Интегральный стабилизатор постоянного напряжения

Интегральный стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ

« 652544

V х е о) ой (""

Союз Советских

Социалмстимеских

Республмк (61) Дополнительное н аат. сзиа-ву (22) Заявлено 29.11.76(21) 2426048/24-07 (51) М. Кл с присоединением заявки ¹

Съ 05 Р 1/56

Геоударотееииый комитет

СССР оо делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано15.03.793юллетень №10 (53) УДК621.316..722.1 (088.8) Дата опубликования описания 18.03.79 (72) Автор изобретения

А. Н. Яковлев (71) Заявитель (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цепях питания различной радиоэлектронной аппаратуры.

Известны интегральные стабилизаторы постоянного напряжения (lj и (2).

Первое из известных устройств содержит регулирующий элемент и орган управления, включающий опорный элемент, выполненный в виде термокомпенсированного усилителя (11. Недостатком такого устройства является невысокий коэффициент стабилизации.

Второе из известеых устройств (2j, являющееся наиболее близким техническим решением к предложенному, содержит регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, цепь отрицательной обратной связи, входом подключенную к выходным выводам, а выходом— к одному из входов для сравнения к дру гому входу которого подключен опорный элемент, выполненный в виде термоком- пенсируюшего усилителя, выход узла сравнения соединен с управляющим входом регулирующего элемента, и независимый генератор тока.

Недостатком этого устройства является низкий коэффициент стабилизации при малых напряжениях питания.

Целью изобретения является повышение коэффициента стабилизации при малых напряжениях питания.

Поставленная цель достигается тем, что в интегральном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирук>щий элемент, включенный в одну из силовых шин, цепь отрицательной обратной связи, входом подключенную к выходным выводам, а выходом к одному из входов узла сравнения, к другому входу которого подключен опорный элемент, выполненный в виде термокомпенсированного усилителя, выход узла сравнения соединен

Ф с управляющим входом регулирующего элемента, и независимый генератор гока, последний выполнен в виде умножающего токового повторителя, вход которого

652544 соединен с выходными выводами через введенный дополнительно усилитель и с коллектором дополнительно введенного транзистора с заземленным эмиттером, база которого подлючена ко входу термокомпенсированного усилителя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема стабилизатора; на фиг. 2— модель термокомпенсированного усилителя из двух нелинейных элементов; на фиг. 3вольт-амперные характеристики составных частей опорного элемента.

Стабилизатор содержит (фиг 1) регулирующий элемент 1, цепь 2 отрицательной обратной связи, узел сравнения

3, опорный элемент на базе термокомпенсированного усилителя 4, умножающий токовый повторитель 5, транзистор 6 и усилитель 7 дополнительной о1рицательной связи, транзисторы 8, 9 термокомленсированного усилителя, Е„- источник питания, 10 - контрольная точка.

Узел сравнения 3 и цепь 2 отрицательной обратной связи обеспечивают автоматическое управление регулирующим элементом 1 таким образом, что выходное напряжение стабилизатора является функцией опорного и не зависит от вели- чины напряжения питания, т.е. оно явля ется жестко связанным с отсчетным (опорным) напряжением U » которое подается на один из входов узла сравнения. Поэтому стабильность термокомпенсированного усилителя (ТКУ) прежде и более всего определяет стабильность выходного напряжения стабилизатора. Термокомпенсированный усилитель 4 при вполне допустимом пренебрежении базовыми токами транзисторов 8 и 6 (фиг. 1) между точкой 1Î и "землей может быть представлен двуыя независимыми нелинейными элементами (фиг. 2).

Первый нелинейный элемент (НЗ) 11 отображает вольт-ампэрная характеристика (BAX) первого каскада ТКУ (практически это ВАХ последовательного соединения диода и сопротивления), а второй нелинейный элемент 12 — ВАХ второго и третьего каскадов ТКУ (ВАХ, близкая к экспоненте),. На фиг. 3 указанные

BAX показаны кривыми 13 и 14 соответственно. BAX НЭ 12 учитывает также ток нагрузки. Теперь предположим, что между Е„и точкой 1О (фиг. 2) встроен генератор тока 15, величина тока которого жестко связана с током. 1 Н3 11, т.е. 1 . = fl Т„1, где h - положительное число, обязательно большее единицы

