RU1817076C - Линейный стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

Использование: в источниках электропитани  электро- и радиотехнической аппаратуры . Сущность изобретени : устр-во содержит последовательный транзисторный регулирующий элемент, источник опор- ного напр жени , три резисторных делител  напр жени , операционный усилитель , датчик тока нагрузки, два резистора , и диод, подключенный к одному из входов операционного усилител . Это позволило упростить схему устр-ва, повысить ее надежность, а также повысить стабильность срабатывани  тока защиты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

ел

с

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитани  электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначени .

Цель изобретени  - упрощение узла защиты по току и повышение надежности линейного стабилизатора напр жени  путем уменьшени  кратности (по отношению к номинальному току нагрузки) и повышени  стабильности тока срабатывани  защиты.

На чертеже представлена схема линейного стабилизатора посто нного напр жени .

Линейный стабилизатор посто нного напр жени  содержит включенный в одну из силовых шин транзисторный регулирующий элемент 1, источник опорного напр жени  2, первым выводом подключенный к выходному выводу 3, диод 4, операционный усилитель 5, первый вход которого через первый резистор б подключен ко второму

выводу источника опорного напр жени  2, второй вход - к среднему выводу первого резисторного делител  напр жени  7, первый 8 и второй 9 крайние выводы которого подключены соответственно к выходному выводу 3 и общей шине, а выход операционного усилител  5 подключен к управл ющему входу транзисторного регулирующего элемента 1, а также резисторный датчик тока нагрузки 10, второй резисторный делитель напр жени  11 и второй резистор 12, причем резисторный датчик тока нагрузки 10 включен между выходом регулирующего элемента 1 и выходным выводом 3, второй резисторный делитель напр жени  11 крайними выводами включен между выходом регулирующего элемента 1 и общей шиной, а средним выводом через второй резистор 12 подключен к первому входу операционного усилител  5, при этом диод 4 включен между первым входом операционного усилител  5 и первым резистором 6.

оо vi

о VI

Os

В стабилизатор напр жени  может быть введен третий резисторный делитель напр жени  13, крайними выводами вклю- ценный параллельно датчику тока нагрузки 10, а к его среднему выеоду подключен первый крайний вывод 8 первого резисторного делител  напр жени  7, как показано на чертеже пунктиром.

Дл  повышени  устойчивости в стабилизатор могут быть введены резистор обратной св зи 14 и корректирующий конденсатор 15, причем резистор обратной св зи 14 включен между выходом операционного усилител  5 и общей точкой первого резистора 6 и диода 4, а корректирующий конденсатор 15 - между выходом операционного усилител  5 и его инвертирующим входом.

Линейный стабилизатор посто нного напр жени  работает следующим образом.

При нормальном режиме работы стабилизатора и тока нагрузки, меньшем тока срабатывани  защиты, выходное напр жение операционного усилител  5 имеет опре- деленное положительное значение, регулирующий элемент 1 находитс  в линейном режиме и обеспечивает стабилизацию выходного напр жени . В описываемом стабилизаторе операционный усилитель 5 работает в режиме суммировани  сигналов по инвертирующему входу: опорного напр жени  снимаемого с выхода источника 2, и напр жени , пропорционального сумме выходного напр жени  и напр жени , пропорционального току нагрузки стабилизатора, снимаемого со среднего вывода второго резисторного делител  напр жени  11. Опорное напр жение подаетс  на инвертирующий вход операционного усилител  5 через первый резистор 6 и диод 4, а° напр жение, завис щее от тока нагрузки, - через второй резистор 12. Сопротивление второго резистора 12 выбираетс  в несколько раз больше, чем сопротивление первого резистора 6, поэтому при нормальном режиме работы стабилизатора выходное напр жение операционного усилител  5 определ етс  в основном опорным напр жением.

На неинвертирующий вход операционного усилител  5 подаетс  часть выходного напр жени  с верхнего плеча первого резисторного делител  напр жени  7.

