SU983684A1

SU983684A1 - Dc voltage continuous stabilizer

Info

Publication number: SU983684A1
Application number: SU813310818A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Шуваев
Original assignee: Предприятие П/Я А-7866
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1982-12-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитани электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различногоThe invention relates to electrical engineering and can be used in the design of power sources of electrical and electronic equipment of various types.

назначени Известен стабилизатор напр жени посто нного тока со схемой защиты, содержащий последовательный регулирующий транзистор, усилитель посто нного тока и дополнительный источник питани , используемый дл питани усилител и схемы защиты. Схема защиты включает в себ датчик тока нагрузки и два транзистора разного типа проводимости, .резисторы и КС-цепь задержки 1.assignment A DC voltage regulator with a protection circuit is known, comprising a series regulating transistor, a DC amplifier, and an additional power source used to power the amplifier and the protection circuit. The protection circuit includes a load current sensor and two transistors of different conductivity types, a resistor and a KS delay circuit 1.

Указанное устройство защиты имеет следующие недостатки: зависимость тока срабатывани защиты от температуры окружающей среды, невозможность его использовани при числе каскадов составного регулирующего транзистора меньше 4, так как при этом не обеспечиваетс полного и. надежного запирани регулирующего элемента . не обеспечение надежного запираHrfH транзистора защиты, подключенного к базе регулирующего транзистора, так как на базу этого транзистораThe indicated protection device has the following disadvantages: the dependence of the protection operation current on the ambient temperature, the impossibility of its use when the number of stages of the composite control transistor is less than 4, since this does not provide complete and. reliable locking control element. not providing a reliable locking HrfH protection transistor connected to the base of the regulating transistor, since the base of this transistor

защиты не подаетс запирающее смещение , низкую помехозащищенность от различных всплесков питающего напр жени (дает ложные срабатывани ), причем ток срабатывани защиты зависит от величины напр жени питающей |сети;, непригодность дл стабилизаторов , в которых требуетс регулировка напр жени в широких пределах.the protection is not supplied with a locking bias, low immunity from various surges in the supply voltage (gives false alarms), and the protection actuation current depends on the voltage of the supply network; unfitness for stabilizers, in which voltage adjustment is required within wide limits.

10ten

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению вл етс непрерывный стабилизатор напр жени посто нного тока, содержащий регулирующий элемент , включенный в одну The closest technical solution to this invention is a continuous DC voltage regulator containing a regulating element included in one

15 из силовых шин стабилизатора, источник опорног.о напр жени на первом стабилитроне , анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифференциальный усилитель посто н- 15 of the power bus stabilizer, the source of the reference voltage on the first Zener diode, the anode of which is connected to the output of the stabilizer, the differential amplifier is constant

20 ного тока, один вход которого соединен со средней точкой делител выходного напр жени , другой вход подклю-. чен к выходному выводу, а выход усилител посто нного тока подключен к20 current, one input of which is connected to the midpoint of the output voltage divider, the other input is connected. output terminal, and the output of the dc amplifier is connected to

