Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3йи G 05 F 1/56

>»> л>, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3458539/24-07 (22) 18.05.82 (46) 15.10.83. Бюл. 4 38 (72) S.8.j1àíöîâ, В.M.Ïoòàïîâ и Н.П.Котляр ,(71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (53) 621.316.722,1(088,8) (56) 1 Векслер Г.С. Электропитание спецаппаратуры. Киев, "Высшая школа", 1975, с. 247-251.

2. Авторское свидетельство СССР .t.396677 кл. 6 05 F 1/56, 1973, (54)(57) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий иэмерительно-усилительный узел, подключенный входом к выходной и общей шинам стабилизатора и выходом - к ба" зе составного регулирующего транзис- тора, включенного последовательно в одну из силовых шин, автоматический шунт на исполнительном составном транзисторе одноименного типа прово" димости с балластным резистором в цепи эмиттера, реэистивный датчик тока в коллекторной цепи регулирующего транзистора, управляющий транзистор противоположного типа проводимости, подключенный входом к датчику тока, а коллектором - к базе исполнительного транзистора и к одному из выводов резистора смещения, о т л ич а ю щ и и с R тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и улучшения качества регулирования, второй вывод резистора смещения соединен с выходной шиной, эмиттеР управляющего транзистора через дополнительный резистор соединен с одним из выводов датчика тока и входной шиной, к которой подключен эмиттер дополнитель, ного транзистора противоположно

Щ типа проводимости, коллектор которого соединен с коллектором управляющего транзистора, а база подключена к точке соединения резисторов введен- ной последовательной цепи из двух резисторов и стабилитрона, причем крайние выводы одного из резисторов и стабилитрона соответственно подключены к входной и выходной шинам стабилизатора.

1048461 щения (2) .

Изобретение относится к регуляторам напряжения постоянного тока.

Известен компенсационный стабили" затор постоянного напряжения последовательного типа, содержащий изме" 5 рительно-усилительный узел, регулирующий транзистор и автоматический шунт, включенный параллельно регулирующему транзистору, состоящий из балластного резистора в коллектор- 10 ной цепи исполнительного транзистора одноименного типа проводимости, база которого соединена.-.с эмиттером регулирующего транзистора и анодом вспомогательного диода, катод кото- IS рого подключен к эмиттеру исполнительного транзистора Pj. Основными недостатками стабилизатора являются существенное понижение

КПД иэ"эа наличия дополнительных по- 20 терь мощности на вспомогательном диоде, невозможность точной настройки величины тока через шунт иэ-за разброса величин коэффициента усиления по току исполнительного транзистора 25 и прямого падения напряжения на вспо" могательном диоде, а также повышение выходного сопротивления стабилизатора при малых токах нагрузки из-эа наличия в цепи эмиттера регулирующе- 30

ro транзистора вспомогательного диода с существенной нелинейностью выходного сопротивления.

Наиболее близким по технической сущности киэобретению является компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий измерительно-усилительный узел, подключенный входом к выходной и общей шинам стабилизатора и выходом - к базе состав- 40 . ного регулирующего транзистора, включенного последовательно в одну из силовых шин, автоматический шунт на исполнительном составном транзисторе одноименного типа проводимости с бал- 45 ластным резистором в цепи ачиттера, реэистивный. датчик тока в коллекторной цепи регулирующего транзистора, управляющий транзистор противоположного тиlle проводимости подключенный входом к датчику тока, а коллектором . к базе исполнительного транзистора и к одному из выводов резистора смеНедостатками этого стабилизатора являются значительные потери мощности в резисторе смещения управляющего транзистора, соединенном с общей шиной, при повышенных входных напряжениях, Например, при входных напряжениях порядка 50-150 3, величине тока нагрузки стабилизатора 1-0,5 А,и коэффициенте усиления по току мощного ис" полнительного транзистора порядка 1520 потери мощности в резисторе сме" щения могут составлять 2-3,5 6 т и более. Кроме того, имеет место ухудшение качества регулирования при переходе стабилизатора к режиму работы с автоматическим шунтом из-за узкой эоны (nopora) срабатывания управляющего транзистора. Также возможна перегрузка, а следовательно, сйижение надежности и качества регулирования в некоторых режимах работы, когда отключается автоматический шунт, например, при сбросе нагрузки до величины, определяемой порогом сраба.тывания управляющего транзистора и одновременно возрастанием питающе го напряжения.

