Результат интеллектуальной деятельности: СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры.

Известны стабилизаторы напряжения постоянного тока по а.с. 851369, G05F 1/56, опубл. 30.07.81, бюл. №28; а.с. 1684782, G05F 1/56, опубл. 15.10.91, бюл. №38, обеспечивающие запуск стабилизатора и защиту от перегрузок по току и короткого замыкания на выходе.

Недостатком этих стабилизаторов является необходимость снятия входного напряжения для повторного запуска стабилизатора после устранения перегрузки по току или короткого замыкания.

Известны также стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1001053 G05F 1/58, опубл. 28.02.83, бюл. №8, а.с. 1068910, G05F 1/58, опубл. 23.01.84, бюл. №3, обеспечивающие запуск стабилизатора, а защита в них осуществляется с помощью дополнительных устройств, что усложняет схему, а кроме того, они являются дополнительными источниками отказа в работе стабилизатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1343403, G05F 1/569, опубл. 07.10.87, бюл. №37, принятый за прототип.

Схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:

1 - общий вывод;

2 - выходной вывод;

3 - дополнительный вывод;

4 - регулирующий транзистор;

5 - входной основной вывод;

6, 7 - резисторы делителя выходного напряжения;

8, 12, 13 - первый, второй и третий резисторы;

9 - стабилитрон;

10 - транзистор;

11 - диод;

14 - конденсатор;

15 - транзистор защиты.

Стабилизатор-прототип содержит общий 1 и выходной 2 выводы, входной основной 5 и дополнительный 3 выводы для подключения двух соответствующих источников питания, а также регулирующий транзистор 4, подключенный эмиттером к входному выводу 5, линейный делитель на резисторах 6 и 7 и нелинейный делитель на резисторе 8 и стабилитроне 9, включенные параллельно между общим выводом 1 и коллектором регулирующего транзистора 4, который базой соединен с коллектором транзистора 10, база которого соединена с выходом линейного делителя, а эмиттером - с выходом нелинейного делителя и выводом диода 11 токоограничивающей цепи, имеющей также второй резистор 12, через который диод 11 подключен к дополнительному выводу 3.

Кроме того, стабилизатор-прототип снабжен последовательной RC-цепью на резисторе 13 и конденсаторе 14, вывод которого соединен с входным выводом 5. RC-цепь включена параллельно регулирующему транзистору 4. Транзистор защиты 15 эмиттером, базой и коллектором соединен соответственно с входным выводом 5, с точкой соединения резистора 13 и конденсатора 14 RC-цепи и точкой соединения диода 11 и третьего резистора 12 токоограничивающей цепи.

Устройство-прототип работает следующим образом.

При подаче питания через цепь третий резистор 12 - диод 11 стабилизатор запускается. На время запуска конденсатор 14 обеспечивает гарантированную задержку включения транзистора 15. После запуска стабилизатора и зарядки конденсатора 14 транзистор 15 открывается и через него запирающий потенциал с входного вывода 5 подается на анод диода 11, запирая его, чем обеспечивает надежную развязку выхода стабилизатора от неуправляемого тока запуска в режимах стабилизации и самозащиты от перегрузок по току.

Недостатком устройства-прототипа является невозможность самостоятельного запуска после устранения короткого замыкания на выходе. Для приведения стабилизатора в рабочее состояние необходимо снять с его входа напряжение и затем провести повторное включение. Кроме того, обязательное наличие дополнительного источника питания существенно ограничивает область применения таких стабилизаторов.

Для устранения указанных недостатков в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен с входным выводом, а коллектор - с выходным выводом, транзистор усилителя постоянного тока с противоположным типом проводимости, соединенный коллектором с базой регулирующего транзистора, базой - с выходом делителя входного напряжения, эмиттером через стабилитрон - с выходным выводом и через первый резистор - с общим выводом, пусковую RC-цепь из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора, включенной параллельно регулирующему транзистору, согласно изобретению коллектор транзистора защиты подключен к точке соединения конденсатора и третьего резистора пусковой RC-цепи, эмиттер - к входному выводу, а база - к одному выводу второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анод которого соединен с выходным выводом.

Схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где обозначено:

1 - общий вывод;

2 - выходной вывод;

4 - регулирующий транзистор;

5 - входной вывод;

6, 7 - резисторы делителя выходного напряжения;

8, 12, 13 - первый, второй и третий резисторы;

9 - стабилитрон;

10 - транзистор усилителя постоянного тока (УПТ);

11 - диод;

14 - конденсатор;

15 - транзистор защиты.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 4, эмиттером подключенный к входному выводу 5, а коллектором - к выходному выводу 2, УПТ на транзисторе 10, имеющий противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора 4. При этом база транзистора 10 соединена с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 6 и 7, а эмиттер через стабилитрон 9 - с выходным выводом 2 и через первый резистор 8 - с общим выводом 1. Пусковая RC-цепь состоит из последовательно соединенных конденсатора 14 и третьего резистора 13 и подключена параллельно регулирующему транзистору 4. Кроме того, коллектор транзистора защиты 15 соединен с точкой соединения конденсатора 14 и третьего резистора 13 RC-цепи, эмиттер - с входным выводом 5, база - с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода 11, анод которого подключен к выходному выводу 2.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход стабилизатора ток, проходящий через конденсатор 14 и резистор 13, создает отпирающее напряжение на базе транзистора 10, что приводит к открыванию транзисторов 4 и 10. После достижения выходным напряжением своего номинального значения стабилизатор переходит в рабочий режим.

В рабочем режиме ток коллектора транзистора 10 протекает через базу регулирующего транзистора 4, обеспечивая необходимый ток нагрузки. При коротком замыкании на выходе на базу транзистора 10 подается отпирающее напряжение смещения, растет ток эмиттера транзистора 10 и уменьшается ток опорного стабилитрона 9. Когда ток стабилитрона 9 уменьшится до нуля, стабилитрон 9 закрывается, а напряжение на выходе также уменьшается до нуля. На выходе стабилизатора при этих условиях протекает остаточный ток, определяемый величиной сопротивления резистора 13, так как конденсатор 14 шунтирован эмиттер-коллекторным переходом открытого транзистора 15. Этот ток вызывает восстановление работоспособности стабилизатора, когда короткое замыкание устраняется.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора анод диода 11 соединяется с общим выводом 1, вследствие этого транзистор 15 открывается, а конденсатор 14 при этом шунтируется эмиттер-коллекторным переходом и разряжается до напряжения, равного падению напряжения на переходе. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора 14, и он оказывается готовым к повторному пуску после устранения короткого замыкания. Это создает условия для автоматического запуска стабилизатора в рабочий режим. Процесс запуска стабилизатора протекает так же, как при подаче входного напряжения.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор по сравнению с прототипом обладает более широкими возможностями, так как отпадает необходимость в дополнительном источнике питания, а подключение коллектора транзистора защиты 15 к точке соединения конденсатора 14 и третьего резистора 13 пусковой RC-цепи обеспечивает автоматическое возвращение стабилизатора в рабочий режим после устранения короткого замыкания на выходе.

Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор для питания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, что расширяет область применения устройства.