Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике % в частности к регуляторам напряжения постоянного тока.

Известны непрерывные двухполярные стабилизаторы постоянного напряжения последовательного типа, содержащие первый и второй регулирующие элементы, первый и второй дифференциальные усилители сигнала рассогласования, первый.и второй делители выходного напряжения и источник опорного напряжения .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двух полярный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый и второй регулирующие элементы, первый и второй делители выходного напряжения, первый дифференциальный усилитель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, повторителя, источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повторителя тока, первый вькод которого соединен с коллектором первого и базой второго транзисторов, второй выход - с эмиттером третьего транзистора, а третий выход - с управляющим входом первого регулирующего элемента и эмиттером четвертого транзистора, общий вывод повторителя тока связан с первьм входом стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальный усилитель, состоящий из пятого и шестого транзисторов, эмиттеры которых объединены, токозадающий резистор, трехполюсный повторитель тока, вход которого подключен к коллектору шестого транзистора, ВЬЕХОД к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод связан с вторым входом стабилизатора, коллектором четвертого транзистора и силовым входом первого регулирующего элемента, база шестого транзистора подключена к выходу второго делителя напряжения, вход которого соединен с вторым выходом стабилизатора и выходом второго регулирующего элемента .выход первого делителя связан с выходом первого регулирующего элемента 2.

092

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон регулировки ,выходного напряжения, связанный с тем, что минимальное выходное напряжение равно напряжению внутреннего источника опорного напряжения. Однако, поскольку источник опорного напряжения обычно вьшолняется с использованием стабилитронов,.минимальное выходное напряжение стабилизатора ограничивается 7 В - напряжением пробоя интегрального стабилитрона.