Цель изобретения - расширение рабочего диапазона и улучшение качества ° регулирования стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационном стабили- . заторе постоянного напряжения, содержащем измерительно-усилительный узел, подключенный входом к выходной и общей шинам стабилизатора и выходом - к базе составного регулирующего транзистора, включенного последовательно в одну иэ силовых шин, автоматический шунт на исполнительном составном транзисторе одноименного типа проводимости с балластным резистором в цепи эмиттера, резистивный датчик тока в коллекторной цепи регулирующего транзистора, управляющий транзистор противоположного типа проводимости, подключен" ный входом к датчику тока, а коллек,тором к базе исполнительного транзистора и к одному иэ выводов резистора смещения, второй вывод резистора смещения соединен с выходной шиной, эмиттер управляющего транэис« тора через дополнительный резистор соединен с одним из выводов датчика тока и входной шиной, к которой подключен эмиттер дополнительного транзистора противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с коллектором управляющего транзистора, а база подключена к точке соединения резисторов последовательПри уменьшении тока нагрузки стабилизатора до устанавливаемого при настройке значения (50-553 от номинального или максимального значения) происходит в итоге закрывание управляющего транзистора 2, уменьшается его коллекторный ток (до нуля), что приводит к уменьшению падения напряжения на резисторе 8 и соответственно на входе исполнительного транзистора 4, который закрывается, а ток протекает через регулирующий элемент 2. При переходе к этому состоянию стабилизатора, т.е. з 10484 ной цепи из двух резисторов и стабилитрона, причем крайние выводы одного иэ резисторов и стабилитрона соответственно подключены к входной и выходной шинам стабилизатора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилйзатора постоянного напряжения.

Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения Содержит изме- 10 рительно-усилительный узел 1, подключенный входом к выходной и общей шинам стабилизатора и выходом - к базе составного регулирующего транзистора 2, включенного последовательно 15 в одну из силовых шин, автоматический шунт 3 на исполнительном составном транзисторе 4 такого же типа проводимости, что и транзистор 2 с балластным резистором 5 в цепи эмитте- 20 ра, резистивный датчик тока 6 в коллекторной цепи регулирующего транзистора 2, управляющий транзистор 7 противоположного типа проводимости, подключенный входом к датчи- 25 ку тока и коллектором к базе исполнительного транзистора 4 и к одному из выводов резистора смещения 8.

Второй вывод резистора 8 соединен. с выходной шиной, эмиттер управляю- gO щего транзистора 7 через дополнительный резистор 9 соединен с одним из выводов датчика тока 6 и входной шиной, к которой подключен эмиттер дополнительного транзистора 10 с про-З водимостью аналогичной транзистору

7, коллектор которого соединен с коллектором управляющего транзистора 7.

База дополнительного транзистора 10 подключена к последовательной цепи 4О иэ двух резисторов 11, 12 и стабилитрона 13, причем вывод одного иэ резисторов 11 и стабилитрона 13 соответственно подключены к входной и вы. ходной шинам стабилизатора. . 4>

Стабилизатор работает следующим образом. !

Стабилизация выходного напряжения осуществляется в компенсационном ста 50 билиэаторе постоянного напряжения последовательного типа эа счет управляющего воздействия на регулирующий транзистор 2 сигналами от измерительно-усилительного узла 1, которые изменяют величину проходного сопротив- 55 пения регулирующего транзистора 2 таким образом, чтобы восстановить (с определенной точностью) изменяющееся

