Стабилизатор напряжения постоянного тока

Стабилизатор напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскид

Социалистических

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ («)896608 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. р5,80 (21) 2917941/24-07 (51)М. Кл з

G 05 F 1/56 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070182 Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 07. 01. 82 (53) УДК 621. 316 .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Анисимов, М.В.,Капитонов, Н.H. Прокопенко, Ю.М. Соколов и A.Â. Лещук

Ленинградский ордена Ленина электротехнический::

/ институт им. В.И. Ульянова (Ленина) и Шахч(инекий технологический институт / (71) Заявители (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может л ыть использовано в .схемах вторичных источников питания.

Известны схемы непрерывных стабилизаторов постоянного напряжения последовательного типа, содержащие регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования и источники опорного напряжения и тока, связанные со входом стабилизатора (1).

Один из недостатков таких стабилизаторов — сравнительно невысокий коэффициент стабилизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу регулирующего элемента и выходной клемме, источник опорного тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента и выходом усилителя сигнала рассогласования, а вход — с входной клеммой и входом регулирующего элементаф источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя и который включает в себя первый стабилитрон,подключенный к базе токостабилизирующего транзистора и через первый диод соединенный со вторым стабилитроном, делитель выходного эталонного напряжения, включенный между общей шиной и эмиттером токостабилизирующего транзистора, управляемыи стабилизатор тока,который выполнен на двух транзисторах, резисторе и диоде, где коллектор первого транзистора подключен к первому стабилитрону, его эмиттер соединен с коллектором второго транзистора и

-через резистор подключен к входной

15 клемме, база первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, à база второго транзистора соединена с управляющим входом источника опорного тока и через второй диод

20 соединена с входной клеммой, к которой одним концом подсоединен токозадающий двухполюсник 1 2 ).

Недостатком указанного устройства

25 является невысокий коэффициент стабилизации, что обусловлено сравнительно высокой нестабильностью выходного напряжения опорного источника при изменении напряжения на входе

Зр стабилизатора.

896608

Цель изобретения — повышение коэффициента стабилизации стабилизатора постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается введением в источник опорного напряжения двух дополнительных транзисторов, причем база первого дополнительного транзистора соединена с первым стабилитроном, его эмиттер через введенный дополнительный резистор соединен с общей шиной, а коллектор подключен к эмиттеру второго транзистора управляемого стабилизатором тока, эмиттер второго дополнительного транзистора подключен к коллектору токостабилизирующего транзистора, коллектор этого дополнительного транзистора соединен с базой второго транзистора, управляемого стабилизатора тока, а база через введенный элемент опорного напряжения соединена со вторым стабилитроном и через токозадающий двухполюсник подключена к входной клемме.

На фиг. 1 приведена схема стабилизатора напряжения постоянного тока; на фиг. 2 — эквивалентная схема источника опорного напряжения стабилизатора, необходимая для расчета. параметров устройства.

Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит регулирующий элемент 1, выход которого соединен с первым входом усилителя 2 сигнала рассогласования. Выход усилителя 2 соединен с управляющим входом.регулирующего элемента 1 и выходом источника 3 опорного тока. Второй вход усилителя 2 подключен к выходу ис- точника 4 опорного напряжения. Источник 4 опорного напряжения включает в себя первый стабилитрон 5, подключенный к базе токостабилизирующего транзистора б и через первый диод 7 соединенный со вторым стабилитроном

8, делитель 9 выходного эталонного напряжения, включенный между общей шиной и эмиттером транзистора б, управляемый стабилизатор 10 тока.

Коллектор первого транзистора 11 стабилизатора 10 тока подключен к стабилитрону 5, его эмиттер соединен с резистором 12 и коллектором второго транзистора 13. База транзистора 11 подключена к эмиттеру транзистора 13, а база транзистора

13 соединена со входом источника 3 опорного -,îêà и через второй диод

14 соединена с резистором 12 и силовым входом регулирующего элемента 1.

База первого дополнительного транзистора 15 источника 4 соединена с базой транзистора б, эмиттер транзистора 15 чере- дополнительный резистор 16 соединен с общей шиной,а его коллектор подключен к эмиттеру транзистора 13. Эмиттер второго дополнительного транзистора 17 подключен к коллектор транзистора б, коллектор транзистора 17 соединен с базой транзистора 13, а база транзистора 17 через введенный элемент

18 опорного напряжения соединена со .стабилитроном 8 и через токозадающий двухполюсник 19 подключена к входной клемме. Выход регулирующего элемента 1 подключен к выходной клемме.

Устройство работает следующим образом.

Источник 4 опорного напряжения стабилизатора (фиг.1) имеет более высокую стабильность выходного напря>кения U b, от изменения входного напряжения U „по сравнению с источником опорного напряжения известного стабилизатора, что и обусловливает повышенный коэффициент стабилизации предлагаемого стабилизатора. Действительно, коэффициент стабилизации

20 К стабилизатора напряжения при ст

R> = const определяется соотношением

К &0йж, U4 = К, Ь (3)

Ы U „cT()A Ъ

45 является составляющей коэффициента стабилизации, обусловленной нестабильностью выходного напряжения 0 источника 4 опорного напряжения при

50 изменении входного напряжения U ;

К = "- - коэффициент стает оп 0 л бильности источника опорного напряжения при изменении напряжения на

55 входе стабилизатора.