25 управл ющему вхого регулирующего элемента , блок защиты от перегрузок по току и коротких замыканий, состо щий из датчика тока нагрузки, включенного между регулирующим элементом и выходным выводом стабилизатора, двух транзисторов защиты, эмиттер первого из которых подключен к выходному выводу стабилизатора, а его база св зана со средней точкой первого делител напр жени защиты, соединенного с анодом второго стабилитрона, катод которого подключен к выходному выво ду стабилизатора, второго делител -4 напр жени заишты и конденсатора L2J Известный стабилизатор имеет тот недостаток, что не обеспечивает подзапирани регулирующего элемента сра зу при возникновении кратковременных перегрузок, без опрокидывани , так как управл ющие переходы транзисторов защиты за1(1унтированы конденсатером . При . отсутствии указанного конде сатора схема защиты срабатывает при кратковременных перегрузках. Это сни жает надежность стабилизатора, так как возможны выходы из стро регулирующего транзистора при кратковремен ных, но значительных по величине перегрузках по току, а также снижает Эффективность схемы защиты от кратко временных перегрузок . по току и коро ких зам1з1каний. Цель изобретени - повь иенне падекности стабилизатора и эффективности защиты от перегрузок по току ,и коротких замыканий, Эта цель достигаетс тем, что в непрерывном стабилизаторе Нс1пр жени посто нного тока коллектор второго транзистЪра защиты одного типа прово димости с первым транзистором защиты через первый введенный резистор подключен к катоду первого стабилитрона , эмиттер второго транзистора защиты соединен с базой первого тран зистора защиты, а база второго транзистора защиты через второй введенный резистор подключена к средней точке второго делител напр жени за щиты, включенного между катодом первого стабилитрона и общей шиной стабилизатора , а к средней точке второго делител напр жени защиты подклю чен один вывод конденсатора, другой вывод которого подключен к аноду вто рого стабилитрона, кроме того, коллектор первого транзистора защиты соединен с управл ющим входом регулирующего элемента, а его база подклю чена к средней точке первого делител напр жени защиты через третий введенный резистор, Второй делитель напр жени защиты включен между выходом усилител посто нного тока и анодом второго стабилитрона , На фиг, 1 представлена принципиапьна схема непрерывного стабилиза тора напр жени ; на фиг, 2 - его вариант . Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на проходном 2 и согласующем 3 транзисторах, включенный последовательно в выходную шину стабилизатора, источник опорного напр жени на первом стабилитроне 4, анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифференциальный усилитель 5 посто нного тока, .один вход которого соединен со сред-, ней точкой делител бвыходного напр жени , включенного между катодом первого стабилитрона А и общей шиной стабилизатора, другой вход усилител 5 подключен к упом нутому вы .ходному ВЫВОДА , а выход усилител 5 посто нного тока через резистор 7 подключен к входу регулирующего элемента 1, т,е, к базе согласующего транзистора 3, устройство 8 защиты от перегрузок по току и коротких за№1каний , в состав которого вход т датчик 9 тока нагрузки, включенный между регулирующим элементом 1 и выходным выводом стабилизатора, два транзистора 10 и 11 защиты одного типа проводимости, эмиттер первого транзистора 10 защиты подключен к выходному выводу стабилизатора, его коллектор соединен с входом регулирующего элемента 1, т.е. с базой согласующего транзистора 3, а база первого транзистора защиты через резистор 12 подключена к средней точке первого делител 13 напр жени защиты, включенного между базой проходного транзистора 2 и анодом второго стабилитрона 14, катод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, коллектор второго транзистора 11 защиты через резистор 15 подключен к катоду первого стабилитрона 4, эмиттер второго транзистора 11 защиты соединен с базой первого транзистора 10 защиты, а база второго транзистора 11 защиты через резистор 16 подключена к средней точке второго делител напр жени защиты на резисторах 17 к 18, включенного между катодом первого стабилитрона 4 и общей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делител напр жени защиты на резисторах 17 и 18 подключен один вывод конденсатора 19, дру- гой вывод которого соединен с анодом второго стабилитрона 14, Питание стабилитронов 4 и 14 производитс от дополнительного источника питани с напр жением,UAOH, Стабилизатор работает следующим образом. При нормальном режиме работы стабилизатора напр жение, прикладываемое к переходу эмиттер-база транзистора 10, выбираетс такой величины, чтобы транзистор 10 был заперт. Аналогично резисторы 17 и 18 второго делител напр жени защиты выбираютс такой величины, чтобы потенциал25 control input control element, overcurrent and short circuit protection unit, consisting of a load current sensor connected between the control element and the output of the stabilizer, two protection transistors, the