Пристрій для живлення радіоелектронної апаратури

Запропонований винахід відноситься до галузі електротехніки і може бути використаним при проектуванні пристроїв вторинного електроживлення. Відомі пристрої для живлення радіоелектронної апаратури, які виконані з використанням стабілізаторів постійної напруги та володіють високим ККД завдяки малої потужності втрат. В одному з відомих пристроїв електроживлення (див. Дж. Уитсон "500 практических схем на ИС": Пер. с англ. - М.: Мир 1992, стр.44, Рис.1.32), мала величина потужності втрат силового транзистора стабілізатора здобута за рахунок підключення його базового ланцюга через керуючий транзистор та обмежувальний резистор до загальної шини. Недоліками відомого джерела електроживлення є недостатньо високий ККД внаслідок потужності втрат обмежувального резистора, а також наявність тільки одного вихідного каналу. В другому відомому пристрої електроживлення (див. MAXIM NEW RELEASES DATA BOOK Volume V, 1996, стр.4-107), що містить мікроелектронний стабілізатор MAX 689 з підвищеною вихідною потужністю за допомогою силового та узгоджуючого транзисторів, мінімальне падіння наруги та потужність втрат зменшенні шляхом підключення колектора узгоджуючого транзистора через обмежувальний резистор до загальної шини. Суттєвими недоліками данного пристрою електроживлення залишаються недостатньо високий ККД за рахунок потужності втрат обмежувального резистора та наявність тільки одного вихідного каналу. Із відомих пристроїв електроживлення більш близьким за технічною суттю й прийнятим за прототипом (див. Авт. Св. СРСР №1343405, кл.G05Fl/577, 1984р.) є пристрій для живлення радіоелектронної апаратури, що містить в собі перше джерело стабілізованої напруги, яке включає основний LDO стабілізатор постійної напруги, колектор керуючого транзистора регулюючого елемента якого через послідовно з'єднанні переходи база-емітер узгоджуючого та силового транзисторів протилежної провідності сполучений з виводом для підключення напруги живлення, емітер безпосередньо з'єднаний з колектором узгоджуючого транзистора, через напівпровідниковий елемент - з колектором силового транзистора та виводом для підключення основного споживача, база підключена до виходу вузла керування, та друге джерело стабілізованої напруги. Відомий пристрій характеризується підвищеним ККД та наявністю додаткового стабілізатора, що розширює його функціональну спроможність. Однак суттєвими недоліками даного пристрою, які обмежують його застосування, є невисокі вихідні та експлуатаційні характеристики, складність проектування. Невисокі вихідні характеристики пояснюються малою кількістю вихідних каналів, та пониженою якістю вихідної напруги основного LDO стабілізатора за рахунок несталого режиму роботи його елементів. Причиною невисоких експлуатаційних характеристик та складності проектування є залежність якості напруги живлення одних споживачів від режиму роботи других споживачів. Так, наприклад, коливання вихідного струму другого джерела стабілізованої напруги призводить до зміни режиму роботи елементів основного LDO стабілізатора і, як наслідок, до погіршення його вихідних параметрів. В основу винаходу поставлена задача створення пристрою для живлення радіоелектронної апаратури, в якому шляхом збільшення кількості додаткових ви хідних каналів, виключення залежності якості напруги живлення одних споживачів від режиму роботи други х споживачів з одночасним покращенням режиму роботи основного LDO стабілізатора суттєво покращенні його вихідні та експлуатаційні характеристики, спрощений процес проектування. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для живлення радіоелектронної апаратури який містить в собі перше джерело стабілізованої напруги, включаючи основний LDO стабілізатор постійної напруги, колектор керуючого транзистора регулюючого елемента якого через послідовно з'єднанні переходи база-емітер узгоджуючого та силового транзисторів протилежної провідності сполучений з виводом для підключення напруги живлення, емітер безпосередньо з'єднаний з колектором узгоджуючого транзистора, через напівпровідниковий елемент -з колектором силового транзистора та виводом для підключення основного споживача, база підключена до виходу вузла керування, та друге джерело стабілізованої напруги, в перше джерело стабілізованої напруги введений струмостабілізуючий двополюсник, виконаний на транзисторі, стабісторі, першому та другому обмежувальних резисторах, а друге джерело стабілізованої напруги виконане на п стабілізаторах постійної напруги, причому база введеного транзистора через стабістор підключена до колектора узгоджуючого транзистора, а через обмежувальний резистор сполучена з загальною шиною та своїм колектором, емітер через другий обмежувальний резистор сполучений з колектором узгоджуючого транзистора і безпосередньо з'єднаний з вихідними виводами n стабілізаторів постійної напруги, загальні виводи яких сполучені з загальною шиною, а вихідні виводи з'єднані з виводами для підключення п додаткових споживачів. Струм струмостабілізуючого двополюсника одночасно забезпечує нормальний режим роботи основного LDO стабілізатора першого джерела, формування його номінальних значень вихідної напруги