СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК H02M3/137 G05F1/56 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоаппаратуры.

Известны стабилизаторы напряжения (CH), обладающие высоким коэффициентом стабилизации, но имеющие низкую температурную стабильность, высокую сложность и как следствие низкую надежность [1].

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является CH, приведенный в [2].

На фиг. 1 показана схема прототипа, содержащая первый транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, второй транзистор, подключенный эмиттером к второму выводу первого резистора, третий резистор, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором второго транзисторов, третий транзистор, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером третьего транзистора, четвертый транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, а объединенными базой и коллектором к точке соединения базы второго транзистора со вторым выводом четвертого резистора, пятый резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым к точке соединения базы третьего транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, а коллектором к шине питания, шестой транзистор, подключенный коллектором к общей шине, шестой резистор, подключенный первым выводом к точке соединения коллектора первого транзистора с базой шестого транзистора, источник тока, включенный между шиной питания и точкой соединения второго вывода шестого резистора с базой пятого и эмиттером шестого транзисторов.

Недостатками прототипа являются небольшая температурная стабильность при изменении тока нагрузки и высокое выходное сопротивление.

Для повышения температурной стабильности при изменении тока нагрузки и снижения выходного сопротивления в схему прототипа, содержащую первый транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, второй транзистор, подключенный эмиттером к второму выводу первого резистора, третий резистор, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором второго транзисторов, третий транзистор, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером третьего транзистора, четвертый транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, а объединенными базой и коллектором к точке соединения базы второго транзистора со вторым выводом четвертого резистора, пятый резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым к точке соединения базы третьего транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и базой пятого транзистора, шестой транзистор, подключенный базой к коллектору первого транзистора, введены седьмой и восьмой транзисторы, подключенные эмиттерами к шине питания, база седьмого транзистора подключена к точке соединения коллектора пятого транзистора с объединенными базой и коллектором восьмого транзистора, коллектор седьмого транзистора подключен к эмиттеру шестого транзистора, коллектор шестого транзистора подключен к выходной клемме, база шестого транзистора соединена с базой пятого транзистора.

Предлагаемый CH (фиг.2) содержит первый транзистор 1, подключенный эмиттером к общей шине, первый 2 и второй 3 резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, второй транзистор 4, подключенный эмиттером к второму выводу первого резистора, третий резистор 5, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором второго транзисторов, третий транзистор 6, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор 7, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером третьего транзистора, четвертый транзистор 8, подключенный эмиттером к общей шине, а объединенными базой и коллектором к точке соединения базы второго транзистора со вторым выводом четвертого резистора, пятый резистор 9, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым к точке соединения базы третьего транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый транзистор 10, подключенный эмиттером к выходной клемме, шестой транзистор 11, подключенный коллектором к выходной клемме, источник тока 12, включенный между шиной питания и точкой соединения коллектора первого с объединенными базами пятого и шестого транзисторов, седьмой транзистор 13, подключенный эмиттером к шине питания, коллектором к эмиттеру шестого транзистора, восьмой транзистор 14, подключенный эмиттером к шине питания, а объединенными базой и коллектором к точке соединения базы седьмого с коллектором пятого транзисторов.

В схеме прототипа изменение тока нагрузки на ΔI_н приведет к изменению тока коллектора транзистора VT1 ΔI_к1 на
(1)
где β₅, β₆ - коэффициенты передачи токов баз транзисторов VT5 и VT6 соответственно,
что повлечет за собой изменение тока через температурно-стабильный источник опорного напряжения (транзисторы VT1 - VT4) и изменение выходного напряжения.

Дифференциальное выходное сопротивление прототипа r_вых определяется выражением
, (2)
где r_э5 - дифференциальное сопротивление эмиттера транзистора VT6;
r_к1 - дифференциальное сопротивление коллектора транзистора VT1.

В заявляемом устройстве регулирующий элемент (РЭ) составлен из элементов 10, 11, 13, 14, а входной ток РЭ равен разности токов баз транзисторов 10 и 11. Можно показать, что результирующий коэффициент передачи тока базы β_Σ определяется выражением
(3)
где I_ЭΣ ток эмиттера составного транзистора на элементах 10, 11, 13, 14, равный сумме токов эмиттера транзистора 10 и коллектора транзистора 11;
I_БΣ результирующий ток базы составного транзистора на элементах 10, 11, 13, 14, равный разности токов баз транзисторов 10 и 1;
α₁₀, α₁₁ - - коэффициенты передачи токов эмиттеров транзисторов 10 и 11 соответственно;
β₁₀, β₁₁ - - коэффициенты передачи токов баз транзисторов 10 и 14 соответственно;
K - коэффициент передачи повторителя тока, выполненного на транзисторах 13 и 14.

Из выражения 3 следует, что в зависимости от значения коэффициента передачи по току транзисторов 10, 11, 13, 14, β_Σ может быть сколь угодно большим. А чем больше β_Σ, тем меньше влияние изменения тока нагрузки на режим работы источника опорного напряжения и, следовательно, на выходное напряжение.

От коэффициента передачи по току РЭ зависит также выходное сопротивление РЭ r_вр, определяемое выражением

где r_к1 - дифференциальное сопротивление коллектора транзистора VT1;
r_эΣ - - дифференциальное сопротивление эмиттера составного транзистора на элементах 10, 11, 13, 14.

Из выражений (2) и (4) следует, что выходное сопротивление заявляемого CH может быть значительно меньше, чем у прототипа.

Таким образом преимущества заявляемого CH перед прототипом состоят в получении низкого выходного сопротивления и повышении температурной стабильности CH при изменении тока нагрузки.

Библиографический список.

1. Горшков Б.И. Радиоэлектронные устройства: Справочник. - М.: Радио и связь, 1984. - (Массовая радиобиблиотека, вып. 1076). - С. 379, Рис. 16.42.

2. Кольцов И.Л. Схема стабилизатора напряжения // Электронная техника в автоматике: Сб. Статей / Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Радио и связь, 1984. - Вып. 15. - С. 162, Рис. 2.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания радиоаппаратуры. Техническим результатом является повышение температурной стабильности при изменении типа нагрузки, снижение выходного сопротивления и тока, потребляемого устройством. Устройство содержит восемь транзисторов, пять резисторов и источник тока. 2 ил.

Стабилизатор напряжения, содержащий первый транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, второй транзистор, подключенный эмиттером к второму выводу первого резистора, третий резистор, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором второго транзисторов, третий транзистор, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером третьего транзистора, четвертый транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, а объединенными базой и коллектором к точке соединения базы второго транзистора со вторым выводом четвертого резистора, пятый резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым к точке соединения базы третьего транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и базой пятого транзистора, шестой транзистор, подключенный базой к коллектору первого транзистора, отличающийся тем, что в устройство введены седьмой и восьмой транзисторы, подключенные эмиттерами к шине питания, база седьмого транзистора подключена к точке соединения коллектора пятого транзистора с объединенными базой и коллектором восьмого транзистора, коллектор седьмого транзистора подключен к эмиттеру шестого транзистора, коллектор шестого транзистора подключен к выходной клемме, база шестого транзистора соединена с базой пятого транзистора.