RU2472202C1 - Voltage stabiliser - Google Patents
Voltage stabiliser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472202C1 RU2472202C1 RU2011138401/08A RU2011138401A RU2472202C1 RU 2472202 C1 RU2472202 C1 RU 2472202C1 RU 2011138401/08 A RU2011138401/08 A RU 2011138401/08A RU 2011138401 A RU2011138401 A RU 2011138401A RU 2472202 C1 RU2472202 C1 RU 2472202C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- resistor
- transistor
- collector
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.The proposed device relates to electrical engineering and can be used in various devices of power supply of electronic equipment.
Известны стабилизаторы постоянного напряжения с защитой по а.с. 928325, G05F 1/58 и а.с. 1173398, G05F 1/569, обеспечивающие запуск и защиту от короткого замыкания на выходе. Недостатком стабилизаторов является увеличение нестабильности выходного напряжения при изменении входного напряжения.Known DC stabilizers with protection on.with. 928325, G05F 1/58 and A.S. 1173398,
Известны также стабилизаторы постоянного напряжения а.с. 1272325, G95F 1/569 и а.с.1509851, G05F 1/569, обеспечивающие запуск без ухудшений выходных параметров.Also known are DC stabilizers A.S. 1272325, G95F 1/569 and A.S. 1509851,
Недостатком этих стабилизаторов является наличие сравнительно большого количества элементов, выполняющих только функцию запуска.The disadvantage of these stabilizers is the presence of a relatively large number of elements that perform only the start function.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения по а.с. 1423991, G05F 1/569, принятый за прототип.Closest to the technical nature of the proposed one is a voltage stabilizer as. 1423991,
Схема стабилизатора-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:The stabilizer prototype is shown in figure 1, where it is indicated:
1 - составной элемент;1 - component;
2 - источник опорного напряжения;2 - voltage reference source;
3 - выходной конденсатор;3 - output capacitor;
4 - делитель выходного напряжения;4 - output voltage divider;
5 - первый каскад усилителя рассогласования;5 - the first stage of the amplifier mismatch;
6 - разделительный диод;6 - separation diode;
7 - коллекторный резистор;7 - collector resistor;
8 - транзистор второго каскада усилителя рассогласования;8 - transistor of the second stage of the amplifier mismatch;
9 - транзистор первого каскада усилителя рассогласования;9 - transistor of the first stage of the amplifier mismatch;
10 - стабилитрон;10 - zener diode;
11 - резистор;11 - resistor;
12 - силовой транзистор составного регулирующего элемента;12 - power transistor of the composite control element;
13 - согласующий транзистор составного регулирующего элемента;13 - matching transistor of the composite regulatory element;
14 - резистор источника опорного напряжения;14 - resistor of the reference voltage source;
15 - стабилитрон источника опорного напряжения;15 - a zener diode of a reference voltage source;
16 - резистор делителя напряжения;16 - resistor of the voltage divider;
17 - диод управляющего напряжения;17 - diode control voltage;
18 - резистор управляющего напряжения.18 - resistor control voltage.
Стабилизатор-прототип содержит включенный последовательно в силовую шину составной регулирующий элемент 1, источник опорного напряжения 2, подключенный параллельно входным выводам, выходной конденсатор 3, включенный параллельно выходным выводам, делитель выходного напряжения 4, выход которого подключен к входу первого каскада усилителя рассогласования 5, подключенного выходом через разделительный диод 6 к коллекторном резистору 7 и к эмиттеру транзистора второго каскада усилителя рассогласования 8, база которого соединена с выходом источника опорного напряжения 2, а коллектор подключен к составному регулирующему элементу 1.The prototype stabilizer comprises a
Первый каскад усилителя рассогласования 5 содержит транзистор 9, эмиттер которого подключен к стабилитрону 10 и резистору 11. При этом база транзистора 9 используется как входной вывод первого каскада усилителя рассогласования 5, коллектор - как его выходной вывод, а свободные выводы стабилитрона 10 и резистора 11 - как его питающие выводы. Составной регулирующий элемент 1 содержит силовой транзистор 12 и согласующий транзистор 13. Источник опорного напряжения 2 содержит резистор 14, стабилитрон 15 и делитель напряжения 16, вывод которого является выходом источника опорного напряжения 2. Кроме того, выход делителя напряжения 16 может являться точкой приложения управляющего напряжения Uупр, с помощью которого можно дистанционно управлять включением стабилизатора через диод 17 и резистор 18.The first stage of the
Стабилизатор-прототип работает следующим образом.The prototype stabilizer works as follows.