first emitter of which is connected to the output of the stabilizer, and its base associated with the midpoint of the first voltage divider protection, connected to the anode of the second Zener diode, the cathode of which is connected to the output of the stabilizer, the second divider -4 voltage of the core and the capacitor L 2J The well-known stabilizer has the disadvantage that it does not secure the regulating element immediately when short-term overloads occur, without tilting, because the control transitions of the protection transistors are over 1 (1 capacitor-mounted. If there is no specified capacitor, the protection circuit operates during short-term overloads. This is a snapshot reliability of the stabilizer, since it is possible to go out of the regulating transistor with short-term but significant overload current, as well as reducing t Efficiency protection circuit briefly temporary overloads. on current and short closures. The purpose of the invention is to ensure that the stabilizer and the effectiveness of overcurrent protection and short circuits. This goal is achieved by the fact that the collector of the second transistor of protection of one type of conduction is connected to the first transistor of protection through the first input resistor in a continuous DC regulator to the cathode of the first Zener diode, the emitter of the second protection transistor is connected to the base of the first protection transistor, and the base of the second protection transistor is connected through the second entered resistor to The second point of the second voltage divider for the shields is connected between the cathode of the first Zener diode and the common stabilizer bus, and the middle point of the second voltage divider is connected to one output of the capacitor, the other output of which is connected to the anode of the second Zener diode, in addition to the collector of the first transistor protection is connected to the control input of the regulating element, and its base is connected to the midpoint of the first protection voltage divider via the third input resistor, the second protection voltage divider is connected between The output of the DC amplifier and the anode of the second Zener diode, FIG. 1, shows the principle of a continuous voltage regulator; Fig 2 is his version. The stabilizer contains the regulating element 1 at the feed-through 2 and matching 3 transistors connected in series to the output bus of the stabilizer, the reference voltage source at the first zener diode 4, the anode of which is connected to the output terminal of the stabilizer, the differential amplifier 5 of direct current, one input of which is connected The average, divider point of the output voltage connected between the cathode of the first Zener diode A and the common bus of the stabilizer, the other input of the amplifier 5 is connected to the mentioned you OUTPUT, and you One amplifier 5 DC through a resistor 7 is connected to the input of the regulating element 1, t, e, to the base of the matching transistor 3, the device 8 protection against overcurrent and short circuits, which includes the load current sensor 9, included between the regulating element 1 and the output of the stabilizer, two transistors 10 and 11 of protection of one type of conductivity, the emitter of the first transistor 10 of the protection is connected to the output of the stabilizer, its collector is connected to the input of the regulating element 1, i.e. with the base of the matching transistor 3, and the base of the first protection transistor through a resistor 12 is connected to the midpoint of the first divider 13 of the protection voltage connected between the base of the pass-through transistor 2 and the anode of the second zener diode 14, the cathode of which is connected to the output of the stabilizer, the collector of the second protection transistor 11 through the resistor 15 is connected to the cathode of the first Zener diode 4, the emitter of the second protection transistor 11 is connected to the base of the first protection transistor 10, and the base of the second protection transistor 11 is connected through a resistor 16 and the middle point of the second voltage divider protection resistors 17 to 18, connected between the cathode of the first Zener diode 4 and the common stabilizer bus, and the middle point of the second voltage divider protection resistors 17 and 18 are connected to one output capacitor 19, the other output which is connected to the anode of the second zener diode 14, the power of the zener diodes 4 and 14 is produced from an additional power source with voltage, UAOH. The stabilizer works as follows. During normal operation of the stabilizer, the voltage applied to the emitter-base junction of transistor 10 is chosen such that the transistor 10 is locked. Similarly, the resistors 17 and 18 of the second voltage divider protection are chosen such that the potential

