Стабилизатор напряжения постоянного тока

Стабилизатор напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

i ц 65ОО66

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со:еа в«ееетиих

Социалистических респуелии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.04.76 (21) 2347831/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М Кл

G 05F 1j58

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.316. 722.1 (088.8) оо делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Калинин, В. П. Коробочкин, А. И. Пономаренко и Ю, Г. Калинин

Государственный научно-исследовательский и проектный институт по обогащению руд цветных металлов <Казмеханобр» (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания стабилизированным напряжением радиоэлектронных приборов и средств автоматики.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с самозащитой от перегрузок и короткого замыкания, содержащий регулирующий транзистор, один или несколько вспомогательных транзисторов различного типа проводимости, усилитель постоянного тока, источник эталонного напряжения и делители входного и выходного напряжения (1).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора, например, р — и — р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р — и — р типа, коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора и — р — и типа, усилительный транзистор р — и — р типа, коллектор которого через резистор соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напряжения — с эмиттером выходного транзистора, и делитель на пряжения (2).

Недостатком известных стабилизаторов является низкий коэффициент стабилиза5 ции.

Целью изобретения является повышение коэффициента стабилизации стабилизатора.

Для этого в стабилсизатор напряжения

10 постоянного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора, например, р — и — р типа,,включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласую15 щего транзистора р — и — р типа, коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора и — р — и типа, усилительный транзистор р — и — р типа, 20 коллектор которого через резистор соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напряжения — с эмиттером выходного транзистора, и делитель напряжения, в ста25 билизатор введены три стабилизирующих каскада, при этом первый из них выполнен на полевом транзисторе с обратной связью по току и включен между положительной шиной стабилизатора и промежуточным выводом источника опорного напряжения, 650066 состоящего из двух последова1ельно В!.люченных стабилитронов, второй токостаб I.2Hзирующий каскад выполнен на половoil транзисторе с обратной связью по току и вкл!очен между полозките;!!ной шщьзй стабилизатора и эмиттером усилительного транзистора, база которого соединена с выходом дсл1!те !я HaiipH IceiiHH, ВклlоченнОГО в цепь истока полсвого транзистора llcpBQго токостабилизирующего каскада, третий токостабилизирующий каскад вьшолнен !1а биполярном транзисторе и — р — и типа с резистором в цепи эмиттера и источником смешения на диоде и включеii между коллектором промежуточного согласующего транзистора и базой входного согла : ющего транзистора, эмиттер которо-îс:о,единсн с эмиттсром транзистора третьего токостабилизирующего каскада, причем база;ранзистора третьего токостабилизирующего каскада через ограничительный резистор соединена с истоком полевого транзистора второго токостабилизирующего каскада.

Принципиальная электрическая схс ii a стабилизатора напряжения постоянного тока представлена на чертеже.

Стабилизатор содерзкит составной pei i лирующий транзистор, состоящий нз:вы:.одного транзн тора 1 р — и — p i HH2, Вк:!!оченпого В î.рнцательную шину стаои..нзаTGP2 п1зомезкУточноГО сОГл2СУющеГО 11зсlнзистора р — n — р тина 2, коллектор которого через резистор 3 соединен с ко !лектором транзистора 1, B> одного согласующегo транзистора 4 и — р — n ти па, усилительный транзистор 5 р — и — р типа, коллектор которого соединен с базой входного согласующего транзистора 4, эмиттер через источник опорного напряжения на стабилитронах 6, 7 (диодах) — с эмиттером выход— ного транзистора 1, а база — с Выходоз! делителя выходного напряжения на резисторе 8, включенном в цепь истока нолевого транзистора 9 первого такостабилизирующего каскада, сток которого соединен с промежуточным выходом источ-IHK2 опорного нгпрязкения, а затвор — с обп ей шиной, второй то коста билизир ующий каскад на полевом транзисторе 10, затвор которого соединен с общей шиной, сток — с эмиттером усилительного транзистора 5, 2 исток через резистор 11 с общей шиной, и через органичительный резистор 12 — с 02зой транзистора 13 n — р — n типа третьего токостабилизирующего каскада, эмиттер которого соединен с эмиттером входного согласующего транзистора 4 и через резистор 14 — с коллектором промежу Точного согласующего транзистора 2 и с выходом источника смещения на диоде 15, включенном между базой транзистора 13 и коллектором транзистора 2, кнопку 16 отключения нагрузки, полевой транзистор 17, включенный между эмиттером транзистора

1 и базой транзистора 2.

Стабилизатор напряжения постоянного тока работает следующим ооразом.

11îñëå включения входпого напрязкения нагрузка кратковременно отключается с помощью кнопки 16 и I2 выходе стасилизатора появляется напряжение, величина котсрого может регулироваться резистором

8. Изменение величины выходного напря:кения передается через опорные диоды 6, 7 (стабилитроны) в эмиттер усилительного транзистора 5, усиливается им, а также транзисторами !3, 4 и в противофазс подается в базовую цепь транзистора 4,,восстанавливая заданное значение Выходного напряжения. С изменением тока нагрузки напряжение, пропорциональное его:величине, шгимастся с токоизмерительного резистора

3 и подается через диод 15, делитель на резисторах 11, 12, в исток транзистора 10, затеи усиленное транзисторами 10, 5, 13, 4 напрязкение в противофазе подается на управляющий электрод транзистора 2 регулирующего элемента, компенсируя изменение выходного напряжения, обусловленное изменением тока нагрузки.