61 4 под воздействием дестабилизирующих факторов (изменения входного напряжения и тока нагрузки) установленное значение выходного напряжения. При работе в номинальном режиме, т,е. при номинальном входном напряжении и номинальном (или максимальном) токе нагрузки, через регулирующий элемент 2 и параллельно ему включенный автоматический шунт 3 протекают токи, соотношение между величинами которых определяется выбором величины сопротивления резистивного датчика тока 6. При настройке можно выбрать достаточно точно и просто соотношение токов оптимальным, т.е. таким, чтобы в номинальном режиме мощность, рассеиваемая на регулирующем элемен" те 2, была равна или незначительно превышала мощность, рассеиваемую на автоматическом шунте 3.. При изменениях входного напряжений происходит и изменение тока через регулирующий элемент 2. Так, при повышении входного напряжения практически на такую же абсолютную величину увеличивается напряжение на автоматическом шунте 3. Поскольку транзистор 4 находится в открытом (насыщенном) состоянии, то ток в его эмиттерно цепи определяется только величиной сопротивления балластного резистора

5 и приложенного к нему напряжения, т.е. ток через исполнительный транзистор 4 возрастает, а через регулирующий транзистор 2 соответственно уменьшается. При уменьшении входного напряжения ток через исполнительный транзистор 4 уменьшается, а через регулирующий элемент 2 соответственно увеличивается. При этом не происходит увеличения мощности, рассеиваемой на регулирующем элементе 2.

1048461 работе с уменьшенным током нагрузки (например, менее 50-55 ь от номинального значения), имеется промежуточный режим, когда исполнительный транзистор 4 работает в активном ре" 5 жиме и также рассеивает на себе определенную (большую, чем ранее) мощность, разгружая тем самым регулиру" ющий транзистор 2. С целью исключения резких скачков тока через исполнительный транзистор 4, а следовательно, и регулирующий транзистор 2, в эмиттерную цепь управляющего транзистора дополнительно введен низкоомный резистор 9 (20-50 Ом),благодаря чему расширяется зона активной работы управляющего. транзистора 7.

Режим работы, когда происходит дальнейшее уменьшение тока нагрузки стабилизатора вплоть до нуля, аналоги- 20 чен обычному режиму работы компенсационного стабилизатора напряжения с регулирующим транзистором (беэ шунта) т.е. все изменения тока происходят только через регулирующий транзис- 25 тор 2.

При переходе из режима уменьшенных токов нагрузки к номинальному работа стабилизатора осуществляется в обратной последовательности, т;е. при превышении установленной величины тока нагрузки (50-553 от номинального значения 1, увеличивается падение напряжения на датчике тока 6, происходит открывание управляющего 35 транзистора 7, увеличение его коллекторного тока и соответственно падения напряжения на резисторе 8, а затем открывание исполнительного транзистора 4 шунта 3. По мере роста тока нагрузки исполнительный тран зистор 4 переходит из активного режима в насыщенное состояние.

Дополнительный транзистор 10 с резистивно-диодной цепочкой на резисторах 11, 12 и фиксирующем стабилитроне 13 помогают заметно (на 15"204) разгрузить регулирующий транзистор

2 при работе в режиме уменьшенных токов нагрузки. Это происходит в случае, когда возникает непредусмотренное повышение входного напряжения. р таком режиме сигнал с, выхода цепочки пропорциональный возникшему превышению входного напряжения, выделенный благодаря наличию резисторов

l1, 12 и фиксирующего стабилитоона

l3, поступает непосредственно на ба" зу дополнительного транзистора 10, вызывая его приоткрывание, изменение напряжения на резисторе 8 и далее приводя к приоткрыванию исполнительного составного транзистора 4. Последний работает в активном режиме и тем самым разгружает по току и по мощности регулирующий транзистор 2., В данном, стабилизаторе постоянного напряжения во всех режимах работы осуществляется надежная разгрузка регулирующего транзистора 2 по току . и по мощности. Необходимая величина максимального тока через регулирующий транзистор устанавливается доста" точно просто и надежно. Общий КПД и рабочий диапазон стабилизатора оказываются больше „ чем в прототипе.

1048461

Составитель B. Есин

Техред Т.Маточка Корректор Г .Решетник

Редактор О.Колесникова филиал ППП "Патент", t.. Ужгород, .ул. Проектная, 4

Заказ 7932/54 Тираж 874 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5