SU1312552A1 - Стабилизатор напр жени посто нного тока с защитой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в вторичных источниках электропитани . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности при одновременном расширении диапазона выходных напр жений. При возникновении перегрузки часть тока токоста- билизируюш,его двухполюсника 8, мину  ре- гулируюш.ий транзистор 4, ответвл етс  через защитный транзистор 3. При больших перегрузках через защитный транзистор 3 ответвл етс  весь ток, что приводит к снижению выходного напр жени , в результате чего выходное напр жение дифференциального усилител  2, включенного в цепь обратной св зи, увеличиваетс , что вызывает полное отпирание транзистора защиты 3 и полное запирание регулирующего транзистора 4. 1 ил. & (Л Выход оо N3 СЛ СЛ ND

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питани .

Цель изобретени  - повышение надежности при одновременном расширении диапазона выходных напр жений.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема стабилизатора напр жени  посто нного тока с защитой.

Устройство содержит блок 1 опорных напр жений и дифференциальный усилитель 2, вход щие в состав измерительного уси лительного узла обратной св зи, защитный транзистор 3, эмиттер которого соединен с выходным выводом стабилизатора, а коллектор - с базой регулирующего транзистора 4, эмиттер которого через первый резистор 5 соединен с базой защитного транзистора 3 и с одним выводом второго резистора 6, а через датчик тока 7 - с выходным выводом, с которым соединен вход измерительно-усилительного узла, токо- стабилизирующий двухполюсник 8, диод 9 и управл ющий транзистор 10 с противоположной регулирующему и защитному транзисторам проводимостью, база которого соединена с выходом дифференциального усилител  2,  вл ющегос  выходом узла обратной св зи, и с вторым выводом второго резистора 6, коллектор соединен с общей щиной, а эмиттер через диод 9 - с базой регулирующего транзистора 4 и с одним выводом токостабилизирующего двухполюсника 8, другой вывод которого соединен с входным выводом, к которому подключен источник 11 питани . Регулирующий транзистор 4 в данном варианте исполнени  выполнен составным, токостабили- зирующий двухполюсник 8 построен на полевом транзисторе. Дл  обеспечени  дополнительной функции ключа в аварийном режиме транзистор 10 имеет проводимость, противоположную проводимости транзистора 3.

Устройство работает следующим образом.

В штатном режиме на выходе устройства формируетс  заданное значение напр жени  стабилизации. В этом случае через датчик 7 тока течет ток нагрузки, не превышающий предельное значен1 е, заданное сопротивлением датчика 7 тока, т. е. на датчике 7 тока падает напр жение менее 0,65В (обычное падение напр жени  на эмиттерном переходе), и транзистор 3 закрыт и не вли ет на работу регулирующего транзистора 4. При этом ток через второй резистор 6 мал и не вли ет на услови  включени  или выключени  бипол рного транзистора 3, так как потенциалы эмиттера регулирующего транзистора 4 и выхода дифференциального усилител  2 примерно равны независимо от значений входного и выходного напр л ений в силу того, что примерно равны падени  напр жени  на эмиттерном переходе регулирую0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щего транзистора 4 и последовательно включенных эмиттерном переходе транзистора 10 и диода 9, которые в штатных услови х работы выполн ют одновременно две функции: усилител  мощности и элементов сдвига уровн , в результате чего дифференциальный усилитель 2 работает в облегченном режиме и при выходном напр жении всегда ниже напр жени  питани  на 2-3 В. При этом максимальное выходное напр жение стабилизатора ограничиваетс  напр жением питани  за вычетом падений напр жени  на эмиттерном переходе регулирующего транзистора 4 и на токостабилизи- рующем двухполюснике 8.

В режиме защиты стабилизатор работает следующим образом.

