СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ


RU (11) 2254607 (13) C1

(51) 7 G05F1/569 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003131155/09 
(22) Дата подачи заявки: 2003.10.22 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.10.22 
(45) Опубликовано: 2005.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1592841 A1, 15.09.1990. SU 1675870 А2, 07.09.1991. SU 1735832 A1, 23.05.1992. SU 1723566 A1, 30.03.1992. SU 1619241 А2, 07.01.1991. SU 1394209 A1, 07.05.1988. US 4774450, 27.09.1988. US 4390833, 28.06.1983. 
(72) Автор(ы): Буковшин Н.Г. (RU); Авдеев В.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" (RU) 
Адрес для переписки: 394018, г.Воронеж, ул. Плехановская, 14, ФГУП "Воронежский НИИ связи" 

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ

Изобретение относится к электротехнике для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Технический результат заключается в повышении надежности без уменьшения КПД. Устройство содержит составной регулирующий элемент (1), силовой транзистор (Т) (2), согласующий Т (3), усилитель сигнала рассогласования (У) (4), резистор (5), защитный Т (6). При пропадании основного питающего напряжения защитный Т (6) закрывается, что приводит к снятию напряжения питания с коллектора Т (3) и У (4). Это обеспечивает защиту Т (3) от перегрузки и повышает надежность работы стабилизатора. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряжения (a.c. 1619241, кл. G 05 F 1/569, 1991 г.), в котором с целью повышения к.п.д. стабилизатора коллектор транзистора силовой части регулирующего органа соединен с положительным полюсом основного источника входного напряжения, а коллектор согласующего транзистора - с положительным полюсом вспомогательного источника входного напряжения.

Недостаток данной схемы заключается в том, что в случае пропадания входного напряжения основного источника по причине выхода из строя выпрямителя или обрыва токопроводящего провода и наличия вспомогательного источника через согласующий транзистор стабилизатора резко возрастает ток, приводящий к выходу его из строя, что снижает надежность работы стабилизатора.

Известен также стабилизирующий источник напряжения постоянного тока (а.с.1735832, кл. G 05 F 1/569, 1992 г.), содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с выводами для подключения питающей сети переменного тока, а к вторичной обмотке подключены последовательно выпрямитель и сглаживающий LC-фильтр, компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа, установленный между выходом LС-фильтра и выводами для подключения нагрузки и выполненный с регулирующим транзистором, включенным по схеме с общим коллектором, двумя согласующими транзисторами того же типа проводимости, включенными по составной схеме, и узлом управления, соединенным первым питающим выводом с общей шиной, сигнальным входом с выводами для подключения нагрузки, а выходом с базовой цепью соответствующего согласующего транзистора, сглаживающий DС-фильтр, в котором диод включен между первым выводом дросселя LС-фильтра, расположенным со стороны выпрямителя, и первым выводом конденсатора, соединенным с коллектором первого согласующего транзистора и вторым питающим выводом узла управления.

В данном источнике обеспечивается малое падение напряжения на силовом транзисторе и повышенный кпд за счет разделения входных коллекторных цепей транзисторов регулирующего элемента.

Недостатком источника является низкая надежность из-за возможности перегрузки согласующей цепи в случае обрыва коллекторной цепи силового транзистора или при понижении питающего напряжения ниже заданной величины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения по а.с. 1592841, G 05 F 1/569, 1990 г.

Схема этого стабилизатора напряжения приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - составной регулирующий элемент;

2 - силовой транзистор;

3 - согласующий транзистор;

4 - усилитель сигнала рассогласования;

5 - узел отключения;

6 - измеритель полярности напряжения; 

7 - транзистор;

8 - токоограничительный двухполюсник; 

9 - резистор;

10 - светодиод.

Стабилизатор содержит составной регулирующий элемент 1, состоящий из силового 2 и согласующего 3 транзисторов, база последнего подключена к выходу усилителя сигнала рассогласования 4 и узлу отключения 5, коллектор силового транзистора 2 соединен с выводом для подключения входного питающего напряжения, а коллектор согласующего транзистора 3 - с выводом для подключения дополнительного источника питания, измеритель полярности напряжения 6, выполненный на транзисторе обратной проводимости 7 по отношению к силовому транзистору 2, подключен базой к коллектору, эмиттером к базе силового транзистора 2, а коллектором через токоограничительный двухполюсник 8, состоящий из последовательно включенных резистора 9 и светодиода 10, к выходу узла отключения 5.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Входное напряжение через силовой транзистор 2 поступает на выход стабилизатора напряжения, сравнивается в усилителе сигнала рассогласования 4 с эталонным значением, формируя на его выходе управляющее напряжение Uупр., поступающее на базу согласующего транзистора 3. При нормальной работе стабилизатора силовой транзистор 3 находится в линейном режиме. При этом напряжение на коллекторе силового транзистора 2 выше, чем на его базе. Переход база-эмиттер транзистора 7 находится в обратном смещении, обеспечивая его запертое состояние. При уменьшении входного напряжения ниже напряжения стабилизации открывается транзистор 7, обеспечивая протекание тока через токоограничительный двухполюсник 8 и вход узла отключения 5. При этом происходит уменьшение напряжения на базах согласующего 3 и силового 2 транзисторов. Дальнейшее уменьшение входного напряжения вызовет соответствующее уменьшение напряжения и на базе силового транзистора 2, обеспечивая его линейный режим работы, характеризующийся тем, что ток согласующего транзистора 3 не может превысить величины Iн/ (где Iн - ток нагрузки; - коэффициент усиления транзистора по току).

