СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТОКА Российский патент 1994 года по МПК G05F1/613 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания.

Известен стабилизатор тока, содержащий две ветви, каждая из которых содержит по два транзистора, включенных в цепь последовательно. Две ветви соединяются между собой входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с базами транзисторов ветвей, содержащих, кроме транзисторов, последовательно включенные сопротивления [1].

Недостатком известного устройства является низкий КПД, так как в качестве эталонного напряжения используется величина, снимаемая с одного из резисторов достаточно высокого сопротивления при малом токе нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности является стабилизатор постоянного тока, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный между собой шиной и первым выводом эталонного резистивного элемента, измерительно-усилительный элемент на усилителе постоянного тока, выходом соединенном с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, нагрузочный элемент [2].

Недостатком известного устройства является низкий КПД, так как эталонное напряжение должно быть достаточно велико, особенно это сказывается при значительных токах нагрузки и низковольтном выходе.

Целью изобретения является повышение КПД стабилизатора путем резкого уменьшения величины эталонного сопротивления и напряжения на нем.

Цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного потребляемого тока, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный между общей шиной и первым выводом эталонного резистивного элемента, измерительно-усилительный элемент на усилителе постоянного тока, выходом соединенном с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, нагрузочный резистор, введена сборка из трех однотипных транзисторов с резисторами в коллекторных цепях, свободными выводами подключенными к общей шине, эталонный резистивный элемент выполнен на двух последовательно соединенных резисторах, свободный вывод первого из которых использован в качестве второго вывода эталонного резистивного элемента и подключен к точке соединения вывода для подключения источника постоянного питающего напряжения с эмиттером первого транзистора сборки, точка соединения резисторов эталонного резистивного элемента подключена к эмиттеру второго транзистора сборки, свободный вывод второго резистора эталонного резистивного элемента использован в качестве первого вывода эталонного резистивного элемента и соединен с эмиттером третьего транзистора сборки и с одним из выводов для подключения нагрузки, другой вывод для подключения нагрузки соединен с общей шиной, а усилитель постоянного тока выполнен на несимметричном дифференциальном усилителе, один из входов которого подключен к коллектору первого транзистора сборки, а другой - к коллектору третьего транзистора сборки, при этом базы всех транзисторов и коллектор второго транзистора сборки соединены между собой.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что устройство отличается наличием новых блоков с их связями с остальными узлами и элементами схемы. Таким образом оно является новым, так как оно не известно из уровня техники.

Сравнение описываемого устройства с другими техническими решениями показывает, что при введении новых узлов с указанными связями с остальными элементами появляются новые свойства, такие как улучшенные энергетические характеристики, в частности повышенный КПД. Это позволяет сделать вывод о том, что техническое решение имеет изобретательский уровень.

На чертеже представлена схема стабилизатора постоянного потребляемого тока.

Стабилизатор содержит эталонный резистивный элемент, выполненный на двух последовательно соединенных резисторах 1 и 2, свободный вывод резистора 1 использован в качестве второго вывода эталонного резистивного элемента и подключен к одному из выводов источника постоянного питающего напряжения, свободный вывод резистора 2 - к одному из выводов транзисторного регулирующего элемента 3 и нагрузки 4, вторые выводы которых подключены к общей шине, усилитель постоянного тока выполнен на несимметричном дифференциальном усилителе на транзисторах 5 и 6, соединенных эмиттерами между собой и через резистор 7 подключенных к точке соединения резистора 2 и нагрузки 4. В коллекторе транзистора 5 установлен резистор 8, являющийся выходом усилителя и управляющим входом для регулирующего элемента 3. Входы дифференциального усилителя подключены к транзисторной сборке 9 из трех однотипных транзисторов 10 - 12, причем один вход подключен к коллектору первого транзистора 10 сборки, другой - к коллектору третьего транзистора 12, базы всех трех транзисторов соединены между собой, коллекторы каждого из транзисторов подключены соответственно к резисторам 13 - 15, свободные выводы которых соединены с общей шиной.

Устройство работает следующим образом. В качестве источника опорного напряжения используется напряжение на резисторе 13, в качестве изменяющегося сигнала - напряжение на резисторе 15. Оба эти напряжения подаются на дифференциальные входы усилителя постоянного тока на транзисторах 5 и 6. При увеличении тока нагрузки увеличивается напряжение на эталонном резистивном элементе, т.е. на его частях-резисторах 1 и 2, увеличивается напряжение на резисторе 15, при этом увеличивается напряжение и на резисторе 13.

Увеличение входного сигнала транзистора 6 ведет к увеличению тока коллектора через него, т.е. к уменьшению тока через транзистор 5, напряжение на элементе 8 уменьшается. Так как оно является напряжением входного сигнала регулирующего элемента 3, то сопротивление коллектор-эмиттер его увеличивается, ток через регулирующий элемент уменьшается, компенсируя первоначальное увеличение тока через эталонный элемент 1 - 2.

При уменьшении тока стабилизации устройство работает в противофазе с описанным выше. При этом на каждом из резисторов эталонное напряжение в рабочем режиме не превышает 10 - 15 мВ, в то время как минимальный уровень входного сигнала для биполярных транзисторов в усилительном режиме составляет 200 и более мВ.

Таким образом, описываемое устройство обладает значительно более высоким КПД по сравнению с прототипом и, кроме того, обеспечивает непосредственную передачу входного напряжения на выход практически без искажений, т. е. в пределах коэффициента стабилизации по напряжению даже для низковольтных нагрузок.

Область использования: в источниках электропитания. Сущность: устройство содержит эталонный резистивный элемент на резисторах, регулирующий элемент, подключенный к выходным выводам, усилитель постоянного тока на транзисторах, включенных по схеме несимметричного дифференциального усилителя, и транзисторную сборку на однотипных транзисторах с резисторами в коллекторных цепях. Устройство обладает высоким КПД и малыми искажениями. 1 ил.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТОКА, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный между общей шиной и первым выводом эталонного резистивного элемента, измерительно-усилительный элемент на усилителе постоянного тока, выходом соединенном с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, нагрузочный элемент, отличающийся тем, что в него введена сборка из трех однотипных транзисторов с резисторами в коллекторных цепях, свободными выводами подключенными к общей шине, эталонный резистивный элемент выполнен на двух последовательно включенных резисторах, свободный вывод первого из которых использован в качестве второго вывода эталонного резистивного элемента и подключен к точке соединения вывода для подключения источника постоянного питающего напряжения с эмиттером первого транзистора сборки, точка соединения резисторов эталонного резистивного элемента подключена к эмиттеру второго транзистора сборки, свободный вывод второго резистора эталонного резистивного элемента использован в качестве первого вывода эталонного резистивного элемента и соединен с эмиттером третьего транзистора сборки и с одним из выводов для подключения нагрузки, другой вывод для подключения нагрузки соединен с общей шиной, а усилитель постоянного тока выполнен на несимметричном дифференциальном усилителе, один из входов которого подключен к коллектору первого транзистора сборки, а другой - к коллектору третьего транзистора сборки, при этом базы всех транзисторов и коллекторов второго транзистора сборки соединены между собой.