Стабілізатор напруги постійного струму

1 Стабілізатор напруги постійного струму, що містить у собі регулюючий елемент, колеісгор керуючого транзистора якого через послідовно з'єднані переходи база-емітер узгоджуючого та силового транзисторів сполучений з вхідним виводом, емітер безпосередньо з'єднаний з колектором узгоджуючого транзистора, через напівпровідниковий елемент сполучений з вихідним виводом, а через обмежувальний резистор - з загальною шиною, база через перехід колектор-емітер струмозадавального транзистора з'єднана з вихідним виводом і безпосередньо підключена до колектора запускаючого транзистора, база якого сполучена з виходом джерела позитивного зміщення, а емітер через перший резистор з'єднаний з вхідним виводом, підсилювач зворотного зв'язку виконаний по диференціальній схемі, колектор вхідного транзистора якого безпосередньо з'єднаний з базою струмозадавального транзистора, а через вирівнюючий резистор підключений до його емітера, база з'єднана з виходом джерела опорної напруги, емітер через другий резистор сполучений з загальною шиною і безпосередньо з'єднаний з емітером вихідного транзистора, база якого підключена до виходу вимірювального подільника вихідної напруги, а також оптоелектронний прилад, світлодюд якого ввімкнутий поміж колекторами струмозадавального та вихідного транзисторів, фототранзистор поміж емітером запускаючого транзистора та одним із виводів третього резистора, який відрізняється тим, що в нього введений високоточний орган індикації номінальної вихідної напруги високої якості та нормальної роботи основних його елементів, ввімкнений поміж другим виводом третього резистора та загальною шиною Запропонований винахід відноситься до галузі електротехніки і може бути використаним при проектуванні джерел вторинного електроживлення ВІДОМІ стабілізатори напруги постійного струму, які володіють високою якістю вихідної напруги, малим мінімальним падінням напруги та містять у собі органи індикації вихідної напруги Один з відомих стабілізаторів (див авт св СРСР № 1136135, кл G05F 1/569, 1983) містить в собі регулюючий елемент, виконаний на силовому, узгоджуючому і керуючому транзисторах з розділеними вихідними колекторними та емітерними ланцюгами за допомогою напівпровідникового елементу і обмежувального резистора, а також вузол керування Стабілізатор володіє пониженим значенням мінімального падіння напруги, оскільки в ньому розділені ВИХІДНІ ланцюги транзисторів регулюючого елементу та містить у собі орган індикації вихідної напруги Недоліками відомого стабілізатора є низька якість вихідної напруги, невисока точність спрацювання органа індикації, а також недостатньо мале значення мінімального падіння напруги В другому відомому стабілізаторі (див авт СРСР № 1302257, кл G05F 1/569, 1985), який складається з силового, узгоджуючого та керуючого транзисторів, вузла розділу їх вихідних колекторних та емітерних ланцюгів, а також з підсилювача зворотнього зв'язку та органу індикації, забезпечується більш висока точність спрацювання органу індикації, оскільки в його ланцюг входить частина колекторної напруги силового транзистора Суттєвими недоліками стабілізатора залишаються низька якість вихідної напруги, недостатньо мале зна 2 Стабілізатор напруги постійного струму за п 1, який відрізняється тим, що орган індикації номінальної вихідної напруги високої якості та нормальної роботи основних елементів виконаний на послідовно з'єднаних ДІОДІ І СВІТЛОДІОДІ 3 Стабілізатор напруги постійного струму за пп 1, 2, який відрізняється тим, що в нього введений вивід для підключення системи контролю, приєднаний до другого виводу третього резистора ю 51999 чення мінімального падіння напруги, а також недостатньо високі точність та ефективність спрацювання органа індикації Із відомих стабілізаторів більш близьким за технічною суттю і прийнятим за прототип (див заявку "Компенсаційний стабілізатор постійної напруги", кл G05F 1/56, Україна, под 30 07 2001 р) є стабілізатор напруги постійного струму, що містить в собі регулюючий елемент, колектор керуючого транзистора якого через послідовно з'єднані переходи база-емітер узгоджуючого та силового транзисторів сполучений з вхідним виводом, емітер безпосередньо з'єднаний з колектором узгоджуючого транзистора, через напівпровідниковий елемент зв'язаний з вихідним виводом, а через обмежувальний резистор - з загальною шиною, база через перехід колектор-емітер струмозадавального транзистора з'єднана з вихідним виводом і безпосередньо підключена до колектора запускаючого транзистора, база якого сполучена з виходом джерела позитивного зміщення, а емітер через перший резистор з'єднаний з вхідним виводом, підсилювач зворотнього зв'язку, виконаний по диференціальній схемі, колектор вхідного транзистора якого безпосередньо з'єднаний з базою струмозадавального транзистора, а через вирівнюючий резистор підключений до його емітера, база з'єднана з виходом джерела опорної