При подаче на вход стабилизатора входного напряжения на выходе источника 2 появляется стабильное напряжение, которое, поступая на базу транзистора второго каскада усилителя рассогласования 8, открывает его, а тот, в свою очередь, открывает составной регулирующий элемент 1. При этом через регулирующий элемент 1 начинает протекать ток, заряжая выходной конденсатор 3. Поскольку в момент заряда конденсатора 3 выходное напряжение мало, напряжение на выходе делителя 4 недостаточно для того, чтобы открылся транзистор 9 первого каскада усилителя рассогласования 5, поэтому разделительный диод 6 находится в закрытом состоянии. Транзистор 8 оказывается развязанным от каскада 5, то есть транзистор 8 находится в это время в режиме генератора стабильного тока, а составной регулирующий элемент 1 работает как усилитель стабильного тока с коэффициентом усиления по току, равным произведению коэффициентов передачи по току транзисторов, составляющих регулирующий элемент 1. Следовательно, до момента времени, когда выходное напряжение стабилизатора достигнет уровня, достаточного для открывания транзистора 9, выходной конденсатор 3 заряжается стабилизированным током открытого составного регулирующего элемента 1. При этом исключено недопустимое скачкообразное изменение тока при заряде конденсатора 3 в период включения стабилизатора-прототипа, и исключается возможность перегрузки регулирующего элемента 1. При заряде конденсатора 3 до уровня, близкого к номинальному значению выходного напряжения, стабилизатор переходит в режим стабилизации выходного напряжения: вступает в работу первый каскад усилителя рассогласования 5, который в зависимости от уровня напряжения на выходе делителя выходного напряжения 4 через разделительный диод 6, перешедший в проводящее состояние, изменяет напряжение на коллекторном резисторе 7. При этом изменяется напряжение на базо-эмиттерном переходе транзистора 8, а следовательно, изменяется его коллекторный ток и напряжение на составном регулирующем элементе 1, компенсируя изменившееся выходное напряжение.When applying an input voltage stabilizer to the input of the source 2 output, a stable voltage appears, which, entering the base of the transistor of the second stage of the
При коротком замыкании в нагрузке усилитель рассогласования на транзисторе 9 отключается, после чего первый каскад 5 на работу транзистора 8 влияния не оказывает, и транзистор 8 переходит в режим генератора стабильного тока. Это означает, что ток регулирующего элемента 1 стабилизируется и не превышает заданного значения.When a short circuit in the load, the mismatch amplifier on the
Недостатком стабилизатора-прототипа является то, что при коротком замыкании на выходе регулирующий элемент работает в линейном режиме, то есть переходит в режим стабилизации тока. Мощность рассеяния регулирующего элемента в этом режиме обычно превышает мощность рассеяния в рабочем режиме, поэтому замыкание приводит к выходу из строя регулирующего элемента. Кроме того, при большой выходной мощности, ток и мощность короткого замыкания достигают значительных величин, что ограничивает область его применения.The disadvantage of the prototype stabilizer is that in case of a short circuit at the output, the control element operates in a linear mode, that is, it switches to the current stabilization mode. The power dissipation of the regulating element in this mode usually exceeds the power dissipation in the operating mode, so the circuit leads to failure of the regulating element. In addition, with a large output power, the current and short-circuit power reach significant values, which limits its scope.
Задача - повышение надежности стабилизатора.The task is to increase the reliability of the stabilizer.
