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

1 , Изобретение относится к электро-технике, в частности к регуляторам напряжения постоянного тока.

Известны непрерьгоные двухполярные стабилизаторы постоянного напряжения последовательного типа, содержащие первый и второй регулиругощие элементы, первый и второй усилители сигнала рассогласования,, первый и второй делители .выходного напряжения5 источник опорного напряжения и источник опорного тока 1 и 2.

Наиболее близким по технической сущности к изобретениюявляется двухполярный стабилизатор постоккного напряжения 5 содержащий первый и второй регулирую1дие элементы силовые входы и выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входными и выходными выводами 5, источник опорного тока 5 выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента,, первый-шестой транзисторы усилителей сигнала рассогласования, причем эмиттер и база третьего транзистора соединены с эмиттером и базой четвертого транзистора первый тре шолюсный повторитель тока вход (оторогс соединен с коллектором лэрвого транзистораJ а общий вывод с первьм выходным выводом, вспомогательный делитель напряжения, втслюченкый мелодз эмиттером первого транзистора и входом второго трехполюсного повторителя тока котйрый выходом подключен к обьединенньпм зкиттерам ггятого и шестого транзисторов ., а выводом г.оедкнен с B.-opb&i вы;:одным выводом,, первый сог лас. транзистор S база которого подключена к объединенньа- коллекторам четЕ-зртого и пятого транзисто-. роз , в -орой согласуюпгий транзксгс-р база которого подключена к колле.ктору В; тор его транзистора, первый делитель выходного напря-жения, s sm еннь:й между первым и вторым выходными выводамиS второй делитель вы™ «.UiHor o напряжения,, включенный межг/ BiopbE-- : выходны -; выводом и обш,р-:-Г1 ткной, срэдний вывод которого еоедап-ен с базой второго транзисто ps. 2.

Недостатками известных с.табилиз.тороз являются Ограниченный диапазон .егулирОЕКи выходного напряжания в сторону малых значений.

69402

оггределяемый минимальным напряжением яео6 содимьп { для питания внутреннего источника опорного напряжения, которое у известных устройств составляет ±5В., и CJioжнocть схе -Ш.,

Цель изобретения - расширение диапазона регулировки выходного напряжения и - ятрощекие стабилиза,„ тора.