базы транзистора 11 был ниже, чем потенциал его эмиттера. При этом к переходу эмиттер-база транзистора 11 прикладываетс напр жение обратной пол рности, и транзистор 11 надежно заперт.При кратковременной перегрузке стабилизатора по току (например, при его включении) напр жение на датчике 9 тока увеличиваетс , транзистор 10 открываетс , подзапирает регулирующий элемент 1 и выходное напр жение стабилизатора резко понижаетс . При этом, из-за наличи конденсатора 19, транзистор 11 закрыт и при окончании кратковременной перегрузки схема возвращаетс в исходное состо ние.The base of transistor 11 was lower than the potential of its emitter. In this case, a reverse polarity voltage is applied to the emitter-base transition of transistor 11, and transistor 11 is securely locked. During a brief overload of the current regulator (for example, when it is turned on), the voltage on current sensor 9 increases, transistor 10 opens, retards the regulating element 1 and the output voltage of the stabilizer drops sharply. In this case, due to the presence of the capacitor 19, the transistor 11 is closed and at the end of the short-term overload the circuit returns to the initial state.

При длительной перегрузке по току или длительном коротком замыкании, вследствие снижени выходког-о напр жени стабилизатора, конденсатор 19 начинает зар жатьс . Потенциаш базы транзистора 11 повышаете в то врем как потенциал его эмиттера остаетс посто нным, и транзистор 11 открываЪтс . Схема опрокидываетс . При этом оба транзистора оказываютс , зо включенном состо нии, так как транзистор 10 полностью открызастс эмиттерным током транзистора 11. Открытый транзистор 10 шунтирует переходы эмиттер-база проходного 2 и.согласующего 3 транзисторов. Per./лирующий элемент 1 полностью запираетс и напр жение на нагрузке становитс равным нулю. Транзистор 11 при этом открыт током, протекающим через резистор 17.With a prolonged overload current or a long short circuit, due to a decrease in the output voltage of the stabilizer, the capacitor 19 begins to charge. The potential of the base of transistor 11 increases while the potential of its emitter remains constant, and transistor 11 opens. The circuit is overturned. In this case, both transistors turn out to be in the switched on state, since the transistor 10 is fully open by the emitter current of transistor 11. The open transistor 10 bypasses the emitter-base transitions of the pass-through 2 and matching 3 transistors. Per./leading element 1 is completely locked and the voltage across the load becomes zero. The transistor 11 is opened by the current flowing through the resistor 17.

JlfIЯ возврата устройства защиты в исходное состо ние после устране|Ни неисправности необходимо на коjpoTKoe врем выключить, а затем повторно включить стабилизатор.The return of the protection device to its original state after the elimination | Neither the malfunction needs to be turned off for some time and then the regulator is switched on again.

В этой схеме посто нна времени КС-цепи и/ слеповательно. врем задержки опрокидывани схемы зашиты могут быть выбоаны сколь угодно боль шими без существенного увеличени емкости конденсатора 19, так как резисторы 16-18, определ ющие посто нную времени цепи-задержки, могут быть очень высокоомньзми вследствие того, что по ним протекает весьма небольшой хок базы транзистора 11, который составл ет единицы микроампер Например, при испытани х макета, при увеличении емкости конденсатора 19 до 33 мкФ врем задержки увеличиваетс до 5 с. Указанна задержка при опрокидывании схемы защиты вл етс неопасной дл регулирующего элемента 1, так как при открывании транзистора 10 регулирующей элемент 1 подзапираетс и ограничивает ток перегрузки .In this scheme, the time of the QC-chain and / is steadily constant. The tilting delay time of the protection circuit can be chosen arbitrarily large without significantly increasing the capacitance of the capacitor 19, since the resistors 16-18, which determine the time constant of the delayed circuit, can be very high because of the very small hockey base flowing through them. transistor 11, which is a unit of microamperes. For example, when testing layout, increasing the capacitance of capacitor 19 to 33 µF increases the delay time to 5 s. This delay in overturning the protection circuit is not dangerous for regulating element 1, since when opening transistor 10, regulating element 1 fits and limits the overload current.

Отличие стабилизатора, схема ко; торого представлена на фиг. 2, заключаетс в тбм, что второй делитель напр жени защиты на резисторах 17 и 18 подключен между выходом усилител 5 посто нного тока и анодом второго стаб1шитрона 14. Это позвол ет устранить св зь резистора 18 с общей ШИНОЙ стабилизатора и упростить схе .му стабилизатора, рассчитанного на выходное напр жение, измен ющеес в широких пределах.The difference of the stabilizer, the scheme to; This is shown in FIG. 2, is that the second voltage divider of the protection across the resistors 17 and 18 is connected between the output of the DC amplifier 5 and the anode of the second stabilizer 14. This eliminates the connection of the resistor 18 with the common busbar stabilizer and simplifies the stabilizer circuit, designed for output voltage that varies widely.