Для решения поставленной задачи в стабилизаторе, содержащем составной регулирующий элемент, последовательно включенный в силовую шину, источник опорного напряжения, подключенный параллельно входным выводам, включенные параллельно выходным выводам выходной конденсатор и делитель выходного напряжения, выходом подключенный к базе транзистора первого каскада усилителя рассогласования, эмиттер которого подключен к первым выводам резистора и стабилитрона, второй вывод резистора подключен к общему выводу, второй вывод стабилитрона - к выходному выводу, а коллектор через разделительный диод - к коллекторному резистору и к эмиттеру транзистора второго каскада усилителя рассогласования, база которого через резистор подключена к выходу источника опорного напряжения, а коллектор - к управляющему входу регулирующего элемента, а также резистор и диод, согласно изобретению введен защитный транзистор того же типа проводимости, что и регулирующий транзистор, эмиттерно-коллекторный переход защитного транзистора шунтирует стабилитрон источника опорного напряжения, а база через последовательно соединенные резистор и диод подключена к выходному выводу.To solve the problem, in a stabilizer containing a composite control element connected in series to the power bus, a reference voltage source connected in parallel with the input terminals, an output capacitor and an output voltage divider connected in parallel with the output terminals, the output connected to the base of the transistor of the first stage of the mismatch amplifier, the emitter of which connected to the first terminals of the resistor and the zener diode, the second terminal of the resistor is connected to the common terminal, the second terminal of the zener diode - to you to the output terminal, and the collector through the diode to the collector resistor and to the emitter of the transistor of the second stage of the mismatch amplifier, the base of which is connected through the resistor to the output of the reference voltage source, and the collector to the control input of the regulating element, as well as the resistor and diode, according to the invention protective transistor of the same type of conductivity as the regulating transistor, the emitter-collector junction of the protective transistor shunts the zener diode of the reference voltage source, and the base through a resistor and a diode connected in series to the output terminal.
Схема предлагаемого стабилизатора напряжения приведена на фиг.2, где обозначено:The scheme of the proposed voltage stabilizer is shown in figure 2, where it is indicated:
1 - составной регулирующий элемент;1 - composite regulatory element;
2 - источник опорного напряжения;2 - voltage reference source;
3 - выходной конденсатор;3 - output capacitor;
4 - делитель выходного напряжения;4 - output voltage divider;
5 - первый каскад усилителя рассогласования;5 - the first stage of the amplifier mismatch;
6 - разделительный диод;6 - separation diode;
7 - коллекторный резистор;7 - collector resistor;
8 - транзистор второго каскада усилителя рассогласования;8 - transistor of the second stage of the amplifier mismatch;
9 - транзистор первого каскада усилителя рассогласования;9 - transistor of the first stage of the amplifier mismatch;
10 - стабилитрон первого каскада усилителя рассогласования;10 - zener diode of the first stage of the amplifier mismatch;
11 - резистор первого каскада усилителя рассогласования;11 - resistor of the first stage of the amplifier mismatch;
12 - силовой транзистор составного регулирующего;12 - power transistor compound regulating;
13 - согласующий транзистор составного регулирующего элемента;13 - matching transistor of the composite regulatory element;
14, 16 - первый и второй резисторы источника опорного напряжения;14, 16 - the first and second resistors of the reference voltage source;
15 - стабилитрон источника опорного напряжения;15 - a zener diode of a reference voltage source;
17 - диод;17 - diode;
18 - резистор;18 - resistor;
19 - защитный транзистор.19 - protective transistor.
Предлагаемый стабилизатор напряжения содержит включенный последовательно в силовую шину составной регулирующий элемент 1, состоящий из силового 12 и согласующего 13 транзисторов, источник опорного напряжения 2, включенный параллельно входным выводам, состоящий из первого 14 и второго 16 резисторов и стабилитрона 15, а также подключенные параллельно выходным выводам выходной конденсатор 3 и делитель выходного напряжения 4, выходом подсоединенный к базе транзистора 9 первого каскада усилителя рассогласования 5, эмиттер которого подключен к первым выводам резистора 11 и стабилитрона 10, второй вывод резистора 11 подключен к общему выводу, второй вывод стабилитрона 10 - к выходному выводу, а коллектор транзистора 9 через разделительный диод 6 - к коллекторному резистору 7 и к эмиттеру транзистора второго каскада усилителя рассогласования 8, база которого через резистор 16 подключена к выходу источника опорного напряжения 2, а коллектор - к управляющему входу регулирующего элемента 1, кроме того, эмиттерно-коллекторный переход защитного резистора 19 шунтирует стабилитрон 15 источника опорного напряжения 2, а база через последовательно соединенные резистор 18 и диод 17 подключена к выходному выводу.The proposed voltage stabilizer contains a composite control element 1 connected in series in the power bus, consisting of power 12 and matching 13 transistors, a voltage reference 2 connected in parallel with the input terminals, consisting of the first 14 and second 16 resistors and a zener diode 15, as well as connected in parallel with the output the output capacitor 3 and the output voltage divider 4, the output connected to the base of the transistor 9 of the first stage of the mismatch amplifier 5, the emitter of which is connected to to the first terminals of the resistor 11 and the zener diode 10, the second terminal of the resistor 11 is connected to the common terminal, the second terminal of the zener diode 10 to the output terminal, and the collector of the transistor 9 through the diode 6 to the collector resistor 7 and to the emitter of the transistor of the second stage of the mismatch amplifier 8, base which through a resistor 16 is connected to the output of the reference voltage source 2, and the collector to the control input of the regulatory element 1, in addition, the emitter-collector junction of the protective resistor 19 shunts the zener diode 15 of the support source voltage 2, and the base through a series-connected resistor 18 and diode 17 is connected to the output terminal.
