197454. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés visszahajló tipusú, rövidzárvédelemmel elátott, polaritásfüggetlen stabilizált egyenfeszültségű tápegységek előállítására
3 197454 4 A találmány tárgya áramköri elrendezés visszahajló típusú, rövidzárvédelemmel ellátott, polaritásfüggetlen, stabilizált egyenfeszültségű tápegységek előállítására, amely előnyösen elektronikus berendezésekben, műszerekben alkalmazható. Elektronikus, soros áteresztő tranzisztoros, visszahajló típusú (FOLD-BACK) áramkörrel ellátott egyenfeszültségű tápegységeknél általánosan elterjedt az a megoldás, amelynél a visszahajló hatást végrehajtó elem - átlalában tranzisztor - egy ellenállás osztóról van vezérelve. Az osztó egyik vége a nemstabilizált bemenöfeszültségre, másik vége pedig az áramérzékelő ellenállásra (szokásos jelöléssel Rsc) kapcsolódik. Az osztó ellenállásainak közös pontjáról vezérlik a visszahajlást vezérlő tranzisztor bázisát. Egy ilyen technikai szintet képviselő megoldást ismertet pl. a Fairchild cég .Voltage Regulator Handbook" c. kiadvány 3-49 oldalén a 3-64 c. ábrán. Ennek a megoldásnak az a hiányossága, hogy terhelésoldali rövidzár esetén a rövidzárási áram a stabilizálatlan bemeneti feszültség függvényében változik, s igy a visszahajló típusú rövidzárási áram korrekt méretezése a bemeneti feszültség széles tartományban nem lehetséges. Ennek következtében a visszahajló típusú rövidzárási áram értéke megnő és ez gyakran az áramköri elemek túlmelegedéséhez vezet. A találmány célul tűzte ki az ismert megoldás hiányosságainak megszüntetését és olyan áramköri elrendezés létrehozásét, amely visszahajló típusú rövidzárvédelemmel ellátott, polaritásfüggetlen, stabilizált egyenfeszültségű tápegységek létrehozását teszi lehetővé, amelynél a rövidzár korlátlan ideig fenntartható, s a .normál állapotú" működésbe történő visszaállás megbízhatóan jön létre. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy ha a bemeneti feszültséget egy stabilizált feszültségforrással stabilizáljuk, s a stabilizált bemeneti feszültséget bemeneti osztón keresztül visszahajlási vezérlő erősítőre csatlakoztatjuk, továbbá a hibajel erősítőt az általánosan használt két vezérlő bemenetén kívül a kimeneti feszültségről egyik táplálási pontján keresztül is vezéreljük, amelyet, valamint a híbajel erősítő kimenetét szintén a visszahajlást vezérlő erősítőre csatlakoztatunk, akkor visszahajló típusú rövidzárvédelemmel ellátott, polaritásfüggetlen, stabilizált egyenfeszültségek létrehozására szolgáló áramköri elrendezés valósítható meg. A találmány tárgya tehát áramköri elrendezés visszahajló típusú, rövidzárvédelemmel ellátott, polaritásfüggetlen, stabilizált egyenfeszültségű tápegységek előállításéra, amelynek visszahajló hatást végrehajtó elemének másik bemenete bemeneti feszültség másik pontjára, egyik bemenete feszültségszint áttevő eszköz kimenetére, kimenete áramérzékelő ellenálláson keresztül kimeneti feszültség másik pontjára és kimeneti osztó másik bemenetére csatlakozik. A kimeneti osztó kimenete hibajel erősítő invertáló bemenetére, a hibajel erősítő neminvertáló bemenetére a referencia feszültségforrás kimenete, a feszültségszint áttevő eszköz bemenete visszahajlást vezérlő erősítő kimenetére van kötve. A hibajel erősítő egyik táplálási pontja a referencia feszültségforrás bemenete, a k meneti osztó egyik bemenete a bemeneti feszültség és a kimeneti feszültség közösített, egyik pontjára kapcsolódik. Az áramköri elrendezés jellemző, hogy a visszahajló hatást végrehajtó elem kimenete és az áramérzékelő elem közős pontja bemeneti osztó másik bemenetére, a bemeneti osztó egyik bemenete stabilizált feszültségforrás kimenetére, kímenete a viszszahajlást vezérlő erősítő másik bemenetére van kötve. A viszszahajlást vezérló erősítő egyik bemenete a hibajel erősítő másik táplálási pontjára és a kimeneti feszültség másik pontjára, a hibajel erősít ő kimenete a feszültségszint áttevő eszköz bemenetére és a visszahajlást vezérlő erősítő kimenetére, a stabilizált feszültségforrás egyik bemenete a bemeneti feszültség egyik pontjára, másik bemenete a bemeneti feszültség másik pontjára csatlakozik. Az ismert és a találmány szerinti megoldást részletesebben rajzok alapján ismertetjük, amelyek a következők: az 1. ábra a technikai szintet képviselő Fairchild cég megoldását, a 2. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezést, a 3. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés pozitív kimeneti feszültség előállítására szolgáló meg valósítását ábrázolja. Az 1. ábrán a technikai szintet képviselő Fairchild cég megoldása látható, amelynél másadik, harmadik, negyedik Qz, Qs, Q« tranzisztorok együtt a mA 723 típusszámú IC résiét képezik. Ennél az áramkörnél a negyedik Qí tranzisztor a visszahajló hatást végrehajtó elem, az első Qi tranzisztor pedig kiakadást gátló eszközként szolgál, melynek első, negyedik, harmadik RIA, R4A, R3A ellenállásból álló osztóját a nem stabilizált Vin be neneti pontról táplálják. Ugyancsak ugyanerről a Vin bemeneti pontról kap táplálást az első, második RIA, R2A ellenállás, valamint az Rsc áramérzékelő ellenállás is. Az első, második RIA, R2A ellenállás és az Rsc áramérzékelő ellenállás feladata, hogy a negyedik Q4 tranzisztort a nyitás közelébe hozza, mivel a bemeneti feszültség stabilizálatlan jellegéből adódóan a küszöbfeszültség fi ggvénye a bemeneti feszültség ingadozásán ik. Az első Qi tranzisztorral realizált kíakadésgátló áramkör szintén érzékeny a bemeneti feszültség ingadozásaira. A negyedik R4A ellenállás változtatható, amellyel a hőcsatalás létrehozása érdekében az érzékenység állítható. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
