КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2195759 (13) C1

(51) 7 H02M7/04, H02M7/217 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001117343/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.06.26 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.06.26 
(45) Опубликовано: 2002.12.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Справочник по радиоэлектронным устройствам/Под ред. Линде Д.П. - М.: Энергия, т.2, 1978, с. 175-176, рис. 6-78а. RU 2137284 С1, 10.09.1999. US 5336987 A, 23.09.1992. ЕР 399598 А3, 28.11.1990. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина 
(72) Автор(ы): Гурьев Е.А. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Алмаз" им. акад. А.А.Расплетина 
Адрес для переписки: 125190, Москва, Ленинградский пр-т, 80, ОАО ЦКБ "Алмаз", Начальнику отдела по патентно-лицензионной работе 

(54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ 

Изобретение относится к электротехнике. Компенсационный стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент, в качестве которого использован включенный последовательно с нагрузкой в положительной цепи постоянного тока первый транзистор, и дифференциальную схему сравнения, которая состоит из включенного параллельно нагрузке делителя выходного напряжения, выполненного в виде цепочки последовательно включенных резисторов, источника опорного напряжения и балансного усилителя постоянного тока, выполненного на втором и третьем транзисторах. К первому входу балансного усилителя постоянного тока подключен источник опорного напряжения, ко второму входу - делитель выходного напряжения, а выход балансного усилителя постоянного тока соединен с входом регулирующего элемента. Последовательно с делителем выходного напряжения включен дополнительный транзистор, коллектор которого соединен с выводом крайнего резистора делителя выходного напряжения, эмиттер - с минусовой шиной, а база через дополнительный резистор - с положительной шиной компенсационного стабилизатора напряжения. Техническим результатом является повышение надежности работы и обеспечение работоспособности компенсационного стабилизатора напряжения при попадании на его выходные шины напряжений обратной полярности. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к устройствам для преобразования переменного тока в постоянный, и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания в электронной и радиотехнической аппаратуре различного назначения.

Известны и широко применяются транзисторные стабилизаторы постоянного напряжения компенсационного типа, представляющие собой системы автоматического регулирования, в которых с заданной точностью выдерживается постоянное напряжение на выходе независимо от изменения входных напряжений и тока нагрузки.

Наиболее близким к заявленному изобретению является компенсационный стабилизатор напряжения (КСН), содержащий регулирующий элемент (РЭ), в качестве которого использован первый транзистор 1, который включен последовательно с нагрузкой в положительной цепи постоянного тока, и дифференциальную схему сравнения. Она состоит из балансного усилителя постоянного тока (УПТ), выполненного на втором 2 и третьем 3 транзисторах, источника опорного напряжения, в качестве которого использован кремниевый стабилитрон 4, и делителя выходного напряжения 5, выполненного в виде подключенной параллельно нагрузке цепочки последовательно соединенных резисторов (фиг.1). Коллекторная нагрузка третьего 3 транзистора балансного УПТ подключена к дополнительному источнику питания, минусовая клемма которого соединена с положительной шиной КСН. Коллектор второго транзистора 2 балансного УПТ соединен с эмиттером первого транзистора 1 (РЭ), база которого соединена с коллектором третьего транзистора 3 балансного УПТ. Эмиттеры второго 2 и третьего 3 транзисторов через резистор 6 подключены к минусовой шине КСН. База второго транзистора 2 через резистор 7 соединена с эмиттером первого транзистора 1 (РЭ) и положительным выводом кремниевого стабилитрона 4, отрицательный вывод которого соединен с минусовой шиной КСН. База третьего транзистора 3 балансного УПТ подключена к делителю выходного напряжения 5 (Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2-х томах. Под ред. Д.П.Линде. - М.: Энергия, 1978. Т. 2, стр. 175-176, рис. 6-78а).