Поставленная цель достигается тем а, что в д-вухполярном стабилизаторе постоянного напряжения5 содержащем первый и второй регулирующие элементы, силовые входы и вьгходы KOTOpbix соединены соответственно с первь м и вторым входными и выходными выводами, источник опорного тока 3 выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента 5 первыйэ второй, третий 5 четвертый, -пятый и шестой транзисторы усилителей сигнала рассогласования 3 причем эмиттер и база тре,. тьего транзистора соедияены соответственно с эмиттером и базой четвертого транзистора,, г.гервый трехполюсный повторитель тогга; ву:.од, которого соадияек с коллектороЕ ; первого тракзисчора 3 а вывод соедичен с первым выходным выводом, вспом-о.гательный делтатель Ршпряженнл .. вкгючечньй sMiiTTepoM первого транзистора и входом второго трехполЕОсного повторителя тока,; соторый Блодом подключай к об единенньм эш1тт-ерам пятого и шестого транзистороз,, а sottuiM выводом соединен с вторым выходным выводом 5 первый согласч кощнй транзистор 5 база которого подключена к об-тлвдиненикм коллекто- рам четвертого и пятого транзисторов второй согласуюягйй транзистор база которого подключена к коллектору второго транзистора J- первый делк.- тель выходного напряжения, включенньй между первым и вторым выходныГГк- гьюодами 3 второй делитель выходного напрялсекия. вюпоченный между вторым в)ГХодкьгм вьшодом и общей -лиG ней, средний вывод которого соединен с базой второго 7ранзистора база первого тр&нзистора соединена с базой второгс транзистора о которого подключен к среднему вьгао5 ду вепомогателького делителя напряжения ,, а коллектор - к выходу первого новторителя тока, кояггектор третьего транзистора соегинен с кол-, 3 лектором шестого и базой четвертого транзисторов, а эмиттер подключен к управляющему входу первого ре гулирующего элемента и эмиттеру пер вого согласующего транзистора, коллектор которого соединен с общей ши ной и базой шестого транзистора, база пятого транзистора подключена к среднему вьшоду первого делителя .выходного напряжения, эмиттер второ го согласующего транзистора соединен с первым выходным выводом, а коллектор - с управляющим входом второго регулирующего элемента. На чертеже приведена принципиаль ная электрическая схема стабилизатора. Двухполярный стабилизатор постоя ного напряжения содержит первый 1 и второй 2 регулирующие элементы, первый 3 и второй 4 повторители тока, источник опорного тока 5, первый 6 и второй 7 делители напряжения, вспомогательный делитель напряжения 8, вьшолненный на первом 9 и втором 10 резисторах, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14 пятый 15 и шестой 16 усилители сигнала рассогласования, первый 1-7 и второй 18 согласующие транзисторы. Силовой вход первого регулирующего элемента 1 соединен с первым входным вьгоодом 19 стабилизатора 5 а управляющий вход подключен к объединенным эмиттерам транзисторов 13, 14, 17 и выходу источника опор ного тока 5. Выход регулирующего элемента 1 соединен с первым выходным выводом 20 стабилизатора, с эми тером транзистора 18, общим выводом повторителя тока 3 и с входом делителя 6. Силовой вход второго регулирующего элемента 2 соединен с вторым входным вьшодом 21 стабили затора , а управляюищй вход подключен к коллектору транзистора 18. Выход регулирующего элемента 2 соединен с вторым выходным выводом 22 стабилизатора, с входом делителя 7 ., с общим выводом повторителя тока 4 и с выводом делителя 6. Коллектор транзистора 11 соединен с входом первого повторителя тока 3j выход которого подключен к базе транзистора 18 и коллектору транзи тора- 12. Эмиттер транзистора 12 соединен с выходом вспомогательног делителя 8, а его база соединена с выходом второго делителя 7 и ба04ЗОЙ транзистора 11, эмиттер которого через делитель 8 подключен к входу второго повторителя тока 4. Выход повторителя тока 4 соединен с эмиттерами транзисторов 15 и 16. Коллектор транзистора 15 подключен к базе транзистора 17 и ко.гшектору транзистора 14, база которого соединена с коллектором и базой транзистора 13 и коллектором транзистора 16. База транзистора 15 подключена к выходу первого делителя 6, а база транзистора 16 - к общему выводу второго делителя 7, коллектору транзистора 17 и общей шине 23 стабилизатора. Второй повторитель тока 4 включает в.себя седьмой 24и восьмой 25 транзисторы, причем объединенные коллектор и база транзистора 24 и база транзистора 25являются входом повторителя тока 4 5 а коллектор транзистора 25 его выходом. В устройстве усилитель сигнала рассогласования канала стабилизации отрицательного напряжения и источник опорного напряжения функционально совмещены. Статический режим транзисторов 11; 12, 15 и 16 задается следуюпщм образом. Площадь перехода эмиттербаза Sj транзистора 11 выполняется большей, чем площадь перехода эмиттер - база транзистора 12 (т.е. э 1-J 3i2 Тогда при равных токахэмиттеров напряжения эмиттер база транзисторов 11 и 12 отличаются на величину и,(Г - и ,- ли,с 11 ЭО 12 -Hi 5, m -р- ill Ч-г InN, (1) где m - коэффициент, Л1итывающий характер технологии изготовления микросхем, -f - температурньш потенциал. Учитывая,- что U р 3&-ti,i2 ки эмиттеров Т транзисторов11 . 12, 15 и 16 определяются соотношением И,12; 3 AUaS Опорное напряжение (напряжение между вторым выходом 22- стабнлизатора и базой транзистора 12) определяется соотношением Uon-U,s.../-, (. и,, е -( -5i(o, U,, азначение напряжения s эмиттер - база при температур е ч 1 экстраполированная ширина запрещенной зоны кремния при абсолютном нуле (-ЛЕ5мо) 1,205 В) значения сопротивлений резисторов 9 и 10, текущее значение температуры. Как видно из (2), температурная компенсация опорного напряжения дос тигается благодаря .компенсации отрицательного температурного коэффициента напряжения эмиттер - база положительным температурным коэффициентом разности напряжений эмиттер - база. Как видно из схемы стабилизатора , минимальное напряжение стабилизации равно опорному напряжению, которое составляет около 2,4 В, Сле довательно , стабилизатор постоянного напряжения имеет в 2 раза более широкий диапазон регулировки выходного напряжения. Устройство работает следующим образом. При увеличении по какой-либо пр чине напряжения ia втором выходе 22 стабилизатора (точка 22 становится более отрицательной), часть 406 его через делитель 7 подается на вход усилителя сигнала рассогласования канала стабилизации отрицательного напряжения (база тоанзистора 12). Усилитель сигнала рассогласования выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя через согласующий транзистор 18 подается на управляюш тй вход второго регулирующего элемента 2. Транзисторы регулирующего элемента 2 призакрываются, компенсируя тем самым изменение выходного напряжения. При уменьшении по какой-либо причине напряжения на первом выходе 20 часть его через делитель 6 подается на вход усилителя сигнала рассогласования канала стабилизации положительного напряжения (база транзистора 15). Усилитель сигнала рассогласования вьщеляе.т и усиливает разностньй сигнал, который с выхода усилителя через согласующий транзистор 17 подается на управляюш й вход первого регулирзтощего элемента 1. Транзисторы регулирзтощего элемента приоткрьгоаются, компенсируя тем самым уменьшение выходного напряжения. Таким образом, двухполярный стабилизатор постоянного напряжения имеет в два раза больший диапазон регулировки выходных напряжений и содержит на шесть активных и пассивных элементов меньше, чем известный двухполярный стабилизатор,

