Регулирующий элемент стабилизатора

Регулирующий элемент стабилизатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.Ф

А,,::ф ф; я у;

В (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.1179 (21) 2863604/24-07 (51)М. КЛ.

Н 02 М 1/00//

G 05 Е 1/56 с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет

СССР ио аслам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 3009.81. Бюллетень ЙЯ 36

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК 621. 316, . 722. 1 (088. 8) (72) Авторы . изобретения

В.И. Анисимов, М.В. Капитонов, Н.Н. Про опенко и Ю.М. Соколов

1 с

Ленинградский ордена Ленина электротехн ческий--ннетнзут.=---- им. В. И. Ульянова (Ленина) и р)ахтинский технологический институт (71) Заявители (54) РЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ СТАБИЛИЗАТОРА

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в схемах стабилизаторов напряжения и тока.

Известны регулирующие элементы (РЭ) стабилизаторов тока и напряжения, выполненные на составных транзисторах (1), (2) и (3).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулирующий элемент стабилизатора, содержащий силовой транзистор, база которого соединена с эмиттером .согласующего транзистора,. входной транзистор, эмиттер которого подключен к базе согласующего транзистора, и токостабилизирующий каскад, состоящий из токостабилизирующего транзистора, база которого подключена к коллектору. согласующего транзистора, а эмиттер через резистор соединен с коллектором силового транзистора, и источника опорного напряжения, включенного между коллекторами силового и согласующего транзисторов (3) °

Йедостатком известных . устройств является их сравнительно низкое внутреннее сопротивление, что снижает область их применения.

Известный регулирующий элемент .может быть представлен эквивалентным трехполюсником, параметры которого определяются параметрами входящих в него элементов. Рассматривая базу входного транзистора известного РЭ как базу эквивалентного трехполюсника (транзистора), можно показать, что при холостом ходу в цепи эмиттера

его силового транзистора внутреннее сопротивление РЭ не превышает величи ны

-1 и Ч4+Ч i (<) где У вЂ” проводимость коллектор-база

15 . токостабилизирующего транзистора при включении по схеме с общей базой1

У вЂ” проводимость коллектор-база входного транзистора при

20 включении по схеме с общей базой, Так как в большинстве случаев

У "У1а1 МОм, то из (1) следует, что внутреннее сопротивление известного

25 РЭ не превышает 500 кОм. Обычно этого недостаточно для построения высококачественных генераторов тока (ГТ), выполненных, например, по схеме с глубокой отрицательной .обратной

30 связью. Действительно, для базовой

868944, схемы ГТ выходное сопротивление определяется формулой

Rãò R ) (2) где R . .— внутреннее сопротивление

1 регулирующего элемента в режиме холостого хода эмиттерной цепи.

Таким образом, недостаточно высо<ое значенйе сопротивления известного устройства ограничивает его применение.

Цель изобретения — расширение области применения регулирующего эле мента путем повышения его внутреннего сопротивления °

Поставленная цель достигается тем, что в регулирующем элементе стабилизатора коллектор токостабилизирующего транзистора соединен с базой согласующего транзистора, а коллектор входного транзистора подключен к эмиттеру силового транзистора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема регулирующего элемента стабилизатора; на фиг..

2 — один из вариантов этой схемы; на фиг ° 3 — эквивалентная схема РЭ.

Устройство (фиг. 1) содержит силовой 1 и согласующий 2 транзисторы, между коллекторами которых включен источник 3 опорного напряжения. База транзистора 1 соединена с эмиттером транзистора 2 ° К коллектору транзистора 2 подключена база токостабилизирующего транзистора 4. Между коллектором транзистора 1 и эмиттером транзистора 4 включен резистор 5.

Коллектор транзистора 4 соединен с базой транзистора 2 и эмиттером входного транзистора 6. Коллектор транзистора б подключен к эмиттеру транзистора 1. Предлагаемое устройство является по существу трехполюсником (составным транзистором), узел 7 которого эквивалентен коллектору, узел 8 †. базе, а узел .9 — эмиттеру.

В качестве транзисторов 1 и 2 могут использоваться составные транзисторы.

В схеме (фиг. 2 ) согласующий транзистор включает транзисторы 10 и 11. В частном случае надлежащий режим по току транзистора 11 устанавливается резистором 12.