Существенным недостатком схемы известного КСН, как и всех схем КСН подобного типа, являются частые отказы при его включении, если на выходную шину с нагрузки попадает напряжение обратной полярности. Такие ситуации возникают, например, в устройствах вычислительной техники, которые питаются от нескольких источников с различной полярностью питающих напряжений. Причинами отказов являются неодновременное нарастание питающих напряжений на элементах схемы КСН непосредственно после его включения, а также периодические отключения и включения в работу источников напряжения различной величины и полярности. В этих случаях (фиг.2) напряжение обратной полярности, попадая через делитель выходного напряжения 5 на базу третьего транзистора 3 балансного УНТ, "опрокидывает" его, т.е. в нем эмиттер становится коллектором, а коллектор - эмиттером. При этом переход "коллектор - база" смещается в прямом направлении и работает как переход "база - эмиттер", благодаря чему через него и первый транзистор 1 (РЭ) текут токи в направлениях, показанных стрелками на схеме фиг.2 (здесь третий транзистор 3 балансного УПТ изображен в "опрокинутом" состоянии). Очевидно, что в данном случае на выходе КСН будет напряжение обратной полярности даже при появлении номинального питающего напряжения от преобразователя переменного тока в постоянный UBX1, которое не в состоянии изменить возникший режим. Поэтому КСН становится неработоспособным.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей заявленного изобретения является повышение надежности работы и обеспечение работоспособности КСН при попадании на его выходные шины напряжений обратной полярности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный компенсационный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, в качестве которого использован включенный последовательно с нагрузкой в положительной цепи постоянного тока первый транзистор, дифференциальную схему сравнения, состоящую из включенного параллельно нагрузке делителя выходного напряжения, выполненного в виде цепочки последовательно включенных резисторов, источника опорного напряжения и балансного усилителя постоянного тока, выполненного на втором и третьем транзисторах, при этом к первому входу балансного усилителя постоянного тока подключен источник опорного напряжения, ко второму входу - делитель выходного напряжения, а выход балансного усилителя постоянного тока соединен с входом регулирующего элемента, согласно изобретению, введен включенный последовательно с делителем выходного напряжения дополнительный транзистор, коллектор которого соединен с выводом крайнего резистора делителя выходного напряжения, эмиттер - с минусовой шиной, а база через дополнительный резистор - с положительной шиной компенсационного стабилизатора напряжения.

Достижение заявленного технического результата обусловлено тем, что при возникновении на выходной шине КСН напряжения обратной полярности эмиттерный переход дополнительного транзистора смещается в обратном направлении и как диод не пропускает ток на делитель выходного напряжения и соответственно на базу транзистора третьего транзистора балансного УПТ. Этот транзистор не "опрокидывается" и при появлении номинального питающего напряжения от преобразователя переменного тока в постоянный UBX1, KCH нормально включается в работу.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема известного KCH (прототипа); на фиг.2 - эта же схема, поясняющая причину неработоспособности KCH; на фиг 3 - принципиальная электрическая схема заявленного KCH с дополнительным транзистором.

Компенсационный стабилизатор напряжения (фиг.3) содержит регулирующий элемент (РЭ), в качестве которого использован включенный последовательно с нагрузкой в положительной цепи постоянного тока первый транзистор 1, и дифференциальную схему сравнения. Она состоит из балансного УПТ, источника опорного напряжения, в качестве которого использован кремниевый стабилитрон 4, делителя выходного напряжения 5 с дополнительным (вновь введенным) транзистором 6. Балансный УПТ выполнен на втором 2 и третьем 3 транзисторах, при этом базовая цепь второго транзистора 2, являющаяся первым входом балансного УПТ, подключена к источнику опорного напряжения - положительному выводу кремниевого стабилитрона 4, отрицательный вывод которого соединен с минусовой шиной KCH, базовая цепь третьего транзистора 3, являющаяся вторым входом балансного УПТ, подключена к делителю выходного напряжения 5, а коллекторная цепь третьего транзистора 3, являющаяся выходом балансного УПТ, подключена к базовой цепи первого транзистора 1, являющейся входом РЭ. Эмиттеры второго 2 и третьего 3 транзисторов через резистор 6 подключены к минусовой шине KCH, база второго транзистора 2 через резистор 7 связана с положительно шиной KCH. Делитель выходного напряжения (ДВН) 5 выполнен в виде подключенной параллельно нагрузке цепочки последовательно соединенных двух или трех резисторов. В первом случае база третьего транзистора 3 (второй вход балансного УПТ) подключается к точке соединения резисторов между собой. При трех соединенных последовательно резисторах средний из них выполняется переменным (для обеспечения регулирования величины выходного напряжения) и база транзистора 3 подключается к его движку.