т

55

iraj

Т

У23

га

i-3 bjtd

nfr

I П I

ДВУХПОЛЯРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР .ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый и второй регулирующие элементы, силовые входы и выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входными и выходными выводами, источник опорного тока, выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой транзисторы усилителей сигнала рассогласования , причем эмиттер и база третьего транзистора соединены соответственно с эмиттером и базой четвертого транзистора, первый трехполюсный повторитель тока, вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а общий вывод соединен с первым выходным выводом, вспомогательный делитель напряжения, включенный между эмиттером первого транзистора и .входом второго трех- полюсного повторителя тока, который выходом подключен- к oOijeAHnenHMM эмиттерам пятого и шестого транзисторов , а общим выводом соеди)1ен с вторым выходным вьшодом, первый соглас1,тощий транзистор, база которого подключена к объединенным коллекторам четвертого н пятого транзисторов, второйСогласую1 1цй транзистор , база которого подключена к коллектору второго транзистора, первый делитель выходного напряжения, включенный между пзрвым и вторым выходными выводами, второй делитель выходного напряжения, включенный между вторым выходным выводом и обс щей шиной, средний вывод которого соединен с базой второго транзистора, о т л и ч а ю- 1Ц и и с я тем, что, с цапью Рсясшнрения диапазона 0каа in регулировки выходного напряжения и упроиения схемы, база первого транзисчпра С единена с базой второго транзистора, -эмиттер которого подключен к среднему вьшоду вспомогаю тельного делителя напряжения, а коллектор - к выходу первого повторителя тока, коллектор третьего тран-зистора соединен с коллектором шестого и базой четвертого транзисторов. а эмиттер подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента и эмиттеру первого согласующего транзистора, коллектор которого соединен с общей П1ИНОЙ и базой шестого транзистора, база пятого транзистора подключена к среднему вьшоду первого делителя выходного напряжения, эммитер второго согласующего тран зистора соединен с первым выходным вы водрм,а коллектор-с управляющим входом BTOl5oro регулирующего элемента.