СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H02M5/00 

Предложен стабилизатор напряжения для питания узлов миниатюрного радиоприемника.

К таким стабилизаторам предъявляются повышенные требования по экономичности.

Очень малое потребление тока для собственных нужд имеет стабилизатор [1] в котором опорный элемент состоит из полевого транзистора и резистора, включенного в цепь истока, а в качестве усилительного элемента используется операционный усилитель с малым токопотреблением (микромощный). Однако из-за того, что к выходу стабилизатора подключен эмиттер регулирующего транзистора, этот стабилизатор нормально работает только при разности между входным и выходным напряжением более 1,2 В. Снизить минимально допустимую разность напряжений позволяет подключение к выходу стабилизатора коллектора регулирующего транзистора [2] Все известные схемы стабилизаторов с выходом по коллектору содержат стабилитрон, который потребляет значительный ток 3 мА и более.

Цель изобретения повышение экономичности стабилизатора и приемника в целом путем одновременного уменьшения собственного потребления тока и минимально допустимой разности между входным и выходным напряжениями.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе, содержащем делитель выходного напряжения, опорный, усилительный и регулирующий элементы, опорный элемент состоит из полевого транзистора и резистора, включенного в цепь истока, в качестве регулирующего элемента используется транзистор, эмиттер которого подключен к источнику питания, коллектор к выходу стабилизатора, а в качестве усилительного элемента микромощный операционный усилитель, вход которого соединен с опорным элементом и с делителем выходного напряжения, выход этого усилителя подключен к общему проводу источника питания, непосредственно или через дополнительно введенный элемент, например диод, а вывод питания операционного усилителя подключен к базе регулирующего транзистора. Еще один диод включен либо в цепь опорного элемента, либо в плечо делителя выходного напряжения.

Сопоставительный анализ с устройствами [1] и [2] показывает, что предлагаемое схемное решение отличается способом подключения усилителя к базе регулирующего транзистора, а именно с базой соединен вывод, служащий для подачи напряжения питания, тогда как сам усилитель включен в режим короткого замыкания. Таким образом, это решение обладает новизной.

Указанное отличие существенно, так как упрощает согласование усилителя с регулирующим транзистором и повышает экономичность устройства.

На чертеже дан один из вариантов принципиальной схемы стабилизатора напряжения, в таблице перечень элементов.

Стабилизатор содержит опорный элемент, состоящий из полевого транзистора 1 и резистора 2 в цепи истока, делитель выходного напряжения 3, 4 с термокомпенсирующим диодом 5, усилительный элемент на микросхеме 6 и регулирующий транзистор 7. Источник питания (батарея) подключается к выводам 8, 9, а выходное напряжение снимается с выводов 9, 10. Выход усилителя подключен к общему проводу через диод 11. Резистор 12 задает режим работы микросхемы 6. Элементы 13 и 14 необходимы для надежной работы устройства.

Стабилизатор обеспечивает выходное напряжение 6,0 В при токе 0.30 мА. Минимально допустимая разность между входным и выходным напряжениями 0,3 В. Собственное потребление тока составляет 0,2 мА. Коэффициент стабилизации при изменении входного напряжения от 6,4 до 10 В не менее 900, выходное сопротивление не более 0,15 Ом.

Полевой транзистор 1 работает в режиме микротока, поэтому напряжение на резисторе 2 почти равно напряжению отсечки. Оно используется в качестве опорного, и с ним сравнивается часть выходного напряжения, снимаемая с резистора 3. Напряжение ошибки (разность) усиливается микросхемой 6 и преобразуется ею в выходной ток, протекающий по диоду 11. Этот же ток протекает по цепи питания усилителя (вывод 04 микросхемы 6) через цепь базы регулирующего транзистора 7.

Температурный коэффициент напряжения отсечки, как отмечено в [1] составляет примерно +2 МВ на градус, в то время как температурный коэффициент напряжения на p-n-переходе, как известно, отрицателен: -2 мВ на градус. Поэтому диод 5 обеспечивает компенсацию влияния температуры на выходное напряжение. При этом (в отличие от схемы [1]) подбор режима транзистора 1 с увеличением потребляемого им тока не требуется.

Другой вариант включения термокомпенсирующего диода последовательно с резистором 2, но после точки соединения этого резистора с затвором транзистора 1. Оба варианта примерно равноценны.

Включение диода 11 вызвано особенностями операционного усилителя КР140УД1208. Этого диода может не быть.

Предлагаемый стабилизатор отличается простотой и экономичностью при высоких электрических параметрах. Он обеспечивает хорошую развязку между усилителем мощности звуковой частоты, с одной стороны, и остальными узлами приемника, подключенными к выходу стабилизатора, с другой стороны, в частности, гетеродином. Приемник работает нормально при глубокой разрядке батареи питания.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к стабилизаторам напряжения для питания узлов миниатюрного радиоприемника. Стабилизатор содержит делитель выходного напряжения на резисторах 3,4, опорный элемент, состоящий из полевого транзистора 1 и резистора 2, включенного в цепь истока, регулирующий элемент на базе транзистора 7, усилительный элемент на базе микромощного операционного усилителя 6. 4 з. п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий опорный элемент, состоящий из полевого транзистора и резистора, включенного в цепь истока полевого транзистора, регулирующий элемент, выполненный в виде транзистора, эмиттер которого подключен к источнику питания, коллектор к выходу стабилизатора, усилительный элемент, выполненный в виде операционного усилителя, один вход которого соединен с выходом опорного элемента, другой вход с выходом делителя выходного напряжения, отличающийся тем, что выход операционного усилителя соединен с общим проводом стабилизатора, один вывод питания операционного усилителя подключен к базе регулирующего транзистора, а другой к общему проводу стабилизатора. 2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что выход операционного усилителя соединен с общим проводом стабилизатора непосредственно. 3. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что выход операционного усилителя соединен с общим проводом через диод. 4. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что последовательно с опорным элементом со стороны резистора включен диод. 5. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что одно из плеч делителя напряжения выполнено в виде резистора и диода.