Из соотношений (2) и (3) следует, что при большом петлевом усилении стабилизатора (KcT co ) коэффициент стабилизации К ограничен ко40 нечным значением коэ4>фициента стабильности К источника опорного ст о1> напряжения.

В источник 4 опорного напряжения стабилизатора (фиг.1) введены КсТ

65 этого источника. Эквивалентная схеbU вх рь х

AUSbN Sx где ЬU и и U — приращения наех Sb>x пря>кений на входе и выходе стабилизатора;

U u U — постоянные уроввыи ни напряжения на входе и выходе стабилизатора.

Коэффициент К содержит две сосст

1 1 1 (2) ст етл ст

К где К вЂ” составляющая коэффициенст та стабилизации, обусловленная ко40 нечностью петлевого стабилизатора и неидеальностью регулирующего элемента 1 и источника 3 опорного тока;

896608

hU ex» его ац1 у(4) 15

50 где Ю „ - коэффициент передачи по току транзистора 13 для схемы с общей базой;

К - коэффициент передачи делителя 9 (Кд <1) .

Из соотношения (4) видно, что коэффициент К о„ для источника 4 может достигать очень больших величин (К 10 ) .

В источнике опорного напряжения известного стабилизатора нет цепей do компенсации выходной проводимости п-р-и транзисторов, осуществляется только частичная компенсация выходной проводимости р-и-р транзистора, поэтому коэффициент стабильности 4 5

55 ма источника .4 (фиг.2) включает КЬ, элл, К 1 H rKS „— СОПРОтивления закрытых коллекторных переходов транзисторов 6,11,15 и 17; и А - дифференциальное сопротивление стабилитрона 5. Диод 7 в схеме отсутствует, поскольку он открыт только в момент запуска стабилизатора.

Основная причина нестабильности источника 4 от изменения напряжения U — конечное значение дифферен- циального сопротивления стабилитрона 5 (R*»100 Ом для полупроводниковых стабилизаторов) .Предположим, что напряжение на входе и"точника (фиг.2) изменяется на величину h.us .

На эту же величину изменяются напряжения коллектор-база транзисторов

11, 15 и. 17. При этом через сопро кр текут

15 . О токи 1лл )1, 1„. Ток i1 транзис- 20 тора 15 поступает в цепь эмиттера и коллектора транзистора 13 и далее передается в цепь эмиттера и коллектора транзистора 11; при этом в цепи базы транзистора 15 происхо- р5 дит его компенсация, т.е. в стабилитрон 5 идет только незначительная часть этого тока. Аналогичным образом ток ), Л транзистора 11 поступает в эмиттер и коллектор транзистора 13, эмиттер транзистора 11 и далее возвращается в коллектор транзистора 11, где компенсируется.

ToR л транзистора 17 компенсируется, но он не поступает в стабилитрон 5 и не создает нестабильности. Ток транзистора 6 также компенсируется и поступает в стабилитрон

5, но этот ток ничножно мал, поскольку при изменении входного напряжения 0йКнапряжение коллектор-ба- 40 за транзистора 6 практически не изменяется.

Можно показать, что коэффициент стабильности источника 4 стабилизатора (фиг.1) определяется прибли- 45 женным соотношением

К ст on этого источника (К т „: 1-3 ° 104) в 10-100 раз меньше, чем для опорного источника предлагаемого стабилизатора.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения имеет в 10-100 раз более высокий коэффициент стабилизации по сравнению с известным стабилизатором,что обусловлено повышенной стабильностью

его источника опорного напряжения от изменения выходного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу регулирующего элемента и выходной клемме, источник опорного тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента и выходом усилителя сигнала рассогласования, а вход с входной клеммой и входом регулирующего элемента, источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя и который включает в себя первый стабилит-. рон, подключенный к базе токостабилизирующего транзистора и через первый диод соединенный со вторым стабилитроном, делиТель выходного эталонного напряжения, включенный между общей шиной и эмиттером токостабилизирующего транзистора, управляе лый стабилизатор тока, который выполнен на двух транзисторах, резисторе и диоде, где коллектор первого транзистора подключен к первому стабилитрону, его эмиттер соединен с коллектором второго транзистора и через резистор подключен к входной клемме, база первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, а база второго транзистора соединена с управляющим входом .источника опорного тока и через второй диод соединена с входной клеммой, к которой одним концом подключен токозадающий двухполюсник, о т л ич а ю шийся тем,что, с целью повышения коэффициента стабилизации, в источник опорного напряжения введены два дополнительных транзистора, причем база первого соединена с первым стабилитроном, его э литтер через введенный дополнительный резистор соединен с общей шиной, а коллектор подключен к эмиттеру второго транзистора управляемого стабилизатора тока, эмиттер второго дополнительного транзистора подключен к коллектору токостабилизирующего транзистора, коллектор этого дополнительного транзистора соединен с базой второго транзистора управляемого стабилиза896608 тора тока, а база через введенный элемент опорного напряжения соединена со вторым стабилитроном и через токоэадающий двухполюсник подключена к входной клемме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ Р 3922596,кл. 323-4.

2. Linear integrated circuit.

Data Book, 1978, 19, р, 273,fig. 123.

896608

Эх

Фиг.

Составитель В. Соловьев

Техред Т. Маточка Корректор О. Билак

Редактор И. Михеева

Филиал IIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 11698/37 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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