Предлагаемый стабилизатор напряжения работает следующим образом.The proposed voltage stabilizer operates as follows.
При подаче на вход стабилизатора входного напряжения на выходе источника 2 появляется стабильное напряжение, которое, поступая на базу транзистора 8 второго каскада усилителя рассогласования, открывает его, а тот, в свою очередь, открывает составной регулирующий элемент 1. При этом через регулирующий элемент 1 начинает протекать ток, заряжая выходной конденсатор 3. Поскольку в момент заряда конденсатора 3 выходное напряжение мало, напряжение на выходе делителя 4 недостаточно для того, чтобы открылся транзистор 9 первого каскада усилителя рассогласования 5, поэтому разделительный диод 6 находится в закрытом состоянии. Транзистор 8 оказывается развязанным от каскада 5, то есть транзистор 8 находится в это время в режиме генератора стабильного тока, а составной регулирующий элемент 1 работает как усилитель стабильного тока с коэффициентом усиления по току, равным произведению коэффициентов передачи по току транзисторов 12 и 13, составляющих регулирующий элемент 1. Следовательно, до момента времени, когда выходное напряжение стабилизатора достигнет уровня, достаточного для открывания транзистора 9, выходной конденсатор 3 заряжается стабилизированным током открытого составного регулирующего элемента 1. При этом исключено недопустимое скачкообразное изменение тока при заряде конденсатора 3 в период включения стабилизатора, и исключается возможность перегрузки регулирующего элемента 1. При заряде конденсатора 3 до уровня близкого к номинальному значению выходного напряжения стабилизатор переходит в режим стабилизации выходного напряжения: вступает в работу первый каскад усилителя рассогласования 5, который в зависимости от уровня напряжения на выходе делителя выходного напряжения 4 изменяет напряжение на коллекторном резисторе 7 через разделительный диод 6, перешедший в открытое состояние. При этом изменяется напряжение на базо-эмиттерном переходе транзистора 8, а следовательно, изменяется его коллекторный ток и напряжение на составном регулирующем элементе 1, компенсируя изменившееся выходное напряжение.When applying an input voltage to the input of the stabilizer, a stable voltage appears at the output of source 2, which, entering the base of the
При коротком замыкании на выходе стабилизатора усилитель рассогласования на транзисторе 9 закрывается, при этом катод диода 17 соединяется с общим выводом, вследствие этого защитный транзистор 19 открывается и своим эмиттерно-коллекторным переходом шунтирует стабилитрон 15 источника опорного напряжения 2, транзистор 8 второго каскада усилителя рассогласования закрывается, что приводит к полному закрытию регулирующего элемента 1, а значит, ток регулирующего элемента 1 практически равен нулю, в то время как в прототипе через регулирующий элемент 1 протекает ток, определяемый источником тока на транзисторе 8 и источником опорного напряжения 2. После устранения короткого замыкания стабилизатор автоматически запускается, и происходит аналогичный процесс ограничения тока через регулирующий элемент 1, как и при подаче входного напряжения. При включении стабилизатора на заранее короткозамкнутую нагрузку, открытое состояние транзистора 19 исключает возможность включения стабилизатора и, следовательно, прохождения через регулирующий элемент 1 броска тока.In case of a short circuit at the output of the stabilizer, the mismatch amplifier on the
Таким образом, предлагаемый стабилизатор напряжения позволяет значительно снизить мощность рассеяния регулирующего элемента 1 в режиме короткого замыкания путем полного его запирания, тем самым расширить область применения устройства.Thus, the proposed voltage stabilizer can significantly reduce the dissipation power of the regulating
