙβ .

В момент времени Έα, напряжение и_с превысит напряжение 0_ст ^на величину напряжения стабилизации стабилитрона

10. Последний открывается и пропускает через себя ток транзистора 7. Ток базы транзистора 3 уменьшается и он выключается, выключая и транзистор 7.

В течение отрезка времени Ι4 .

транзисторы 3, 7 и 8 заперты и выходное напряжение 1,_ст поддерживается за счет энергии, накопленной конденсатором 5.

В момент времени через открытый в прямом направлении стабилитрон 10 открывается транзистор 8, который открывает транзистор 7, а тот, в свою очередь, транзистор 3. Регулирующий элемент первой ступени, образованный транзисторами 3 и 7 готов к пропуску тока на зарядку конденсатора 5. В . следующий полупериод работа стабилизатора идентична описанной.

В качестве транзистора 3 наиболее целесообразно применять составной транзистор. В таком случае благодаря большому коэффициенту усиления по току 'транзистора 3 можно использовать маломощный источник дополнительного· напряжения, ток от которого на несколько порядков меньше тока I заряда конденсатора 5 и его влияние, на тепловой режим транзистора 3 может не учитываться, так как ток транзистора 3 может быть представлен только импульсами тока (см. фиг. 2),

Вторая ступень стабилизатора служит для окончательной стабилизации напряжения 0_ст, ее работа ничем не 'отличается от работы линейных стабилизаторов напряжения и в пояснениях не нуждается.

Нагрузка 11 служит для обеспечения пропуска тока транзистора 8. В качестве нагрузки 11 могут быть использованы устройства, которые питаются непосредственно от выпрямителя (например, индикаторные лампочки). При. отсутствии таких устройств необходимо '•к выходу выпрямителя подключить резис‘тор. Диод.2 служит для предотвращения •возможности открытия- током нагрузки 11 непосредственно транзистора 7.

Таким образом, мощность выделяется на транзисторе 3 только в течение отрезка времени · ^когД^а

транзистор 3 находится в насыщенном состоянии. В остальное время полупериода транзистор 3 заперт (интервал £3-^4) или через него протекает малый ток' (интервалы О -и .

Транзистор 3 работает в наиболее экономичном ключевом режиме.

5

7581Ό1

6

Импульсы тока I протекают во время первой половины каждой полуволны напряжения ϋ_Β, что соответствует емкостному характеру потребляемого тока и позволяет компенсировать индуктивный ток других потребителей электроэнер- 5 гии.

Стабилизатор обладает высокой экономичностью, приближающейся к экономичности импульсных стабилизаторов, высокими коэффициентами стабилизации и сглаживания пульсаций, присущим линейным стабилизаторам, имеет простую схему и потребляет от сети ток с емкостным коэффициентом мощности, что позволяет компенсировать индуктивную .. составляющую тока других электроприемников сети.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   20

   Двухступенчатый стабилизатор"постоянного напряжения, содержащий выпрямитель, входом соединенный с выходными выводами, дла соединенных последовательно. регулирующих транзистора, 25 один из которых', подключен к выходному выводу и по Цепи управления соединен с выходом блока управления, входом соединенного с выходным выводом, сглаживающий конденсатор, подключен- 30 ный к точке соединения регулирующих транзисторов и источник дополнительного напряжения, отличающийс я тем, что, с целью повышения экономичности стабилизатора и обеспечения емкостного характера потребляемого тока, он снабжен диодом, включенным между выпрямителем и коллектором другого регулирующего транзистора, стабилитроном, включенным между выходным выводом и базой второго из регулирующих транзисторов и двумя дополнительными транзисторами, один, иэ которых имеет проводимость, одинаковую со вторым регулирующим транзистором, и подключен коллектором и •базой к соответствующим электродам регулирующего транзистора и эмиттером — к выходу выпрямителя, а второй - противоположную проводимость с регулирующим транзистором, причем база и коллектор второго дополнительного транзистора подключены соответственно к коллектору и базе второго регулирующего транзистора, а эмиттер - к источнику дополнительного напряжения.