та вихідного струму, а також нормальний режим роботи п стабілізаторів другого джерела. Аналіз науково-технічної та патентної літератури не виявив аналогічних технічних рішень. На Фіг. показана електрична схема запропонованого пристрою для живлення радіоелектронної апаратури. Запропонований пристрій для живлення радіоелектронної апаратури містить в собі першеє джерело стабілізованої напруги 1, виконане на LDO стабілізаторі постійної напруги, який складається з силового 2, узгоджуючого 3 та керуючого 4 транзисторів регулюючого елементу, вузла 5 керування, напівпровідникового елементу б, стабістора 7 першого 8 і другого 9 обмежувальних резисторів, та транзистора 10, а також друге стабілізованої напруги 11, виконане на першому 12, другому 13 та третьому 14 стабілізаторах постійної напруги. Крім цього пристрій має вивід 15 для підключення напруги живлення, загальну шину 16, виводи 17, 18, 19, 20 для підключення, відповідно, основного споживача, першого, другого та третього додаткових споживачів. Колектор керуючого транзистора 4 через послідовно з'єднані переходи емітер-база узгоджуючого 3 та силового 2 транзисторів сполучений з виводом 15 пристрою для підключення напруги живлення, його база з'єднана з виходом вузла керування 5, а емітер безпосередньо підключений до колектора узгоджуючого 3 транзистора, через напівпровідниковий елемент 6 сполучений з колектором силового транзистора 2 та виводом 17 пристрою для підключення основного споживача. База транзистора 10 струмостабілізуючого двополюсника через перший обмежувальний резистор 8 сполучена з загальною шиною 16 та своїм колектором, а через стабістор 7-з колектором узгоджуючого транзистора 3 та одним із виводів другого обмежувального резистора 9. Емітер транзистора 10 з'єднаний з другим виводом другого обмежувального резистора 9, а також вхідними виводами першого 12, другого 13 та третього 14 стабілізаторів постійної напруги додаткового джерела живлення 11. Загальні виводи першого 12, другого 13 та третього 14 стабілізаторів постійної напруги з'єднанні з загальною шиною 16, а вихідні виводи сполучені з виводами 18, 19, 20 пристрою 1 для підключення першого, другого та третього додаткових споживачів. Запропонований пристрій для живлення радіоелектронної апаратури працює наступним чином. Напруга живлення Uвх, що надходить на вивід 15, є вхідною для формування на виводах 17, 18, 19, 20 відповідно, основної Uвuх.ос н., першої Uвuх1, др угої Uвuх2 та третьої Uвих3 додаткових ви хідних стабілізованих напруг. Основна вихідна напруга Uвuх.ос н. формується за допомогою LDO стабілізатора першого джерела стабілізованої напруги 1, а перша Uвuх1, др уга Uвuх2 та третя Uвuх3 додаткові вихідні напруги - за допомогою, відповідно, першого 12, другого 13 та третього 14 стабілізаторів другого джерела стабілізованої напруги 11. При цьому стр ум стабілізуючого двополюсника І9, величина якого визначається виразом: U - U еб10 I9 = 7 R9 , де U7, Uеб10 - напруги стабілізатора 7, та переходу емітер-база транзистора 10, R9 - опір другого обмежувального резистора, одночасно забезпечує номінальне значення вихідного струму Uвuх.осн та нормальну роботу LDO стабілізатора першого джерела стабілізованої напруги 1 згідно з виразом: I I9 = в uх.осн + I6 b2 , де b 2 - коефіцієнт підсилення силового транзистора, І6 - величина струму напівпровідникового елементу 6, та необхідні номінальні величини струмів першого 12 І12 , др угого 13 І 13 та третього 14 І14 стабілізаторів згідно з виразом: І9=І 10+І 12+І13+І14, де І10 - колекторний струм транзистора 10. Узагальнена формула: U 7 - UЕБ10 I = в uх.ном + І 6 = І10 + І12 + І13 + І14 R8 b2 показує, що при визначній за допомогою другого обмежувального резистора R 9 величині струму струмостабілізуючого двополюсника, кількість вихідних каналів (вихідних стабілізаторів) другого джерела стабілізованої напруги 11 і, відповідно, пристрою може бути значно збільшено, відсутня залежність режиму роботи одних стабілізаторів від режиму роботи други х стабілізаторів і одночасно покращується режим роботи LDO стабілізатора. Наприклад, при зменшені струму першого 12 і другого 13 стабілізаторів на 100% колекторний струм транзистора 10 збільшується на аналогічну величину, а режим роботи третього 14 стабілізатора залишається незмінним. При цьому режим роботи LDO стабілізатора покращується, оскільки базовий струм узгоджуючого транзистора 3 та струм напівпровідникового елементу 6 не змінюється за рахунок стабільності струму стр умостабілізуючого двополюсника. Вищеприведене показує, що одержаний пристрій для живлення радіоелектронної апаратури, який володіє покращеними вихідними та експлуатаційними характеристиками і спрощеним процесом проектування. Експериментальні дослідження підтвердили роботоздатність та позитивні характеристики запропонованого пристрою для живлення радіоелектронної апаратури. В пристрої електроживлення при вхідній напрузі 14,5В одержано три вихідних канали (12В 2А, 6В 0.1А, 5В 0,1 А) з відсутнім взаємним впливом режиму роботи каналів 6В 0,1 А, 5В 0,1 А та покращеним режимом роботи каналу 12В 2А і його ви хідними характеристиками: пульсація вихідної напруги зменшена в 3 рази, мінімальне падіння напруги зменшено в 1,5 рази.