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011138401/08A RU2472202C1 (en) | 2011-09-19 | 2011-09-19 | Voltage stabiliser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011138401/08A RU2472202C1 (en) | 2011-09-19 | 2011-09-19 | Voltage stabiliser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2472202C1 true RU2472202C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011138401/08A RU2472202C1 (en) | 2011-09-19 | 2011-09-19 | Voltage stabiliser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2472202C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797044C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Voltage stabilizer |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1423991A1 (en) * | 1987-02-19 | 1988-09-15 | Киевский Завод Электронных Вычислительных И Управляющих Машин - Головное Предприятие Киевского Производственного Объединения "Электронмаш" Им.В.И.Ленина | Voltage stabilizer |
RU2286592C1 (en) * | 2005-07-12 | 2006-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Constant voltage stabilizer |
US20080074096A1 (en) * | 2004-07-20 | 2008-03-27 | Ricoh Company, Ltd. | Switching regulator, power supply circuit and secondary cell charging circuit including the same |
RU2360274C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-06-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Direct voltage stabiliser |
-
2011
- 2011-09-19 RU RU2011138401/08A patent/RU2472202C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1423991A1 (en) * | 1987-02-19 | 1988-09-15 | Киевский Завод Электронных Вычислительных И Управляющих Машин - Головное Предприятие Киевского Производственного Объединения "Электронмаш" Им.В.И.Ленина | Voltage stabilizer |
US20080074096A1 (en) * | 2004-07-20 | 2008-03-27 | Ricoh Company, Ltd. | Switching regulator, power supply circuit and secondary cell charging circuit including the same |
RU2286592C1 (en) * | 2005-07-12 | 2006-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Constant voltage stabilizer |
RU2360274C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-06-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Direct voltage stabiliser |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2797044C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-05-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Voltage stabilizer |
RU2797324C1 (en) * | 2023-03-10 | 2023-06-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Voltage stabilizer |
RU2798488C1 (en) * | 2023-03-16 | 2023-06-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Voltage stabilizer |
RU2798492C1 (en) * | 2023-03-22 | 2023-06-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Voltage stabilizer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109327131B (en) | Current-limiting switch circuit and switching power supply device | |
US20120062198A1 (en) | Regulator and dc/dc converter | |
US9496781B2 (en) | Soft start circuit for switching converter and associated soft start method | |
US9645593B2 (en) | Voltage regulator | |
KR20060126393A (en) | Creating additional phase margin in the open loop gain of a negative feedback amplifier system | |
WO2003100939A2 (en) | Ultracapacitor balancing circuit | |
US10797689B2 (en) | Over-voltage clamp circuit | |
US20160036432A1 (en) | Wide input range, low output voltage power supply | |
TWI488022B (en) | Scalable maximum power point tracking controllers and associated methods | |
TW201223100A (en) | Converter circuits, controllers and methods for controlling converter | |
US20130063110A1 (en) | Fast startup algorithm for low noise power management | |
US20130200873A1 (en) | Methods and Apparatuses for a Soft-Start Function with Auto-Disable | |
US20150263616A1 (en) | Dc/dc converter | |
US20160049808A1 (en) | Battery charging and discharging of single switch and control method therefor | |
JP2010110148A (en) | Power supply device | |
US9374007B2 (en) | DC/DC converter | |
TW201916561A (en) | Power converter, power converting system, and power converter control method | |
US20190372383A1 (en) | Charging device | |
RU2472202C1 (en) | Voltage stabiliser | |
JP2009294883A (en) | Series regulator and electronic equipment | |
RU2339072C1 (en) | Lowering stabiliser | |
RU2672669C2 (en) | Device for obtaining direct current in load supply circuit (versions) | |
TW201432404A (en) | Voltage regulator circuit | |
US9088148B2 (en) | Protection circuit for central processing unit | |
JP2013102603A (en) | Semiconductor device and switching regulator using the same |