СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
DIRECT VOLTAGE STABILISER

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоаппаратуры.
Известны стабилизаторы напряжения постоянного тока по а.с. 1337888, G05F 1/56, опубл. 15.09.87, Бюл. №34, а.с. 1509853, G05F 1/569, опубл. 23.09.89, Бюл. №35, имеющие устройства, обеспечивающие запуск стабилизатора.
Недостатком этих устройств является потребление мощности от источника питания за счет тока, постоянно протекающего через пусковой резистор, во время работы стабилизатора, что снижает к.п.д.
Известны также стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1012220 G05F 1/58, опубл. 15.04.83, Бюл. №14, 1684782, G05F 1/56, опубл. 15.10.91, Бюл. №38, в которых исключается протекание пускового тока в режимах стабилизации выходного напряжения.
Недостатком известных устройств является невозможность восстановления работоспособности при кратковременном пропадании питающего напряжения и повторном его возникновении. Запуск стабилизатора осуществляется лишь в том случае, если после выключения питающего напряжения повторное его включение произойдет по истечении времени, достаточного для разряда пускового конденсатора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1343403, G05F1/569, 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 усилителя постоянного тока;
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 необходимость обязательного применения вспомогательного источника питания, что, как правило, связано с дополнительными трудностями и существенно ограничивает область применения таких стабилизаторов, а в некоторых случаях просто неприемлемо.
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 выходного напряжения, эмиттером через первый резистор - с общим выводом и через стабилитрон - с выходным выводом, к которому подключен один вывод третьего резистора, а также транзистор запуска, диод, второй резистор и конденсатор, первый вывод которого подключен к входному выводу, согласно изобретению, второй вывод конденсатора соединен с эмиттером транзистора запуска, коллектор которого подключен через третий резистор к выходному выводу, база - через второй резистор к общему выводу, а точка соединения конденсатора и эмиттера транзистора запуска соединена с анодом диода, катод которого подсоединен к общему выводу.
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 запуска.
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. Входной вывод стабилизатора 5 соединен с первым выводом конденсатора 14, второй вывод которого подключен к эмиттеру транзистора запуска 15 и аноду диода 11, катод которого соединен с общим выводом 1 и одним выводом второго резистора 12, другой вывод которого подсоединен к базе транзистора запуска 15, коллектор которого через третий резистор 13 подключен к выходному выводу 2. При этом делитель выходного напряжения на резисторах 6 и 7 включен между выходным 2 и общим 1 выводами стабилизатора.
Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.
При подаче напряжения на вход стабилизатора происходит заряд конденсатора 14 через эмиттер-коллекторный переход транзистора запуска 15 и третий резистор 13. При этом транзистор запуска 15 открывается и на выходе стабилизатора появляется напряжение, которое приводит к открытию транзисторов 10 и 4. С этого момента вступает в действие цепь обратной связи стабилизатора и на его выходе поддерживается номинальное выходное напряжение. Стабилизатор переходит в рабочий режим. Транзистор запуска 15 после заряда конденсатора 14 закрывается, обеспечивая развязку выхода стабилизатора от тока запуска, и в дальнейшем не оказывает влияния на работу стабилизатора.
При кратковременных интервалах пропадания входного напряжения конденсатор 14 с помощью диода 11 подключается к входным выводам стабилизатора и поддерживает входное напряжение, а при более длительных провалах входного напряжения разряжается за счет работы самого стабилизатора. Это способствует быстрому разряду конденсатора 14, что существенно сокращает или практически сводит к нулю время подготовки стабилизатора для последующего его включения после выключения питания.
За счет введения новых связей в предлагаемом стабилизаторе отпадает необходимость во вспомогательном источнике питания, а подключение точки соединения конденсатора 14 и эмиттера транзистора запуска 15 к аноду диода 11, катод которого соединен с общим выводом 1, позволяет обеспечить автоматическое возвращение стабилизатора в рабочий режим при кратковременном пропадании входного напряжения.
Таким образом, предлагаемый стабилизатор может быть использован для электропитания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, где возможно кратковременное пропадание сети, что способствует повышению надежности функционирования питаемой аппаратуры и расширению области применения.