Цель изобретения - расширение диапазона регулировки выходного напряжения в сторону малых напряжений и упрощение схемы стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем что в двухполярном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем первый и второй регулирующие элементы, первый и второй делители напряжения, первый дифференциальный усилитель, состоящий и первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, повторителя тока и источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повторителя тока, первьй выход которого соединен с коллектором первого и базой второго транзисторов, второй вьгкод - с эмиттером третьего транзистора, а третий выход - с управляющим входом первого регулиоующего элеме1гга и эмиттером четвертого транзистора, общий вывод повторителя тока связан с первым входом стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальный усилитель, состоя щий из пятого и шестого транзисторов с объединенными эмиттерами, токозадающего резистора и трехполюсного повторителя тока, причем вход повторителя тока подключен к коллектору шестого транзистора, выход к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод - к второму входу стабилизатора, коллектору четвертого транзистора и силовому входу второго регулирующего элемента, выход первого регулирующего эле1мента соединен с входом первого делителя, а выход второго регулирующег элемента связан с входом второго делителя, выход которого подключен к базе шестого транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с выходом первого делителя напряжения и общим вьшодом второго делителя, эмиттер первого транзистора подключе к общему выводу .первого делителя и через токозадаюший резистор соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, база третьего транзистора подключена к базе проходного транзис тора первого регулирующего элемента а база пятого транзистора соединена с общей шиной стабилизатора, На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. Двух олярный стабилизатор постоянного напряжения содержит первый регулирую1ций элемент 1 , второй регул рующий элемент 2, первый делитель 3 напряжения, второй делитель 4 напряжения, первый и второй дифференциал ные усилители 5 и 6. Первый дифферен циальный усилитель 5 включает в себя первый, второй, третий и четвертьй транзисторы 7-10, повторитель 11 тока и источник 12 опорного тока. Выход источника 12 опорного тока подключен к входу повторителя 11 тока. Первый выход 13-повторителя 11 тока соединен с коллектором транзистора 7 и базой транзистора 10, второй выход 14 - с эмиттером транзистора 9, а третий выход 15 - с управляющим входом первого регулирующего элемен та 1 и эмиттером транзистора 10. О щий вывод повторителя 11 тока связан с первым входом 16 стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента 1, выход которого соединен с первым выходом 17 стабилизатора и через первый резистор 18 первого делителя 3 связан с эмиттером транзистора 8. Коллектор и база транзистора В соединены с коллектором транзистора 9 и базой транзистора 7, эмиттер которого через втор резистор 19 подключен к эмиттеру транзистора 8. Второй дифференциаль ный усилитель 6 включает в себя пятый и шестой транзисторы 20 и 21, т козадающий резистор 22 и трехполюсньм повторитель 23 тока. Эмиттеры транзисторов 20 и 21 объединены и через задающий резистор 22 подключе ны к эмиттеру транзистора 7. База транзистора 20 связана с общей шиной 24 стабилизатора и общин выводом источника 12 тока, а его коллектор соединен с управляющим входом второго регулирующего элемента 2 и выходом трехполюсного повторителя тока 23, вход которого подключен к коллектору транзистора 21. Силовой вход второго регулирующего элемента 2 связан с вторым входом 25 стабилизатора, коллектором транзистора 10 и общим выводом трехполюсного повторителя 23 тока. База транзистора 21 через первьй резистор 26 второгоделителя 4 подключена к эмиттеру транзистора 8, и через второй резистор 27 - к выходу 28 второго регулирующего элемента 2 и второму выходу стабилизатора. База транзистора 9 соединена с базой 29 проходного транзистора регулирующего элемента 2. Дифференциальные усилители 5 и 6 каналов стабилизации положительного и отрицательного напряжений функционально совмещены с источником опорного напряжения. , Статический режим транзисторов первого 5 и второго 6 дифференциальных; усилителей задается источником 12 опорного тока. Опорное термокомпенсированное напряжение Uop (напряжение между эмиттером транзистора 8 и базой транзистора 21) формируется следуюш.им образом. Площадь перехода эмиттер - база 5д транзистора 8 выполняется в пять-десять раз большей, чем площадь перехода эмиттер - база транзистора 7. Тогда, при равных токах эмиттеров 1-5 , напряжения эмиттер - база Ujg транзисторов 7 и 8 отличаются на величину , ,,, -..-.д, где по - коэффициент, учитывающий характер технологии изготовления микросхем; tfP - температурный потенциал. Известно, что разность напряжений змиттер - база имеет положительньБ температурный коэффициент, что и используется для компенсации отрицательного температурного коэффициента напряжения эмиттер - база транзистора 21. s1 Опорное напряжение определяется соотношением оп-и«„ м,Л 1ТТЬ(2) ,..1 «l l(3) U-56(o) значение напряжения эмиттер база при температуре TQ ; . - экстраполирован 1ая ширина за 5чо1прещенной зоны кремния при аб солютном нуле (o) 1,205 В)| Т - текущее значение температуры; R значения сопротивления ре;шсТоров 19 и 22, Диффиренцнруя по температуре вы ралсение (2) с учетом (1) и (3), пол чим значение опорного напряжения, при котором выполняется :условие тер мок ом п е н с а ци и ,iU36.,, 205 Напряжения СИдых выходах 17 и 28 каналов стабилизации положи тельного и отрицательного напряжени определяются очевидными соотношения ми / к q И .(} Ui J4. . -Sbixir onV Кг(, I (4) .V Из вьгражения (4) следует, что ми нимальное напряжение стабилизации 9 на выходе 17 равно опорному напряжению, а на выходе 28 - нулю, Следова-. тельно, пред41агаемый стабилизатор постоянного напряжения имеет в 6 раз более широкий диапазон регулировки выходного напряжения, чем известный. Устройство работает следующим образом. При увеличении по какой-либо причине напряжения на первом выходе 17 стабилизатора, часть его через делитель 3 подается на вход дифференци ального усилителя 5 (змиттер транзистора 8), Дифференциальный усилитель вьщеляет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя подается на управляющий вход первого регулирующего элемента 1. Транзисторы регулирующего элемента 1 призакрываются, компенсируя тем самым увеличение выходного напряжения. При уменьшении по какой-либо причине напряжения на втором выходе 28 стабилизатора часть его через делитель А подается на вход второго дифференциального усилителя 6, Цифференциальньй усилитель выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя подается на управляющий вход второго регулирующего элемента 2. Транзисторы регулирующего элемента 2 приоткрываются, компенсируя тем самым уменьшение вьгходного напряжения. Таким образом, предлагаемое устройство Имеет в 6 раз более широкий диапазон регулировки выходного напряжения и более прост то схему, чем извес1иое.

ДВУХПОЛЯР11ЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ГЮСТОЯИИОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый и второй регулир тощие элементы, первый и второй делители напряжения, первый дифференциальный усилитель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, повторителя тока и источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повторителя тока, первый выход которого соединен с коллектором первого и базой второй транзисторов, второй выход - с эмиттером третьего транзистора, а третий выход - с управляющим входом первого регулирующего элемента и эмиттером четвертого транзистора, общий вывод повторителя тока связан с перв(м входом стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальньш усилитель, состоящий из пятого и шестого транзисторов с объединенными эмиттерами, токозадающего резистора и трехполюсного повторителя тока, причем вход повторителя тока аодключен к коллектору шестого транзистора, выход - к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод - к второму входу стабилизатора, коллектору четвертого транзистора и силовому входу второго регулирующего элемента, выход первого регу(Л лирующего элемента соединен с входом первого делителя, а выход второго регулирующего элемента связан с входом второго делителя, выход которого подключен к базе шестого транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулировки выходного напряжения стабилизатора, эмиттер второго тран-, зистора соединен с выходом первого vj делителя напряжения и общим выводом 35 второго делителя, эмиттер первого О транзистора подключен к общему высо воду первого делителя и через токозадающий резистор соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, база третьего транзистора подключена к базе проходного транзистора первого регулирующего элемента, а база пятого транзистора соединена с общей шиной стабилизатора.