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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников элект ропитания электротехнической и ради электронной аппаратуры различного н значения. Известен непрерывный стабилизато напряжения, содержащий регулирующий элемент на транзисторах, источник опорного напряжения на стабилитроне анод которого подключен к выходному выводу стабилизатора, дифферен1и1апь ный усилитель постоянного TOKaj оди вход которого соединен с выходным выводом стабилизатора, другой вход усилителя подключен к средней точке делителя выходного напряжения, включенного между катодом стабилитрона и общей шиной стабилизатора, а выход усилителя постоянного тока подключен к управляющему зходу регу лирующего элемента. Стабилизатор обеспечивает возможность получения низких выходньсх: напряжений, значительно меньших напряжений опорного источника lj . Недостатками стабилизатора являйтся его сложность, большое количес во элементов и, вследствие этого, пониженная надежность, а также срав нительно низкая стабильность выходного напряжения. Наиболее близким к изобретению техническим решением является непре рьгоный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регули(рующий элемент на транзисторах, интегральный стабилизатор напряжения, выполненный в виде интегральной мик росхемы, и резистивный делитель выходного напряжения, подключенный к выводу обратной связи микросхемы 23 . I Недостатками известного стабилизатора являются невозможность его использования при низких вькодных напряжениях, меньших напряжения опо ного источника, который по технологическим причинам не может быть выполнен на напряжения, меньшие 2,43,0 В, а также сравнительно низкая стабильность выходного напряжения. При использовании вспомогательного источника опорного напряжения и подключении к нему делителя выходно го напряжения, как в стабилизаторе lj , нестабильность выходного на пряжения ещё больше увеличивается. так как в этом случае она равна суммарной нестабильности интегрального стабилизатора напряжения и источника опорного напряжения. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и уменьшение нестабильности выходного напряжения стабилизатора напряжения, выполненного в виде интегральной микросхемы. Поставленная цель достигается тем, что в низковольтный непрерьшный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласующем транзисторах, включенный в одну из силовых шин, основной резистивный делитель напряжения, интегральный стабилизатор напряжения, включающий дополнительный регулирующий элемент, входом подключенный к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, один вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем выход интегрального стабилизатора соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а вывод обратной связи, являющийся вторым входом диф.ференциального усилителя, подключен |к средней точке основного резистивного делителя напряжения, введены вспомогательный источник опорного напряжения на стабилитроне, анод которого соединен с выходным выводом, и дополнительный резистивный делитель напряжения, подключенный параллельно стабилитрону, а верхний вывод основного делителя напряжения подключен к средней точке дополнительного делителя напряжения. На фиг. 1 представлена функциональная схема низковольтного непрерывного стабилизатора постоянного напряжения; на фиг, 2 - вариант выполнения этого стабилизатора. Непрерьшный стабилизатор напряжения (фиг. 1) содержит регулирующий элемент t на проходном 2 и согласующем 3 транзисторах включенный последовательно в выходную шину стабилизатора, интегральный стабилизатор 4 напряжения, выход которого через резистор соединен с управляющим входом регулирующего элемента 1, т.е. с базой согласующего транзистора 3, а вывод обратной связи подключен к средней точке основного резистивного делителя 5 напряжения, вспомогательный источник опорного напряжения на стабилитроне 6, анод которого соеди нен с выходным выводом стабилизатора, дополнительный резистивный дели тель напряжения на резисторах 7 и 8 подключенный параллельно стабилитро ну 6. Верхний вывод основного делителя 5 напряжения подключен к средн точке дополнительного делителя напряжения, т.е. к общей точке резисторов 7 и 8. Питание стабилитрона 6 производится от вспомогательного ис точника питания с напряжением U«j. через балластный резистор. Минусовы вывод вспомогательного источника питания может быть также подключен к эмиттеру проходного транзистора 2 Вход интегрального стабилизатора 4 напряжения подключен через резистор к вспомогательному источнику питания Ugg . Питание интегрального стабилизатора 4 напряжения может осуществляться также от силового источника питания с напряжением Ug. Регулирующий элемент 1 может быть выполнен также без согласующего тран зистора 3, а при малых токах нагруз ки регулирующий элемент 1 может вообще отсутствовать. Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Выходное напряжение стабилизатора Ugiji суммируется с напряжением, снимаемым с резистора 8 дополнительного делителя напряжения, и через основной делитель 5 напряжения часть этого напряжения подается на вывод обратной связи интегрального стабилизатора 4 напряжения. При изменений по какой-либо причине, например Ъри изменении питающих напряжений Ugx и и , выходного напряжения стабилизатора изменяется сигнал обратной связи, подаваемый на вход интегрального стабилизатора 4 напряжения, в результате чего изменяется,состояние регулирующего элемента таким образом, чтобы скомпенсировать изменение выходного напряжения стабилизатора. Вследствие этого выходное на- пряжение стабилизатора возвращается практически к первоначаль юй величине. При этом отклонение выходного напряжения интегрального стабилизатора . при изменении Ugj , т.е. нестабильность собственно интегрального стабилизатора напряжения, компёнсируется отклонением напряжения помогательного источника опорного ; пряжения U при изменении . ли коэффициент передачи основного j и дополнительного Kj делителей пряжений связаны соотношением Уи.мс./4 1-аК.; uUon нестабильность выходного напряжея стабилизатора равна нулю Соношение токов основного и пополнильного делителей напряжения). Для доказательства соотношения (1) иводим его вывод. Выходное напряжее стабилизато1 а Uon- имс тт -m;i ::ii ц ш К, г е ,U, - напряжение опорного истрчника интег5ального стабилизатора 4; К - коэффициент передачи основного делителя 5 выходного напряжения КБ4. l R -«-R4 падение напряжения на резисторе 8 u ijRj; - ток протекающий через резистор 8 т Uon. (4) 2 R/1-a)+Rj напряжение стабилизации стабилитрона 6. Подставляя выражение (4) в (3) вьшолнив необходимые преобразоия, получаем % -ь1|; 5) К 7,- коэффициент передачи дополнительного делителя напряжения Кя .,.я,ставляя выражение; аем ,; и СП, ймс ., вых к,on еходя к конечным приращениям и «и ь -Ме. .и aug К О l-aK получения AUgyj(0 необходимо, бы выполнялось соотношение Kj. Ki АУиА,5 1-аК2 Отличие стабилизатора (фиг. 2) лючается в том, что в нем отсутст511вует внешний управляющий регулирующий элемент. Стабилизатор напряжения (фиг. 2) содержит интегральный стабилизатор 1 напряжения, вывод обратной связи которого подключен к средней точке основного делителя 2 напряжения, вспомогательный источник опорного напряжения на стабилитроне 3, анод которого соединен с выходным выводом стабилизатора, и дополнительный резистивный делитель напряжения на резисторах 4 и 5, подключенный параллельно с табилитрону 3 Верхний вывод основного делителя 2 няпряжения подключен к средаей точке дополнительного делителя напряжения, т. е. к общей точке резисторов 4 и 5. Ста билизатор 4«г. 2 работает аналогично. В предлагаемых схемах использование вспомогательного источника опорного напряжения обеспечивает возможность регулирования выходного напряжения стабилизатора от нуля до максимального предельно допустимого значения для интегрального стабилизатора данного типа, а применение дополнительного делителя напряжения с соответствующим коэффициентом передачи приводит к существенному уменьшению нестабильности выходного напряжения стабилизатора, вьшолненного по данной схеме, -в 3-4 раза меньше, чем нестабильности интегрального стабилизатора напряжения и источника опорного напряжения, измерен ные отдельно.

НИЗКОВОЛЬТНЫЙ НЕПРЕРЫВНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент на проходном и согласунядем транзисторах, включенньй в одну из силовых шин, основной резистивный делитель напряжения, интегральный стабилизатор напряжения, включающий дополнительный регулирунщий элемент, входом подключенный к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, один вход которого соединен с источником опорного напряжения, причем выход интегрального стабилизатора соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а вывод обратной связи, являющийся вторым входом дифференциального усилителя, подключен к средней точке основного резистивного делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и уменьшения нестабильности выходного напряжения, в него введены вспомогательный источник опорного напряжения на стабилитроне, анод которого соединен с выходным выводом, и дополнительный резистивный делитель напряжения, подключенный параллельно стабилитрону, а верхний вывод основного делителя напряжения подключен к средней точке дополнительного делителя напряжения.

Uecn

Цб

-ь

i иВых

5(1 гм

Фиг.2