/ (если 11 (l, система уверенно будет

"скатываться" к нулевым значениям токов). Тогда баланс токов (первый закон

Кирхгофа) в точке 10 будет выражаться

5 условием I = I (п - 3 ). Графичес12. 1 кое решение этого условия показано на фиг. 3 пересечением кривых „3 и 11 (П-1) в точке 16. Как видно из фиг. 3, напряжение U „ðàâíîâecíîãî, устойчивого состояния вообще не зависит от напряже. ния источника питания, а определяется только ВАХ нелинейных элементов и коэффициентом И, т.е. такая система теоретически абсолютно стабильна по

E и (Kст ор) Отци ие коэффициента Kñò оТ теоретического значения будет определяться качеством генератора тока 15, т.е. величиной его динамического сопротивления (которое велико) относительно динамического сопротивления ТКУ (которое мало). Практическая реализация этой системы (фиг. 1) обеспечивается с помощью транзистора 6 и токового повторителя 5.

Схема работает следующим образом.

Транзисторы 6 и 9 в совокупности со.ставляют TOKDBbiO повторитель, поэтому коллекторный ток транзистора 6 равен коллекторному току транзистора 9 (т.е. току через НЭ ll на фиг. 2). Qaлее, TBK KBK коллекторный ток транзистора 6 является входным током токового повторителя 6, который выполнен с умножением (удвоением — на фиг. 1}, то на выходе последнего будет умноженное

35 значение этого тока, а поскольку выходным элементом токового повторителя является генератор тока, система со. гласно фиг. 2 является полностью реали, зованной в принципиальной схеме на фиг. 1.

Однако, если оставить систему в таком виде, т.е. без усилителя 7, то нельзя точно быть уверенным, что на выходе будет необходимое 0©т . В самом деле, в начальный момент (когда включают

45 напряжение питания) U© "- О, поэтому коллекторнь1й ток (и, ) транзистора 9 равен нулю, поэтому j "-О, выходной ток токового повторителя равен нулю, 50

0оп =О и т.д., словом, обычный результат действия, получившийся в результате введения новых элементов положительной обратной связи, т.е. второе устойчивое состояние системы. Для уверенного включения, т.е. для однозначной органи. зации рабочей точки 16 (фиг. 3) и придания схеме качества хорошей помехоустойчивости, вданную схему дополнительно введен усилитель 7, через который

652544 б создается отрицательная обратная связь с выхода стабилизатора.

Схематично действие усилителя следующее.

Если Uo„=O, то О . = O. Тогда выход- 5 ной каскад усилителя включен, а посколь ку ток выходного каскада усилителя 7 является. входным током токового повторителя 5, то это значит, что ТКУ будет запитываться током независимо от того, есть ли коллекторный ток в транзисторе

9. Этот ток вызывает повышение напряжения в точке 10 до U „H включение элементов петли положительной обратной связи через транзистор 6. Одновременно установление 0 „ обеспечивает появле. ние на выходе стабилизатора напряжения

LIc, которое включает первые каскады усилителя 7 и выключает его выходной каскад. Таким образом, после установ-> пения 0 усилитель никак не воздействует на работу элементов организации опо ного напряжения. р

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шило В. Л. Линейные интегральные схемы. М., Советское радио, 1974 с. 200.

2. Стабилизатор С 521.-Каталог

М с оеРесЬ-омс dat a" . Изд-во Per

garcon w гвен 1968-1969, с. 542.

Интегральный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, включенный в . одну из силовых

Формула изобретения шин, цепь отрицательной обратной связи, входом подключенную к выходным выводам, а выходом - к одному из входов узла сравнения, к другому входу которого подключен опорный элемент, выполненный в виде термокомпенсированного усилителя, выход узла сравнения соединен с управляющим входом регулирующего элемента, и независимый генератор тока, отлич ающийся тем,что,с целью повышения коэффициента стабилизации при малых напряжениях питания, независимый генератор тока выполнен в виде умножающего токового,повторителя, вход которого соединен с выходными выводами через введенный дополнительно усилитель и с коллектором дополнительно введенного транзистора с заземленным эмиттером, база которого подключена ко входу термокомпенсированного усилителя.

652544

Составитель С. Чернышева

Редактор Д. Зубов Техред О, Андрейко Корректор С. Патрушева

Заказ 1060/45 Тираж 1014 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Фйлиал ПЙП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4