напруги, емітер через другий резистор сполучений з загальною шиною і безпосередньо з'єднаний з емітером вихідного транзистора, база якого підключена до виходу вимірювального подільника вихідної напруги, а також оптоелектронний прилад, світлодюд якого ввімкнутий поміж колекторами струмозадавального та вихідного транзисторів, фототранзистор поміж емітером запускаючого транзистора та одним із виводів третього резистора в собі регулюючий елемент, колектор керуючого транзистора якого через послідовно з'єднані переходи база-емітер узгоджуючого та силового транзисторів сполучений з вхідним виводом, емітер безпосередньо з'єднаний з колектором узгоджуючого транзистора, через напівпровідниковий елемент сполучений з вихідним виводом, а через обмежувальний резистор - з загальною шиною, база через перехід колектор-емітер струмозадавального транзистора з'єднана з вихідним виводом і безпосередньо підключена до колектора запускаючого транзистора, база якого сполучена з виходом джерела позитивного зміщення, а емітер через перший резистор з'єднаний з вхідним виводом, підсилювач зворотнього зв'язку, виконаний по диференціальній схемі, колектор вхідного транзистора якого безпосередньо з'єднаний з базою струмозадавального транзистора, а через вирівнюючий резистор підключений до його емітера, база з'єднана з виходом джерела опорної напруги, емітер через другий резистор сполучений з загальною шиною і безпосередньо з'єднаний з емітером вихідного транзистора, база якого підключена до виходу вимірювального подільника вихідної напруги, а також оптоелектронний прилад, світлодюд якого ввімкнутий поміж колекторами струмозадавального та вихідного транзисторів, фототранзистор поміж емітером запускаючого транзистора та одним із виводів третього резистора а) введений високоточний орган індикації номінальної вихідної напруги високої якості та нормальної роботи основних його елементів, ввімкнений поміж другим виводом третього резистора та загальною шиною, б) орган індикації номінальної вихідної напруги високої якості та нормальної роботи основних елементів стабілізатора виконаний на послідовно з'єднаних ДІОДІ і СВІТЛОДІОДІ, Даний стабілізатор володіє достатньо високою якістю вихідної напруги внаслідок живлення базового ланцюга керуючого транзистора і колекторного ланцюга вихідного транзистора стабільною вихідною напругою через струмозадавальний транзистор, а також дуже малим мінімальним падінням напруги оскільки в ньому роз'єднані колекторні та емітерні ВИХІДНІ ланцюги силового, узгоджуючого та керуючого транзисторів, і забезпечена висока точність його запуску Однак суттєвими недоліками зазначеного стабілізатора є невисока надійність роботи, складність налагодження та експлуатації, що пояснюється відсутністю високоточного органу індикації номінальної величини вихідної напруги, и високої якості, відсутністю індикації нормальної роботи основних елементів В основу винаходу поставлена задача створення стабілізатора напруги постійного струму, в якому шляхом введення органу індикації та забезпечення високоточної індикації номінальної величини вихідної напруги високої якості та нормальної роботи основних елементів без збільшення струму та потужності споживання, підвищена надійність роботи, спрощені процеси налагодження та експлуатації Поставлена задача вирішується тим, що в стабілізатор напруги постійного струму, що містить в) введений вивід для підключення системи контролю, приєднаний до другого виводу третього резистора В той момент, коли вихідна напруга стабілізатора після його включення досягає свого номінального значення, з'являється колекторний струм вихідного транзистора підсилювача зворотнього зв'язку, спрацьовує оптоелектронний прилад, та одночасно спрацьовує орган індикації Аналіз науково-технічної та патентної літератури не виявив аналогічних технічних рішень На кресленні (фіг) показана електрична схема запропонованого стабілізатора напруги постійного струму Запропонований стабілізатор напруги постійного струму містить в собі регулюючий елемент, виконаний на силовому 1, узгоджуючому 2 та керуючому 3 транзисторах, вхідний 4, та вихідний 5 виводи, загальну шину 6, вихідний вивід 7 для підключення системи контролю, напівпровідниковий елемент 8, обмежувальний резистор 9, струмозадавальний транзистор 10, вирівнюючий резистор 11, оптоелектронний прилад 12, який включає світлодюд 13 і фототранзистор 14, запускаючий транзистор 15, перший резистор 16, джерело позитивного зміщення 17, підсилювач зворотнього зв'язку, який складається з вхідного 18 та вихідного 19 транзисторів, другого резистора 20, джерела 51999 опорної напруги 21 і вимірювального подільника вихідної напруги 22, а також третій резистор 23 та орган індикації 24, виконаний на послідовно сполучений ДІОДІ 25 та СВІТЛОДІОДІ 26 Колектор керуючого транзистора 3 через послідовно з'єднані переходи база-емітер узгоджуючого 2 та силового 1 транзисторів сполучений з вхідним виводом 4, емітер безпосередньо