стабилизатор постоянного напряжения

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, делитель выходного напряжения, транзистор усилителя противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения, эмиттер через стабилитрон - с выходным выводом и через токозадающий резистор соединен с общей шиной, отличающийся тем, что пусковой конденсатор включен между базой транзистора усилителя и базой регулирующего транзистора, база-эмиттерный переход которого шунтирован диодом в обратном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания электрорадиоаппаратуры.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока по а.с. 828181, G 05 F 1/56, опубл. 07.05.81, Бюл. №17, обеспечивающий надежный запуск стабилизатора, содержащий включенный в силовую шину регулирующий транзистор по схеме с общим эмиттером.

Недостатком этого стабилизатора является наличие большого числа элементов, выполняющих только функцию запуска. Кроме того, параллельно входным выводам стабилизатора подключен резистор, снижающий к.п.д. стабилизатора.

Известен также стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1343403, G 05 F 1/569, опубл. 07.10.87, Бюл. №37, обеспечивающий запуск стабилизатора, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам.

Недостатком этого стабилизатора является обязательное наличие дополнительного источника питания, что существенно ограничивает применение таких стабилизаторов.

Известен также компенсационный стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1665354, G 05 F 1/56, опубл. 23.07.91, Бюл. №27, обеспечивающий запуск стабилизатора, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входной шине, коллектором - к выходной.

Недостатком этого стабилизатора является то, что запускающий транзистор работает в инверсном режиме, что лишает стабилизатор технических гарантий надежности работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1684782, G 05 F 1/56, опубл. 15.10.91, Бюл. №38, принятый за прототип.

Схема стабилизатора-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - регулирующий транзистор;

2 - транзистор усилителя постоянного тока (УПТ);

3 - стабилитрон;

4, 5 - резисторы делителя выходного напряжения;

6, 9, 10, 12 - первый, второй, третий и четвертый резисторы;

7 - конденсатор;

8 - пусковой транзистор;

11 - диод.

Стабилизатор-прототип содержит включенный в силовую шину регулирующий транзистор 1 по схеме с общим эмиттером, УПТ на транзисторе 2, коллектором соединенный с базой регулирующего транзистора 1, а эмиттером через резистор 12 - к общей шине, стабилитрон 3, включенный между выходным силовым выводом и эмиттером транзистора УПТ 2, делитель выходного напряжения на резисторах 4 и 5, выходом подключенный к базе транзистора УПТ 2, включенные последовательно между общей шиной и базой регулирующего транзистора 1 первый резистор 6 и конденсатор 7. Пусковой транзистор 8, коллектор которого соединен с общей шиной, база - через последовательно соединенные конденсатор 7 и первый резистор 6 соединена с общей шиной, а цепь эмиттерного перехода включена между базой регулирующего транзистора 1 и конденсатором 7, причем база пускового транзистора 8 через последовательно соединенные третий 10 и второй 9 резисторы соединена с базой регулирующего транзистора 1 и через диод 11 - с эмиттером пускового транзистора 8. При этом диод 11 шунтирован вторым резистором 9.

Стабилизатор-прототип работает следующим образом.

При подключении входного напряжения базовый ток регулирующего транзистора 1 создается пусковым транзистором 8, который открыт током заряда конденсатора 7. Постоянная времени цепи из последовательно включенных конденсатора 7 и первого резистора 6 выбирается из условия надежного запуска стабилизатора.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется при помощи УПТ на транзисторе 2, воздействующего на регулирующий транзистор 1. В результате выходное напряжение возвращается к исходному уровню с заданной точностью. При этом эмиттерный переход пускового транзистора 8 оказывается запертым, то есть конденсатор 7 не разряжается и не снижает эффективность воздействия УПТ на регулирующий транзистор 1. Поскольку конденсатор 7 не разряжается, то он и не заряжается при обратном увеличении входного напряжения, то есть не возникает ток заряда, открывающий регулирующий транзистор 1.

Для исключения пробоя эмиттерного перехода пускового транзистора 8 последовательно с ним включен диод 11. Разряд конденсатора 7 происходит через высокоомные резисторы 9 и 10.

Недостатком устройства-прототипа является недостаточная надежность из-за наличия сравнительно большого количества элементов, выполняющих только функции запуска.

Цель предлагаемого изобретения - повышение надежности путем упрощения схемы пусковой цепи.

Для устранения указанного недостатка в стабилизатор, содержащий регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам, делитель выходного напряжения, транзистор усилителя противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения, эмиттер через стабилитрон - с выходным выводом и через токозадающий резистор соединен с общей шиной, согласно изобретению пусковой конденсатор включен между базой транзистора усилителя и базой регулирующего транзистора, база-эмиттерный переход которого шунтирован диодом в обратном направлении.

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

1 - регулирующий транзистор;

2 - транзистор усилителя;

3 - стабилитрон;

4, 5 - резисторы делителя выходного напряжения;

7 - пусковой конденсатор;

11 - диод;

12 - токозадающий резистор.

Предлагаемый стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, подключенный эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, транзистор усилителя 2 противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулируемого транзистора 1, база - с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 4 и 5, а эмиттер через стабилитрон 3 соединен с выходным выводом стабилизатора и через токозадающий резистор 12 - с общей шиной. При этом стабилитрон 3 используется в качестве источника опорного напряжения. Пусковой конденсатор 7 включен между базами транзисторов 1 и 2. Диод 11 шунтирует база-эмиттерный переход регулирующего транзистора 1 в обратном направлении.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

До подачи входного напряжения конденсатор 7 не заряжен, и коллектор транзистора 2 соединен с его базой, то есть транзистор 2 оказывается в диодном включении. После подачи входного напряжения заряд конденсатора 7 осуществляется с постоянной времени, определяемой величиной емкости конденсатора 7 и эквивалентного сопротивления, образованного сопротивлением резистора 5 и параллельным ему сопротивлением из последовательно соединенных диода, образованного переходом эмиттер-база транзистора 2, и резистора 12. С этой же постоянной времени нарастает базовый ток регулирующего транзистора 1, что создает условия для его открывания, в результате на выходе появляется напряжение. После заряда конденсатора 7 и достижения выходным напряжением номинального значения транзистор 2 переходит в режим усиления, а стабилизатор - в режим с отрицательной обратной связью. При дальнейшей работе после пуска конденсатор 7 не оказывает влияния на нормальную работу стабилизатора. При снятии входного напряжения конденсатор 7 разряжается через диод 11 (в стабилизаторе-прототипе разряд пускового конденсатора происходит через высокоомные резисторы), так что конденсатор 7 готов к повторному пуску. Диод 11 способствует быстрому разряду пускового конденсатора 7, что существенно уменьшает или практически сводит к нулю время подготовки стабилизатора для последующего включения после выключения питания. Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор для электропитания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, где возможны кратковременные пропадания сети, что способствует повышению надежности функционирования питаемой аппаратуры и расширению области применения.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения по сравнению с прототипом имеет более простую схему пусковой цепи, что позволяет повысить его надежность, а также улучшить массогабаритные показатели.

Кроме того, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:

во-первых, уменьшить величину времени восстановления пускового конденсатора, что особенно важно при его работе в сеансном режиме;

во-вторых, упростить схему стабилизатора за счет совмещения транзистором усилителя управляющей и диодной функций;

в третьих, повысить надежность запуска при любой скорости нарастания входного напряжения, т.к. в момент запуска транзистор усилителя работает в диодном режиме.