Выходное напряжение стабилизатора постояннОГО т01.2, ii2 le!inc нан11!Iжения Н2 Токоизмерительном резисторе 3, Вследствие B л!гчения тока нагрузки, не будет близим к разности входного и выходного наHðÿ>êåHHH. При дальнейшем снижении соп1зот!!Вленн!1 нагр зкн Выходное coilpoTHB ление стабилизатора сильно увеличивается, поскольку транзисторы регулирующего элемента близки к состоянию насыщения, выходное напряжение стабилизатора начинает уменьшаться, а ток нагрузки изменяется незначительно. После снижения величины выходного напряжения меньше суммарного напряжения стабилизации опорных диодов 6, 7 ток через последние, а также через токостабилизирующнй каскад на транзисторе 9 резко падает, транзистор

5 закрывается, закрывая транзисторы 13, 4, 2, 1 и стабилизатор переходит во второе устойчивое закрытое состояние.

В этом состоянии транзистор 5 заперт, так как база его подключена к выходу стабилизатора через большое сопротивление опорного диода, а к общей шине стабилизатора через много меньшее сопротивление резистора 8. Кроме того, в режиме короткого замыкания переходы эмиттер— база транзисторов 2 и 4 шунтируются соответственно транзисторами 17 и 13. Для перевода устройства в рабочее состояние необходимо кратковременно отключить нагрузку с помощью кнопки 16 или через резистор и нормально разомкнутую кнопку кратковременно подать входное напряжение на выход стабилизатора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве включение в эмиттер усилительного транзистора 5 токостабилизирующего каскада на полярном транзисторе 10, соеди650066 ненного истоком с делителем входного напряжения, а стоком — через последовательно включенные опорные диоды с выходом стабилизатора дает возможность исключить влияние величины выходного напряжения на величину тока опорных диодов и одновременно уменьшить зависимость выходного напряжения от величины тока нагрузки на рабочем участке нагрузочной характеристики, расширить диапазон регулировки выходного напряжения, повысить:коэффициент стабилизации, снизить выходное сопротивление и одновременно эффективно подавить,пульсации входного напряжения. Применение регулируемого источника опорного напряжения на .полярном транзисторе, подключенного через опорный диод к выходу стабилизатора, также способствует расширению пределов плавной регулировки величины выходного напряжения и защите стабилизатора от перегрузок и коротких замыканий, питание коллектора транзистора 5 от транзистора противоположного типа проводимости 13, выполняющего функции стабилизатора тока и динамической нагрузки, устраняет дестабилизирующее влияние источника входного напряжения на усилитель ошибки, а эмиттерная связь транзистора

13 с транзистором 4 через резистор 14 способствует снижению величины тока короткого замыкания и выходного сопротивления. Повышению коэффициента усиления и снижению величины тока короткого замыкания способствует также транзистор 17.

Смещение входной характеристики усилительного транзистора, обусловленное изменением температуры, может быть в значительной степени скомпенсировано путем

|выбора режима работы полярных транзисторов 9, 10, поскольку температурный коэффициент тока стока последних определяется положением рабочей точки на стокозатворной характеристике и в области малых напряжений исток — затвор имеет знак, противоположный температурному дрейфу усилительного транзистора.

Стабилизатор прост в настройке, некритичен к параметрам составляющих егоэлементо в, легко обеспечивает коэффициент стабилизации и коэффициент подавления пульсаций, равный нескольким тысячам, при выходном сопротивлении, близком к нулю и токе короткого замыкания несколько миллиампер, может быть использован в качестве источника питания электронных устройств и полезен при проектировании

55 стабилизаторов в интегральном исполнении.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора, например, р — и — р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р — и — р типа, коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора и — р — и типа, усилительный транзистор р — и — р типа, коллектор которого соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напряжения — с эмиттером выходного транзистора и делитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации, в стабилизатор введены три токостабилизирующих каскада, при этом первый из них выполнен на полевом транзисторе с обратной связью по току и включен между положительной шинои стабилизатора и промежуточным выходом источника опорного напряжения, состоящего из двух последовательно включенных стабилитронов, второй токостабилизирующий каскад выполнен на полевом транзисторе с обратной связью по току:и включен между положительной шиной стабилизатора и эмиттером усилительного транзистора, база которого соединена с выходом делителя напряжения, включенного в цепь истока полевого транзистора первого токостабилизирующего каскада, третий токостабилизирующий каскад выполнен на биполярном транзисторе и — р — и типа с резистором в цепи эмиттера и:источником смещения на диоде и включен между коллектором промежуточного согласующего транзистора и базой входного согласующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером транзистора третьего токостабилнзирующего каскада, причем база транзистора третьего токостабилизирующего каскада через ограничительный резистор соединена с истоком полевого транзистора второго токостабилизирующего каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А вторское свидетельство СССР № 497569, кл. G 05F 1/58, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 475610, кл. G 05F 1/58, 1975.

650066

Составитель Л. Мордвинкина

Техред А. Камышникова Корректор Е. Хмелева

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 2714/16 Изд. ¹ 165 Тираж 1014 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2