Стабилизатор постоянного напряже-ния

а

Союз Советскмк

Соцмалмстмческма

Реслублмк (11)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01. 04 ° 76 (21) 2341704/24-07 с присоединением заявки Ж 2574313/24-07 (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.81. Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 20.07.81 (51jN. Кл.

G 05 F !/58

Гееударстааеый кеметет (53) УДК621. 316. .722.1(088.8) ае девам изебретеиий к еткрыткй (72) Автор изобретения

В.А.Городов (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизаторы постоянного

5 напряжения с защитой от перегрузок и коротких замыканий (1) и (2).

Однако устройства имеют сложную схему и не обеспечивают защиту регулирующего транзистора в начальный мо10 мент короткого замыкания в цепи нагрузки стабилизатора из-за тепловой инерции греющего элемента и термодатчика.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабили15 затор постоянного напряжения, содержащий связанныи с регулирующим транзистором пороговый элемент на транзисторе и термодатчик, имеющий тепловую связь с греющим резистором, один иэ зажимов которого соединен с цепью. нагрузки стабилизатора (3 1.

Это устройство обладает тепловой инерционностью. Инерционность (тепловая постоянная времени) греющих эле" ментов и термодатчиков известных устройств составляет более двух секунд.

Поэтому при коротком замыкании в цепи нагрузки стабилизатора до появления сигиалст тепловой. перегрузкй, вырабатываемого термодатчиком, и срабатывания защиты через регулирующий транзистор протекает ток короткого замыкания. В результате чего на регулирующем транзисторе выделяется избыточная мощность. Избыточная мощность будет тем больше, чем меньше величина внутренне го сопротивления питающего выпрямителя и сопротивления токовых аин стабилиI затора. При минимальных величинах указанных сопротивлений избыточная мощность значительно превышает номи- . нальную мощность регулирующего транзистора,.так как в этом случае ток короткого замыкания, протекающий чеpea регулирующий транзистор, имеет максимальную величину. Избыточная мощность, выделяемая на,регулирующем

8473 траызисторе в течение времени, равного тепловой постоянной времени гре.ющего элемента и термодатчика, снижает надежносТь стабилизатора. Надежность стабилизатора, снабженного известным устройством защиты, значительно снижается в тех случаях, когда часто происходят короткие замыкания и

I 1 включение стабилизатора производится на короткозамкнутую нагрузку, напри" 10 мер при проведении экспериментальных работ.

Недостатком известного устройства является также низкая его чувствительность и точность работы. Низкая 15 чувствительность обусловлена тем, что для срабатывания порогового элемента требуется относительно большой сигнал, вырабатываемый термодатчиком на диоде.

Для получения необходимого сигнала, от которого срабатывает пороговый элемент, необходима высокая температура разогрееа териодатчика на диоде, следовательно, требуется большая перегрузка по току регулирующего транзистора. 25

Низкая точность работы защиты заключается в том, что термодатчик известного устройства на изменение температуры регулирующего транзистора реагирует косвенным путем, т.е. через грею- 30 щий элемент, выполненный на резисторе, включенном параллельно регулирующему транзистору стабилизатора. Все это приводит к снижению надежности стабилизатора. Кроме того, греющий элемент, 35 ,выполненный на резисторе, включенном параллельно коллекторно"эмиттерному переходу регулирующего транзистора, шунтирует регулирующий транзистор и тем самым влияет на работу стабили- 40 затора напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности стабилизатора путем расширения и улучшения функциональных возможностей защиты.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения транзистор порогового эле мента одним силовым электродом, через вновь введенный элемент связи, под- So ключен к точке соединения регулирующего транзистора с входным выводом стабилизатора, а другим — через термодатчик — к точке соединения греющего резистора с другим входным вы- 55 водом стабилизатора, причем точка соединения другого зажима греющего резистора с цепью нагрузки, через

02 а вновь введенный вспомогательный термодатчик на резисторе с положитель- ным температурным коэффициентом, подключена к базе транзистора порогового элемента, при этом пороговый элемент и вспомогательный термодатчик имеют тепловые связи с регулирующим транзистором и греющим резистором соответственно.

На чертеже представлена принципиа- льная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит пороговый элемент на транзисторе I, имеющий тепловую связь с регулирующим транзистором 2 и подключенный коллектором к элементу связи — к обмотке электромагнитного реле 3, термодатчик. на полупроводниковом, диоде 4 и вспомогательный термодатчик на резисторе 5, имеющие тепловые связи с греющим резистором Ь (ца чертеже тепловые связи показаны стрелками ).