Эквивалентная схема регулирующего элемента (фиг. 1), на основе которой рассчитывается внутреннее сопротивление РЭ, приведена на фиг. 3. Эта схема включает в себя проводимости коллектор-база У,У и У1 соответствующих транзисторов 4, 2 и 1 и упрощенную эквивалентную схему транзистора б, содержащую зависимый генератор тока а 1-эь и Узлы Эь, Бь и К6 где 6-ьй1 — коэффициент передачи тока эмиттера. Генератор тока 1 ц„ устанавливает статический режим Pэ. Так как сопротивление резистора 5 выбирается весьма большим, в схеме (фиг. 3) он замещен генератором постоянного тока.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Предположим, что напряжение на узле 7 регулирующего элемента изменилось на величину Us„, . При этом потечет ток через сопротивление коллектор-база транзистора 1 (R, = /У„), который компенсируется по цепи: эмит-! тер и коллектор транзистора 2, источник 3 опорного напряжения, узел 7.

Потекут также токи через сопротивления коллектор-база транзисторов 2 и 4 (R< = /У, R4 = У>

Для доказательства преимуществ предлагаемого устройства достаточно

;щ убедиться, что его внутреннее сопротивление

R„ »Ó<+ „+ У,,) " (3)

Рассмотрйм эквивалентную схему (фиг. 3) и найдем отношение

2S

"Sbi„

Согласно определению расчет У„ следует выполнять при холостом ходу в эмиттерной цепи транзистора 1. На

30 схеме (фиг. 3) этот режим создается генератором тока I< который имеет большое внутреннее сопротивление.

Для наглядности изложения транзистор б в схеме (фиг. 3) заменен простейшей эквивалентной схемой.

В устройстве основное влияние на

У, оказывают проводимости коллекторбаза транзисторов 1, 2 и 4, действие которых (фиг. 3) моделируется элементами У,, У1 и У, .

4() Из рассмотрения фиг. 1 и фиг. 3 следует, что все приращение U b,„ прикладывается к переходам коллекторбаза транзисторов 1, 2 и 4. Поэтому токи через элементы У„, У и У4 равны

45 () ЬЬг 4.

U9bix q г цвыч у . (7)

С другой стороны на основе первого закона Кирхгофа

"вь„="g =(""1ъ)"эе=(" "ь)(14+" + "слй2

Преобразуя (8) с учетом (5) — (7), находим

=1" +" )(" 4"ь)"9ых+ "Ф (<

Последним слагаемым в уравнении (10) можно пренебречь, так как ф() 1У. (-с(-1)(14-+ 1)<С - g «14 (1 )

Следовательно, вых="выЛ" "»(("(4) (" )(" ) (("

Таким образом, (<-

Риг. 1

Сравнивая (13) и (1)ф можно убедиться, что в предлагаемом устройстве внутреннее сопротивление в 10-100 раз выше, чем в известном РЭ. Физически это можно объяснить еще и тем, что в предлагаемом объекте имеется слабая положительная обратная связь, которая повышает R:,.

Экспериментальные исследования известной и предлагаемой схем показывают, что при введении новых связей согласно формулы изобретения R„ повышается с 500-1000 кОм до 90-100 МОм, Это позволяет выполнять на основе предлагаемого устройства более высококачественные стабилизаторы тока.

Дополнительным достоинством предлагаемого РЭ является более высокое, чем у известного входное сопротивление по цепи базы транзистора 6. Кроме этого, он имеет более высокий коэффициент передачи тока из узла 9 20 к узлу 7 при коротком замыкании в цепи узла 8.

В общем случае в качестве силового и согласующего транзисторов могут использоваться составные транзисторы (фиг. 2). При этом пути прохождения . компенсирующих токов (фиг. 3) не изменяются и величина R„ регулирующего элемента остается весьма высокой.

Формула изобретения 30

Регулирующий элемент стабилизатора, содержащий силовой транзистор, база которого соединена с эмиттером согласующего транзистора, входнойтранзистор, эмиттер которого подключен к базе согласующего транзистора, и токостабилизирующий каскад, состоящий иэ токостабилиэирующего транзистора, база которого подключена к коллектору согласующего транзистора, а эмиттер через резистор соединен с коллектором силового транзистора, и источника опорного напряжения, включенного между коллекторами силового и согласующего транзисторов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения регулирующего элемента путем повышения его внутреннего сопротивления, коллектор токостабилизирующего трайзистора соединен с базой согласующего транзистора, а коллектор входного транзистора подключен к эмиттеру силового транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Векслер Г.М. и Штильман В.И.

Транзисторные сглаживающие фильтры.

М., Энергия™, 1979, с. 116-117, рис. 5-3.

2. Патент США е 3536986,,кл.323-4>

1975.

3 ° Авторское свидетельство СССР

Р 637798, кл. G 05 F 1/56, 1978.

868944

Составитель С. Ситко

Редактор Ю. Ковач Техред Л,Пекарь Корректор О.

О. Билак

Заказ 8350/80 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4