Недостатком стабилизатора-прототипа является низкая надежность работы из-за перегрузки согласующего транзистора при обрыве цепи питания силового транзистора.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы без снижения кпд и ухудшения массогабаритных показателей.

Для устранения указанного недостатка в стабилизаторе напряжения, содержащем составной регулирующий элемент, состоящий из силового и согласующего транзисторов, при этом эмиттер согласующего транзистора соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу стабилизатора, а его коллектор - к входному выводу основного источника постоянного напряжения, база согласующего транзистора подсоединена к выходу усилителя сигнала рассогласования, первый вход которого соединен с коллектором согласующего транзистора, второй вход усилителя сигнала рассогласования подключен к выходному выводу стабилизатора, один вывод резистора подключен к входному выводу основного источника постоянного напряжения, другой вывод резистора соединен с базой защитного транзистора, согласно изобретению, коллектор согласующего транзистора соединен с коллектором защитного транзистора, а эмиттер защитного транзистора - с входным выводом дополнительного источника питания.

Схема предлагаемого стабилизатора напряжения приведена на фиг.2, где обозначено:

1 - составной регулирующий элемент;

2 - силовой транзистор;

3 - согласующий транзистор;

4 - усилитель сигнала рассогласования;

5 - резистор; 

6 - защитный транзистор.

Предлагаемый стабилизатор напряжения содержит составной регулирующий элемент 1, состоящий из силового 2 и согласующего 3 транзисторов, база последнего подключена к выходу усилителя сигнала рассогласования 4, коллектор силового транзистора 2 соединен с выводом для подключения основного источника постоянного напряжения, а коллектор согласующего транзистора 3 - с выводом для подключения дополнительного источника питания через эмиттерно-коллекторный переход защитного транзистора 6, база которого через резистор 5 соединена с коллектором силового транзистора 2.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

При наличии основного и дополнительного питающего напряжения защитный транзистор 6 открывается и переходит в режим насыщения. Через его эмиттерно-коллекторный переход коллектор согласующего транзистора 3 подключается к дополнительному источнику питания. Наличие напряжения на коллекторах силового 2 и согласующего 3 транзисторов приводит к их открыванию, и на выходе стабилизатора появляется напряжение, величина которого поддерживается на заданном уровне за счет соответствующего изменения проводимости регулирующего элемента 1 под воздействием сигнала усилителя рассогласования 4. В случае пропадания основного питающего напряжения защитный транзистор 6 закрывается, это приводит к снятию напряжения питания с коллектора согласующего транзистора 3 и усилителя сигнала рассогласования 4, что обеспечивает защиту согласующего транзистора 3 от перегрузки и, следовательно, повышает надежность работы стабилизатора.

Предлагаемое схемное решение позволяет создавать стабилизаторы с простой и универсальной схемой защиты согласующего транзистора 3 от пропадания питающего напряжения при сохранении основного преимущества стабилизаторов с раздельным питанием коллекторов силового и согласующего транзисторов - их высокого кпд.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность стабилизатора напряжения без снижения кпд и ухудшения массогабаритных показателей.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Стабилизатор напряжения с защитой, содержащий составной регулирующий элемент, состоящий из силового и согласующего транзисторов, при этом эмиттер согласующего транзистора соединен с базой силового транзистора, эмиттер которого подключен к выходному выводу стабилизатора, а его коллектор - к выводу для подключения основного источника питания, база согласующего транзистора подсоединена к выходу усилителя сигнала рассогласования, первый вход которого соединен с коллектором согласующего транзистора, второй вход усилителя сигнала рассогласования подключен к выходному выводу стабилизатора, один вывод резистора подключен к выводу для подключения основного источника питания, другой вывод резистора соединен с базой защитного транзистора, отличающийся тем, что коллектор согласующего транзистора соединен с коллектором защитного транзистора, а эмиттер защитного транзистора - с выводом для подключения дополнительного источника питания.