00

Стабилизатор (фиг. 2) работает аналогично. Отличие в его работе заключаетс в том, что конденсатор 19 зар жаетс вследствие увеличени ьапр жени на выходе усилител 5 The stabilizer (Fig. 2) works in a similar way. The difference in its operation is that the capacitor 19 is charged due to an increase in the voltage at the output of the amplifier 5.

5 посто нного тока при запирании регулирующего элемента 1.5 DC when locking the regulating element 1.

спользоваки.е изобретени позволит увеличить врем ка :а6оГ1:и па отказ На 20-30%, п тлюхо ус;анаБЛн0 вать врег- 3u3ep;;;i :i стгрокпдьлвани защнты от нул.ч до лсс тков созсунд, что повшиает эффективность устройства защнты.Using the invention will allow to increase the time: a6oG1: and a failure rate by 20-30%, in general; anaBLAn the wreck-3u3ep ;;; i: i; strokpdlvani zaschnty from zero to the frequency of the device, which increases the efficiency of the device Saschnty.

2525

-L, пйлрер -: :-ь:г стабилизатор напр жени постсп:-:п1 гс токп, сог,ерг:{а;:и5й -L, fanrer -:: -b: r voltage regulator postsp: -: n1 gc tokp, coz, erg: {a;: i5y

0 регулиру-Г:--;:: 3JieN eHT , вклпченккй в одку v:3 силозкх гмн стабилпзатсра, источник onnpHcio кг11р :-;;и па П(р ВОГ1 стзбилитрг хе , ai-;c,4 которого подключен к гыхолном у::-с:--.- -..гл; ;;лиза- 0 regulation-G: -; :: 3JieN eHT, including in the v: 3 silozkom gmn stabilization bag, onnpHcio kg11r source: - ;; and pa P (p VOG1 response rate of hehe, ai-; c, 4 of which is connected to the hygromic :: - with: --.- - .. ch; ;; liz-

5 тора, д ;фоеренцкальн : ч ;,-сил);сль посто нного , один эход которого соединен со средней to4Kou делител выходного напр жение, другой дход подключен к упом кутог-У эых.одному выводу, а выход усилител посто нно0 го тока подключен к управл ющему входу регулирующего элемента, блок защиты от перегрузок по току и коротких заму ка -:;:; ; состок-г:й ; тока , ;:.- Р-ого : ;а;-; ;Г п 5 torus, d; forentcal: h;, - force); if a constant, one output of which is connected to the average to4Kou output voltage divider, another approach is connected to the above-mentioned output terminal, and the output of the DC amplifier connected to the control input of the regulating element, protection unit against overcurrent and short bins -:;:;; ; sotok-g: nd; current;;: .- Pth:; a; -; ; G p

5 гул;:р ;с::;::;- г-, v.j: :.-: .-Г; :: :; ;-лхо:::-;м БПЕодот- С ай::Л;- , Ч-Ух 1ра -зисторов защити, амнгг ;;. лерзоао из которых подк. к Быход -:ому зыноду стабилизатора,- а его б .чга сн заиа 5 rumble:: p; s ::; ::; - g-, v.j:: .-:.-Г; :::; ; -lho ::: -; m BPeodot-S ay :: L; -, H-Uh 1ra protect zistor, amngg ;;. Lerzoao of which podk. to Bykhod -: th stabilizer zinod, - and his b