Если ток нагрузки возрастает до такого уровн , что начинает открыватьс  транзистор 3, то через его коллектор потечет часть тока токостабилизирующего двухполюсника 8. При этом выходное напр жение стабилизатора останетс  неизменным, так как ответвивша с  в коллекторе транзистора 3 часть тока скомпенсируетс  уменьшением тока через транзистор 10 и диод 9 за счет действи  отрицательной обратной св зи через дифференциальный усилитель 2 и блок 1 опорных напр жений. Если же ток нагрузки увеличитс  настолько, что через транзистор 3 в базу регулирующего транзистора 4 потечет весь ток токостабилизирующего двухполюсника 8, т. е. ток через второй транзистор 10 и диод 9 уменьщит- с  до нул , то выходное напр жение стабилизатора начнет снижатьс . Баланс напр жений в блоке опорных напр жений нарушитс , и дл  компенсации снижени  выходного стабилизатора выходное напр жение дифференциального усилител  2 начнет повышатьс . Но так как запас тока, ответвл ющегос  в диод 9 и транзистор 10, уже исчерпан, то регулирование выходного напр жени  стабилизатора становитс  невозможным, и цепь отрицательной обратной св зи размыкаетс . В результате дифференциальный усилитель 2 начинает выполн ть роль компаратора, и за счет большого коэффициента усилени  по напр жению его выходное напр жение скачком увеличиваетс  до максимального, что приводит к скачкообразному увеличению тока через резисторы 6 и 5 и к насыщению транзистора 3, через который потечет весь ток токостабилизирующего двухполюсника 8. Регулирующий транзистор 4 полностью закроетс , выходное напр жение стабилизатора упадет практически до нул , что еще больше насытит транзистор 3, так как возрастет его базовый ток.

Дл  приведени  стабилизатора в исходное состо ние необходимо отключить его от источника питани  или от нагрузки, устранить причину перегрузки и снова подключить к источнику питани  или к

нагрузке. Дл  включени  устройства не требуетс  специальных запускающих цепей, так как в составе блока опорных напр жений всегда имеютс  емкостные фильтры, в св зи с чем входные цепи дифференциального усилител  2 значительно инерционнее выходной цепи стабилизатора, напр жение на выходе которого мгновенно возрастает до номинального, так как база мощного регулирующего транзистора 4 при включении сразу же подключаетс  к щине источника 11 питани  через токостабилизирующий двухполюсник 8.

Предложенное устройство эффективно защищено от коротких замыканий, так как схема защиты действует аналогично случаю перегрузки по току, т. е. выходное напр жение дифференциального усилител  2 резко возрастает до максимума и через резистор 6 откроет и насытит транзистор 3.

Дополнительной функцией диода 9  вл етс  защита эмиттерного перехода второго транзистора 10 до обратного пробо .

Изобретение позвол ет повысить надежность и расщирить диапазон выходных напр жений . В дифференциальном усилителе 2 совмещаютс  две функции: компаратора - в аварийном режиме работы и блока сравнени  в цепи стабилизирующей отрицательной обратной св зи - в штатном режиме . Цепь из диода 9 и транзистора 10 совмещает в себе функции усилител  мощности и элементов сдвига уровн  в штатном режиме работы и ключа - в аварийном . Устройство сохран ет свои высокие характеристики во всем рабочем диапазоне входных и выходных напр жений без изме0

5

нени  параметров элементов цепей защиты, т. е. без регулировки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Стабилизатор напр жени  посто нного тока с защитой, содержащий регулирующий транзистор, соединенный коллектором с входным выводом, измерительно-усилительный узел обратной св зи на базе дифференциального усилител  с блоком опорного напр жени , подключенный входом относительно общей шины к выходному выводу, датчик тока, включенный между эмиттером регулирующего транзистора и выходным выводом, защитный транзистор, соединенный коллектором и эмиттером соответственно с базой регулирующего транзистора и выходным выводом, и два резистора, первые выводы которых подключены к базе защитного транзистора, а второй вывод

   0 первого резистора соединен с эмиттером регулирующего транзистора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности при одновременном расширении диапазона выходных напр жений, в него введены токостабилизирующий двухполюсник, диод и уп- правл ющий транзистор, при этом токостабилизирующий двухполюсник включен между входным выводом и базой регулирующего транзистора, диод включен между базой регулирующего транзистора и эмиттером уп- равл ющего транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной, а база - с выходом дифференциального усилител  измерительно-усилительного узла обратной св зи и с другим выводом второго резистора.

   5