При увеличении тока нагрузки стабилизатора падение напр жени  на датчикетока нагрузки 10 увеличиваетс , напр жение на среднем выводе второго резисторного делител  напр жени  11 относительно выходного вывода 3 также увеличиваетс , потенциал катодз диода 4 повышаетс  и при

токе нагрузки стабилизатора, равном току срабатывани  защиты, диод 4 запираетс . Вследствие этого в момент срабатывани  защиты напр жение на инвертирующем

входе операционного усилител  5 определ етс  падением напр жени  на датчике тока нагрузки 10 и выходным напр жением стабилизатора . При дальнейшем уменьшении сопротивлени  нагрузки разность потенциалоа инвертирующего и неинвертиругащего входов операционного усилител  5 уменьшаетс , выходное напр жение операционного усилител  5 также уменьшаетс , регулирующий элемент 1 подзакрываетс ,

выходное напр жение и ток нагрузки стабилизатора уменьшаютс . При этом соответственно уменьшаетс  напр жение на первом 7 и втором 11 резисторных делител х напр жени , и падение напр жени  на резисторном датчике тока нагрузки 10.

Так как напр жение на инвертирующем входе операционного усилител  5 в этом режиме определ етс  двум  напр жёни ми - падением напр жени  на датчике тока нагрузки 10 и выходным напр жением стабилизатора , а напр жение на неинвертирующем входе операционного усилител  5 пропорционально только выходному напр жени/сстабилизатора , при дальнейшем уменьшении сопротивлени  нагрузки происходит лавинообразный процесс, в результате которого выходное напр жение операционного усилител  5 еще больше уменьшаетс ,

регулирующий элемент 1 практически полностью закрываетс , выходное напр жение и ток нагрузки стабилизатора оказываетс  близким к нулю, однако схема не опрокидываетс  и при незначительном увеличе-,

нии сопротивлени  нагрузки, по сравнению с сопротивлением срабатывани  защиты по току, схема возвращаетс  в исходное состо ние . Опрокидывание схемы стабилизатора предотвращаетс  наличием остаточного

тока.

При подключении первого крайнего вывода 8 первого резисторного делител  напр жени  7 к среднему выводу третьего

резисторного делител  напр жени  13, включенного параллельно датчику тока нагрузки 10, в схеме обеспечиваетс  положительна  обратна  св зь потоку, котора  при нормальном режиме работы стабилизатора

компенсирует отрицательную обратную св зь, обусловленную подачей сигнала, пропорционального току нагрузки, со средней, точки второго резисторного делител  напр жени  11 на инвертирующий вход операционного усилител  5.

. Основной особенностью линейного стабилизатора посто нного напр жени   вл етс  то, что в нем введением нескольких резисторов (без использовани  активных элементов - транзисторов, операционных усилителей и т.д.) обеспечиваетс  защита его элементов от перегрузок по току и коротких замыканий. В описываемом стабилизаторе в качестве активного элемента, на который подаетс  напр жение, пропорциональное току нагрузки, используетс  операционный усилитель цепи обратной св зи по напр жению. Это позволило повысить надежность линейного стабилизатора напр жени  - увеличить врем  наработки на отказ на (15-20)% по сравнению с известными стабилизаторами за счет существенного упрощени  устройства защиты по току и за счет уменьшени  кратности тока срабатывани  защиты (относительно номинального тока нагрузки), а также повышени  стабильности тока срабатывани  защиты.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Линейный стабилизатор посто нного напр жени , содержащий включенный в одну из силовых шин транзисторный регулирующий элемент, источник опорного напр жени , первым выводом подключенный к выходному выводу, диод, операционный усилитель, первый вход которого через первый резистор подключен к второму выводу источника опорного напр жени , второй вход - к среднему выводу первого резисторного делител  напр жени , первый и второй крайние выводы которого подключены соответственно к выходному выводу и общей шине, а выход операционного усилител  подключен к управл ющему входу транзисторного регулирующего элемента , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  надежности путем уменьшени  кратности тока нагрузки и повышени  стабильности срабатывани  тока защиты, в него введены резисторный датчик

   тока нагрузки, второй резисторный делитель напр жени  и второй резистор, причем резисторный датчик тока нагрузки включен между выходом регулирующего элемента и выходным выводом, второй резисторный

   делитель напр жени  крайними выводами включен между выходом регулирующего элемента и o6uieu шиной, а средним выводом через второй резистор подключен к первому входу операционного, усилител ,

   при этом диод включен между первым входом операционного усилител  и первым резистором .
2. 2. Стабилизатор по п. отличающийс  тем, что первый крайний вывод первого резисторного делител  напр жени  подключен к выходному выводу непосредственно .
3. 3. Стабилизатор по п. отличающийс  тем, что первый крайний вывод

   первого резисторного делител  напр жени  подключен к выходному выводу через одно из плеч введенного третьего резисторного делител  напр жени , крайними выводами включенного параллельно резисторному датчику тока нагрузки .