Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания.

Цель изобретения - уменьшение выходного сопротивления в диапазоне частот при обеспечении широкого диапазона регулировки выходного напряжения и использовании стандарта корректируюш,их цепей операционных усилителей.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вариант выполнения выходного каскада операционного усилителя.

Стабилизатор (фиг. 1) состоит из регулирующего элемента 1, содержащего, например, регулирующий транзистор 2, и диод защиты 3, коллектор и эмиттер регулирующего транвистора 2 соединены с входной и выходной клеммами соответственно, база регулирующего транзистора через диод защиты 3 подключена к одному из выводов резистора 4 коллекторной нагрузки транзистора 5, другой вывод резистора 4 соединен с коллектором регулирующего транзистора 2. Делитель цепи обратной связи 6, выполнен на первом 7 и втором 8 резисторах, соединенных последовательно и включенных между выходной клеммой и общей щиной, параллельно резистору 7 включена цепочка, состоящая из первого конденсатора 9 и резистора 10, включенных последовательно, точка соединения первого 7 и второго 8 резисторов соединена с инвертирующим входом операционного усилителя 11, неинвертирующий вход которого через источник опорного напряжения 12 соединен с общей щиной устройства, а его выход через резистор 13 соединен с эмиттером транзистора 5 и через конденсатор 14 с его коллектором, защитный диод 15 включен между эмиттером транзистора 5 и его базой, соединенной через резистор 16 - ограничитель тока, с общей шиной устройства. Позицией 17 обозначен выход операционного усилителя.

На фиг. 2 приведен вариант выполнения выходного каскада операционного усилителя 11, состоящего из второго ограничителя тока 18 и дополнительного транзистора 19, база которого через ограничитель тока 18 соединена с выходом операционного усилителя 11.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу стабилизатора в установивщемся режиме. Пусть напряжение на выходе стабилизатора увеличится. Это приведет к увеличению напряжения на инвертирующем входе усилителя 11, к уменьшению напряжения на его выходе, увеличению тока эмиттера транзистора 5, увеличению его коллекторного тока, увеличению падения напряжения на резисторе 4, уменьшению напряжения на базе регулируюшего транзистора 2, что приведет к уменьшению до заданного уровня выходного напряжения.

При включении стабилизатора или при

импульсных нагрузках, например, при коротком замыкании нагрузки на выходе усилителя 11 появляются скачки напряжения. Для предотвращения вывода из строя эмиттерно-базового перехода транзистора 5 при переходных процессах в стабилизаторе включены защитный диод 15 и ограничитель тока 16, ограничивающий ток базы транзистора 5. Суммарный ток ограничителя тока 16 и резистора 4 в данном режиме не должен превосходить максимально допустимый выходной ток операционного усилителя.

В области низких частот и на постоянном токе емкостное сопротивление конденсатора 14 намного больще сопротивления резистора 4 и выходное сопротивление стабилизатора Грыж определяется выражением:

rfcwx rf(l-VKp),

где ,/C.B,+Ri); K Ki-Ki-K}-коэффициент усиления разомкнутого усилителя стабилизатора ,

KI -коэффициент усиления операционного усилителя 13; Ка - коэффициент усиления каскада на транзисторе 7; Кз- коэффициент передачи регулирующего транзистора 2; Jf - его выходное сопротивление.

В данном устройстве сопротивление 13 возможно выбрать равным нулю, что дополнительно увеличивает петлевое усиление на постоянном токе и в области низких частот и обеспечивает уменьшение выходного сопротивления по сравнению с прототипом в данной области частот.

Однако предложенное решение позволяет использовать стандартные цепи коррекции частотной характеристики операционного усилителя, что существенно повышает частоту среза частотной характеристики разомкнутого усилителя стабилизатора и тем самым повыщает петлевое усиление в области частот, существенно уменьшая его выходное сопротивление в диапазоне частот. Это осуществляется за счет того, что емкостное сопротивление конденсатора 14 в области верхних частот становится намного 0 меньще сопротивления резистора 4, т.е. в области высоких частот он шунтирует переход эмиттер-коллектор транзистора 5. Таким образом в области высоких частот усилительный каскад на транзисторе 5 не влияет на зависимость коэффициента усиления разомкнутого усилителя от частоты. Следовательно, ход частотной характеристики в области высоких частот полностью определяется операционным усилителем, в

котором возможно применить стандартные цепи коррекции частотной характеристики.

При недостаточной нагрузочной способности операционного усилителя его выходной каскад может быть выполнен по схеме на фиг. 2. Максимальный ток ограничителя тока 18 выбирается равным максимальному току базы транзистора 19, который определяется максимальным током коллектора транзистора 19.

Таким образом, предложенный стабилизатор напряжения имеет меньшее выходное сопротивление в диапазоне частот при обеспечении широкого диапазона регулировки выходного напряжения и использовании стандартных корректируюш,их цепей операционных усилителей.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, силовым входом соединенный с входной клеммой и через первый резистор - со своим сигнальным входом и с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом второго резистора, выход регулирующего элемента соединен с выходной клеммой, с общей щиной через третий и четвертый резисторы делителя выходного напряжения и с инвертирующим входом операционного усилителя через последовательно соединенные конденсатор и пятый резистор, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с выходом источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения выходного сопротивления в диапазоне частот, в него введены резистор-ограничитель тока, конденсатор, защитный диод, причем защитный диод соединен с эмиттером и базой транзистора, база которого через резистор-ограничитель тока соединена с общей шиной, а коллектор через введенный конденсатор соединен с вы.кодом операционного усилителя, и с вторым выводом второго резистора.

ff-Bn