з'єднаний з колектором узгоджуючого транзистора 2, через напівпровідниковий елемент 8 зв'язаний з вихідним виводом 5 та колектором силового транзистора 1, а через обмежувальний резистор 9 приєднаний до загальної шини 6 База керуючого транзистора 3 через перехід колектор-емітер струмозадавального транзистора 10 з'єднана з вихідним виводом 5 і безпосередньо сполучена з колектором запускаючого транзистора 15, база якого з'єднана з виходом джерела позитивного зміщення 17, емітер через перший резистор 16 сполучений з вхідним виводом 4 Колектор вхідного транзистора 18 підсилювача зворотнього зв'язку з базою струмозадавального транзистора 10 з'єднаний безпосередньо, а з емітером - через вирівнюючий резистор 11, його база підключена до виходу джерела опорної напруги 21, а емітер через другий резистор 20 з'єднаний з загальною шиною 6 і безпосередньо підключений до емітера вихідного транзистора 19, база якого з'єднана з виходом вимірювального подільника вихідної напруги 22 Світлодюд 13 оптоелектронного приладу 12 в провідному напрямку ввімкнутий поміж колекторами струмозадавального Ю т а вихідного 19 транзисторів Ланцюг, що складається з послідовно з'єднаних фототранзистора 14, третього резистора 23 та органа індикації 24 включений, ВІДПОВІДНО, ПОМІЖ емітером запускаючого транзистора 15 та загальною шиною 6 Вивід 7 для підключення системи контролю приєднаний до органу індикації 24 Запропонований стабілізатор напруги постійного струму працює наступним чином В момент ввімкнення стабілізатора через запускаючий транзистор 15, який знаходиться у відкритому стані під дією напруги джерела позитивного зміщення 17, протікає запускаючий базовий струм керуючого транзистора 3 Фототранзистор 14 в цей момент знаходиться в закритому стані, орган індикації 24 в непрацюючому стані Стабілізатор запускається, і його вихідна напруга підвищується до номінальної величини Коли вихідна напруга досягає свого номінального значення, відкривається вихідний транзистор 19 підсилювача зворотнього зв'язку, і з'являється його колекторний струм, що забезпечує спрацювання світлодюда 13 та ВІДПОВІДНО фототранзистора 14 оптоелектронного приладу 12 В результаті одночасно закривається запускаючий транзистор 15, та спрацьовує орган індикації 24, а базовий ланцюг керуючого транзистора 3 і колек торний ланцюг вихідного транзистора 19 переходять на живлення високоякісним струмом струмозадавального транзистора 10 Таким чином спрацьовування органа індикації 24 відбувається в той момент, коли вихідна напруга досягає і своєї номінальної величини і високої якості Вищевикладене свідчить також про те, що спрацювання органа індикації 24 може виникнути тільки при нормальній роботі силового 1, узгоджуючого 2 та керуючого 3 транзисторів регулюючого елементу, запускаючого транзистора 15, струмозадавального транзистора 10, вхідного 18 та вихідного 19 транзисторів підсилювача зворотнього зв'язку, світлодюда 13 та фототранзистора 14 оптоелектронного приладу 12 Тобто орган індикації 24 в запропонованому стабілізаторі сигналізує одночасно про нормальну роботу всіх його складових елементів та вузлів А це підвищує надійність роботи, суттєво спрощує настроювання та експлуатацію стабілізатора Оскільки орган індикації 24 ввімкнутий в коло фототранзистора 14, струм та потужність споживання стабілізатора не збільшується При цьому орган індикації 24 може бути виконаний на СВІТЛОДІОДІ 26 або на других елементах У випадках, коли потрібна передача сигналу органа індикації 24 в систему контролю, яка виконана, наприклад, на СВІТЛОДІОДІ 27 (на фіг показано умовно), включеному поміж вихідним виводом 7 для підключення системи контролю та загальною шиною 6, орган індикації 24 може бути виконаним на послідовно сполучених ДІОДІ 25 та СВІТЛОДІОДІ 26 Таке виконання органа індикації 24 необхідне і в разі централізованого настроювання стабілізаторів при серійному випуску за допомогою спеціального стенду настроювання, в якому міститься орган індикації, виконаний на СВІТЛОДІОДІ, ЩО включений аналогічно світло діоду 27 Спрацювання світло діода 27 стенду настроювання свідчить про нормальний режим роботи як самого настроюваного стабілізатора, так і його складових елементів, а також про високу якість вихідної напруги стабілізатора Експериментальні дослідження підтвердили працездатність та позитивні якості запропонованого стабілізатора напруги постійного струму Спрацьовування органа індикації виникає при ВИХІДНІЙ напрузі, величина якої на 0,01% відрізняється від номінальної величини, тобто точність спрацьовування органа індикації дорівнює 0,01% При настроюванні партії стабілізаторів (1000 штук) спрацьовування органу індикації в 100% випадках відповідало номінальному значенню вихідної напруги та и високій якості Запропоноване технічне рішення може бути використаним при розробці високоефективних мікроелектронних стабілізаторів постійної напруги 51999 М. Г ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71