Реле 3 используется в качестве элемента связи. Связь с регулирующим транзистором осуществляется как по цепи коллектора, так и по управляющему входу. Для осуществления связи по управляющему входу необходимо между эмиттером и базой регулирующего транзистора включить размыкающий контакт реле (на чертеже показана связь по цепи коллектора). При необходимости вместо реле 3 используется тиристор, подключенный управляющим электродом к коллектору транзистора 1, Транзистор

I выполняет функции порогового элемента и термодатчика, греющим элементом которого является регулирующий транзистор 2. Полупроводниковый диод 4 служит для формирования запирающего напряжения и одновременно выполняет функции термодатчика. Резистор б предназначен для выделения дополнительного сигнала тепловой перегрузки регулирующего транзистора 2. Резистор 6 вырабатывает сигнал перегрузки по току и используется в качестве греющего элемента для диода 4и резистора 5. Beличина сопротивления резистора 8 выбрана такой, чтобы при нормальных условиях эксплуатации защита срабатывала при полуторакратной перегрузке, происходящей в течение не более l5 мс. Такой порог срабатывания защиты необходим для работы стабилизатора в повторнократковременном (импульсном) режиме, например при работе на емкостную нагру5 847302 6

"зку, и регулируется путем иэмененйя лектора и обратный ток коллектовеличины сопротивления резистора 6. ра транзистора . ув а 1 . л еличиваются.

Конструктивно резистор 6 выполнен При этом напряжение Чя, выделяемое на в виде цилиндрической катушки, намо- резисторе 5 от протекания обратного таиной манганиновым проводом вплот- тока коллектора, также увеличивается. ную (виток к витку), с диаметром Это напряжение .суммируется с saapaaeпровода 0,5-3 мм (зависит от величины кием V>, в результате чего сигнал пеноминального тока стабилизатора), а регрузки увеличивается. Прн достижевнутренний диаметр катушки 10+2 мм . нни температуры регулирующего транВнутри катушки (параллельна ее оси) 1е зистора 2 определенного значения, при размещены диод 4 и резистор 5, в ре- котором суммарный сигнал перегрузки эультате чего обеспечивается достаточ- достигает порога срабатызания защиты, но эффективная тепловая связь, так, тракзистор 1 открывается и происходит как внутри катушки получается равноме- выключение стабилизатора. рное тепловое поле, а поверхность те- Н плового контакта диода и резистора с Таким образом, данное техническое источником тепла увеличивается. Кату" решение расширяет и улучшает ФункФ4ошка имеет минимальную массу и тепло- иальные возможности известного ус позволяет поемкость, что позволяет получить мини- тройства и, тем самым, позвол ет ямальную инерционность греющего элемен-ю высить надежность стабилизатора напря та. жения. Кроме того, оно исключает влиТепловая связь транзистора с pe" .яние греющего элемента на работу ста гулирующим транзистором 2 осуществля" билизатора. ется путем соединения их корпусов через изоляционную теплопроводящую про- 25 кладку, например через фторопластовую Формула. изобретения пленку тожциной 30 мк.

Стабилизатор работает следующим Стабилизатор постоянного напряжеобраэом. ния содержащий связанный с perymaВ

В нормальном режиме транзистор 1 30 рующим транзистором пороговый элепод действием запирающего нанряжекия мент иа транзисторе и термодатчик, V закрыт и реле 3 обесточено. Напри- имеющий тепловую связь с греющим жение на вспомогательном термодатчике резистором, один из зажим ро

3 закрыт и р

9 Оь кото ого примерно равно нулю. Через размы- соединен с цепью нагрузки стабилнэакающий контакт 7 входное напряжение 3g тора, отличающийся тем, Ч подается на стабклизатор. При пе- что, с целью повышения надежности регрузке, когда ток нагрузки превышает стабилизатора путем радпирекия- и улуч . ток срабатывания защиты, ка р щиты ка резисторе щения функциональных возможностей защиты, в нем транзистор порогового

6 выделяется напряжение перегрузки V под действием которого транзистор 1 щ элемента одним силовьм электродом, открывается и реле 3 срабатывает. через вновь введенный элемент связй, ° При срабатывании обмотка реле а реле 3 подключен к точке соединения регули1 через размыкающий контакт вк

8 ключает- рующего транзистора с входным выво° ся на самопитание и одновременно выклю- дом стабилизатора, а другим - через чается стабилизатор. осле устр е

П у транения аз термодатчик — к точке соединения греперегрузки необходимо снять входное ющего резистора с другим входным выкапряжение и снова его подать. При водом стабилизатора, причем точка соединения другого зажима греющего реперегрузке, при которой величина напряжения ЧП ке достигает порог р ает порога сра- зистора с цепью нагрузки, через вновь батывания защиты, происходит разогрев азогрев 59 введенный вспомогательный термодатчик его транэис- на. резисторе с положительным темперарезистора 6 и регулирующего транзистора 2. Вследствие тепловой связи ным коэффициентом, подключена к ором 6 базе транзистора .юрогового элемента, диода 4 и резистора 5 .с резистором о а 1 с регу- при этом пороговый элемент и вспомои тепловой связи транзистора ли щим транзистором 2, напряженнн SS гательный термодатчик имеют тепловые

V u V (напряжение на переходе эмит- связи с регулирующ р с ег ли им транзисто" . тер-база транзистора 1) уменьшаются, .ром и греющим р е езистором соответа сопротивление резистора 5, ток кол847302

Составитель С.Ситко

Редактор Т.Гыршкан Техред А.Ач Корректор С.Корниенко

Заказ 5498/75 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Пандект", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 378820, кл. G 05 Г 1/56, 1970.

2. Авторское

Ф 496546, кл. G

3. Авторское

И 556424, кл. G свидетельство СССР

05 F 1/58, 1972. свидетельство СССР

05 F 1/58, 1971,