0 со средней точкой первого делител напр жени , соедннекного с анодом второго сгабил11Трона, катод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, второго делител 5 напр жени защиты и конденсатора, о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью гювьлмени наденности стабилизатора и эффективности защиты от перегрузок по току и коротких кан1-1й, коллектор второго транзистора защиты одинакового типа проводимости с первым транзистором защиты через первый введенный резистор подключен к катодг первого стабилитрона, эмит5 . тер второго транзистора загдиты соединен с базой первого транзистора защиты, а база второго транзистора защиты через второй введенный резистор подключена к средней точке второго делител напр жени защиты,вклгочанного между катодом первого стабилитрона и об11ей шиной стабилизатора, а к средней точке второго делител напр жени защиты подключен один нывод конденсатора, другой вывод кото рого соединен с анодом второго стабиЬ литрона, кроме того, коллектор первого тоанзистопа затиты соединен 7 с управл ющим входом регулирующего элемента, а его база подключена к0 with the midpoint of the first voltage divider connected to the anode of the second crooked 11Tron whose cathode is connected to the output terminal of the stabilizer, the second divider 5 of the protection voltage and capacitor, so that stabilizer and the effectiveness of protection against overcurrent and short kan1-1y, the collector of the second protection transistor of the same type of conductivity with the first protection transistor through the first entered resistor connected to the cathode of the first zener diode, emit. The second transistor tert is zagdit connected to the base of the first protection transistor, and the base of the second protection transistor is connected via a second resistor to the midpoint of the second protection divider connected between the cathode of the first zener diode and the stabilizer bus, and the midpoint of the second protection divider connected One terminal of the capacitor, the other output of which is connected to the anode of the second stabilized litron, moreover, the collector of the first toanzistopic is connected 7 to the control input of the regulating element ent, and its base is connected to

средней точке первого делител напр жени защиты через третий введенный резистор.the mid point of the first voltage divider protection across the third entered resistor.

2, Стабилизатор по п. 1, отличающийс тем, что второй делитель напр жени защиты включен между выходом усилител посто нного тока и анодом второго стабилитрона.2, the stabilizer according to Claim 1, characterized in that the second protection voltage divider is connected between the output of the DC amplifier and the anode of the second zener diode.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Патент ФРГ 1.513,287, кл. 21 С 68/50, 1970.1. The patent of Germany 1.513,287, cl. 21 C 68/50, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 650064, кл. G 05 F 1/58, 1975.2. USSR author's certificate number 650064, cl. G 05 F 1/58, 1975.

Claims

Claim

1. A voltage regulator of the psst-current, containing a regulating element included in one of the power clays of the stabilizer, a reference voltage source of the first stabilization, the yoke is connected to Pykhodysm '· dust ;; ··. · St. ·. a plizator, a differential DC amplifier, one input of which is connected to the middle point of the output voltage divider, another input is connected to the output terminal, and the output of the amplifier 'DC is connected to the control input of the regulating element, the unit for protection against overcurrent and short circuits , using the current plate of the Nagpp-zkt, wa-p? wow ::.? t: .pu regulating s-.t .t: .tp t: and zhitchi with the drive sz abilp a - poi ;;, 'p: wow transistors protection, eEi.le ;. 'of the first of which is stabilized to the output terminal RA, and its base is connected with the midpoint of the first voltage divider is wired, connected to the anode of the second zener diode, the cathode of which is connected to the output terminal of the stabilizer, the second voltage divider of the protection and the capacitor, which is due to the fact that , with the circuit of reliability of the stabilizer and the effectiveness of protection against overcurrent and short circuits, the collector of the second protection transistor of the same type of conductivity with the first protection transistor is connected to the cathode of the first zener diode through the first input resistor, the emitter of the second protection transistor is connected to the base of the first protection transistor, and the base of the second protection transistor is connected through the second input resistor to the midpoint of the second voltage divider connected between the cathode of the first 5-stron stabilizer and the common stabilizer bus, and to the midpoint of the second voltage divider one output of the capacitor is connected, the other output of which is connected to the anode of the second stub> -10 litron, in addition, the collector of the first tosystop is tightened and connected to the control input of the regulating ment, and its base is connected to the midpoint of the first voltage divider protection inputted through the third resistor.

2. The stabilizer according to Claim. Characterized in that the second protection voltage divider is connected between the output of the DC amplifier and the anode of the second zener diode.