Последовательно с ДВН 5 включен дополнительный транзистор 8. Его коллектор соединен с выводом крайнего резистора ДВН 5, эмиттер - с минусовой шиной, а база через дополнительный резистор 9 - с положительной шиной KCH. Параметры дополнительного транзистора 8 должны удовлетворять следующим условиям: предельно-допустимый ток транзистора не должен быть ниже тока ДВН 5, а эмиттерный переход транзистора должен выдерживать напряжение обратной полярности, которое может поступить на выходные клеммы КСН со стороны нагрузки. Параметры дополнительного резистора 9 выбираются из условия надежного насыщения дополнительного транзистора 8 в нормальном режиме работы КСН.

Компенсационный стабилизатор напряжения работает следующим образом. Входное напряжение UBX1 поступает на РЭ (первый транзистор 1), представляющий собой регулируемое сопротивление, на котором падает часть напряжения, и с выхода которого снимается выходное напряжение UВЫХ. Выходное напряжение поступает также на ДВН 5, в цепи которого включен дополнительный транзистор 8, база которого через дополнительный резистор 9 подключена к общей положительной шине КСН. Поэтому дополнительный транзистор 8 находится в режиме насыщения и не оказывает заметного влияния на параметры ДВН 5. На первый вход балансного УПТ (в базовую цепь второго транзистора 2) подается опорное напряжение с кремниевого стабилитрона 4, на второй его вход (в базовую цепь третьего транзистора 3) подается часть выходного напряжения с ДВН 5. Балансный УПТ сравнивает эти напряжения, усиливает и необходимым образом фазирует разностный сигнал, который в качестве управляющего подается с выхода балансного УПТ (коллектора третьего транзистора 3) на вход РЭ (в базовую цепь первого транзистора 1). При изменении входного напряжения или тока нагрузки выходное напряжение несколько изменится, что приведет к такому изменению разностного сигнала на выходе балансного УПТ и соответственно на входе РЭ, под действием которого значение выходного напряжения восстанавливается с заданной степенью точности. Например, при увеличении UВЫХ разностный сигнал на выходе балансного УПТ получит положительное приращение, что приведет к увеличению падения напряжения на коллекторной нагрузке третьего транзистора 3, в результате чего уменьшатся напряжение и ток базы первого транзистора 1. Это вызовет увеличение напряжения на нем и соответственно восстановление (компенсацию) номинального значения UВЫХ.

Если по какой-либо причине до выхода КСН на нормальный режим на его выходных клеммах окажется напряжение обратной полярности, то эмиттерный переход дополнительного транзистора 8 сместится в обратном направлении и будет работать в режиме диода. При этом напряжение обратной полярности не попадает через цепь ДВН 5 на базу третьего транзистора 3, он не "опрокидывается" и КСН выходит на нормальный режим работы. Таким образом обеспечивается надежность бесперебойной работы КСН.

Заявленный КСН был испытан в экспериментальном источнике электропитания для использования в электронном устройстве, содержащем микросхемы типа 1601РР1А.

В этом устройстве использовались напряжения питания +5В, -12В и -32В. Если источник напряжения питания +5В включался раньше источника питания -12В, то в схеме без дополнительного транзистора 8 последний не включался из-за того, что напряжение +5В через импеданс нагрузки попадало на базу третьего транзистора 3 балансного УПТ схемы сравнения и "опрокидывало" его. При включении в схему сравнения дополнительного транзистора 8 это явление отсутствует. При этом качественные характеристики КСН не изменялись. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Компенсационный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, в качестве которого использован включенный последовательно с нагрузкой в положительной цепи постоянного тока первый транзистор, дифференциальную схему сравнения, состоящую из включенного параллельно нагрузке делителя выходного напряжения, выполненного в виде цепочки последовательно включенных резисторов, источника опорного напряжения и балансного усилителя постоянного тока, выполненного на втором и третьем транзисторах, при этом к первому входу балансного усилителя постоянного тока подключен источник опорного напряжения, ко второму входу - делитель выходного напряжения, а выход балансного усилителя постоянного тока соединен с входом регулирующего элемента, отличающийся тем, что последовательно с делителем выходного напряжения включен дополнительный транзистор, коллектор которого соединен с выводом крайнего резистора делителя выходного напряжения, эмиттер - с минусовой шиной, а база через дополнительный резистор - с положительной шиной компенсационного стабилизатора напряжения.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru