Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является уменьшение динамической нестабильности выходного напряжения путем снижения времени переходного процесса на выходе при скачкообразном уменьшении нагрузки.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.

Устройство содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 транзисторы, первый 7. второй 8, третий 9 и четвертый 10 резисторы, причем эмиттер транзистора 1 через резистор 7 соединен с эмиттером транзистора 2, база и коллектор

которого объединены, коллектор транзистора 1 соединен с базой транзистора 3, эмиттер которого соединен с общей шиной, а его коллектор - с базой транзистора 4, эмиттер транзистора 5 подключен к входной шине 11, а его первый коллектор - к выходной шине 12, стабилизатор содержит также седьмой 13, восьмой 14 и девятый 15 транзисторы, пятый резистор 16, источник тока 17, причем эмиттеры транзисторов 13 и 14 через источник тока 17 соединены с общей шиной, коллектор транзистора 13 - с базой транзистора 15 и первым коллектором транзистора 6, коллектор транзистора 14 - с базой и вторым коллектором транзистора 6, эмиттер которого подключен к входной шине 11 и эмиттеру транзистора 15, коллектор которого подключен к базе транзистора 4,

О

сл

2

О

эмиттер которого соединен с общей шиной и эмиттером транзистора 1, коллектор транзистора 4 соединен с шиной 12 и через резистор 8 с его базой, через резистор 9 - с базой транзистора 3, а через резистор 10 с базами транзисторов 1 и 2, бэза транзистора 13 подключена к шине 12 и через резистор 16 - к базе транзистора 14 и второму коллектору транзистора 5, база которого подключена к второму коллектору транзистора 3.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом.

Выходное напряжение стабилизатора формируется источником опорного напря жения (элементы 1-4, 7-10), выполненным на основе запрещенной зоны полупроводника Стабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения проводимости регулирующегр элемента (транзистора 5). управляемого по цепи отрицательной обратной связи через делитель выходного напряжения (элементы 2, 7, 10) и неинвертирующий усилитель сигнала рассогллсовт- ния (элементы 1, 3, 9). Если на шине 12 появилось приращение напряжения поло жительной полярности, то часть этого напряжения через делитель подается на базу транзистора 1, а затем усиленное транзисторами 1 и 3 - на базу транзистора 5 и снижает его проводимость так, что первоначальное приращение выходного напряжения компенсируется. Элементы 4 и Я служат для снижения нестабильности источника опорного напряжения. Действительно, при незначительных изменениях тока нагрузки (транзистор 5 находится в активном режиме) приращение напряжения на выходной шине 12 компенсируется не за счет изменения опорного напряжения, а за счет изменения тока через транзистор 4, шунтирующий выход стабилизатора,

В режиме скачкообразного изменения ток нагрузки меняется от своего максимального значения до минимального, соответст вующего холостому ходу. Предполагается. что нагрузка стабилизатора носит емкостной характер, а конденсатор нагрузки совместно с корректирующими конденсаторами (на чертеже не показаны) усилителя сигнала рассогласования обеспечивают устойчивую работу стабилизатора. В начальный промежуток времени после снижения тока нагрузки коллекторный ток транзистора 5 не уменьшается и, следовательно ток на выходе стабилизатора сохраняет свое максимальное значение. Это связано с инерционностью канала обратной связи, которая особенно сильно проявляется при наличии корректирующих конденсаторов.

Выходной ток стабилизатора приводит к излишнему накоплению заряда на конденсаторе нагрузки и появлению выброса на начальном участке переходного процесса.

Под воздействием сигнала отрицательной обратной связи через делитель выходного напряжения и усилитель сигнала рассогласования транзистор 5 закрывается

(переходит в режим отсечки), а транзистор 4 приоткрывается. Конденсатор нагрузки начинает разрежаться по цепи транзистора 4. Одновременно вступает в работу корректирующая цепь (элементы 4. 6, 8, 13-17). До

тех пор пока транзистор 5 находится в активном режиме т. е., в его коллекторной цепи протекает ток, транзистор 13 закрыт. Выходной ток источника тока 17 протекает по цепи транзисторов 14 и 6 и обеспечивает

запирание транзистора 15.Как только транзистор 5 закрывается, открывается транзистор 13 и выходной ток источника тока 17 поступает в базу транзистора 14 и открывает его. Коллекторный ток этого транзистора

поступает в базу транзистора 4 и разряд конденсатора нагрузки осуществляется то ком lp, определяемым из выражения

30

p o/3lS/ 4 ,

где , - статические коэффициенты

усиления по току транзисторов 15 и 4

соответственно; 0 - ток источника тока 17.

Следует отметить, что увеличение тока

разряда р за счет простого снижения номинала резистора 10 неприемлемо, поскольку в этом случае резко увеличивается ток потребления в статическом режиме.

Порог срабатывания цепи коррекции

определяется выражением

Vcp-- lnSl3/Sl4 lK2 R16, .мин5к2/(5к1 + 5к2),

где - температурный потенциал; Si3/Sn - отношение площадей транзисторов 13 и 14; 1к2 - ток второго коллектора транзистора 5; SKi, 5к2 - площади первого и второго коллекторов транзистора 5, 1н.мин - минимальный ток нагрузки, определяемый током потребления источника опорного напряжения. Другими словами, как только ток нагрузки станет меньше, чем 1н.мин, начинает функционировать цепь коррекции, быстро разрежая конденсатор нагрузки.

Таким образом, по сравнению с прототипом данное устройство позволяет сократить время переходного процесса на выходе в несколько раз и улучшить динамическую и статическую стабильность выходного напряжения при изменениях тока нагрузки.

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий шесть транзисторов четыре резистора, причем эмиттер первого транзистора через первый резистор соеди нен с эмиттером второго транзистора база и коллектор которого объединены коллектор первого транзистора соединен с базой третьего транзистора, эмиттер которого со единен с общей шиной, а его коллектор - с базой четвертого транзистора, эмиттер пятого транзистора подключен к входной шине, а его первый коллектор - к выходной шине, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамической нестабильности выходного напряжения путем снижения времени переходного процесса на выходе стабилизатора при скачкообразном уменьшении тока нагрузки, в него введены седьмой, восьмой и девятый транзисторы, пятый резистор, источник тока, причем эмиттеры седьмого и восьмого транзисторов через источник тока соединены с общей шиной, коллектор седьмого транзистора соединен с базой девятого и первым коллектором шестого транзистора, коллектор восьмого трэнзистора с базой и вторым коллектором шестого транзистора, эмиттер которого подключен к входной шине и эмиттеру девятого транзистора, коллектор которого подключен к базе четвертого транзистора,

эмиттер которого соединен с общей шиной и эмиттером первого транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с выходной шиной и второй резистор - с его базой, через третий резистор - с базой

третьего транзистора, а через четвертый резистор - с базами первого и второго транзи- сторов, база восьмого транзистора подключена к выходной шине и через пятый резистор - к базе седьмого транзистора и

второму коллектору пятого транзистора, база которого подключена к введенному второму коллектору третьего транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - уменьшение динамической нестабильности выходного напряжения путем снижения времени переходного процесса при скачкообразном уменьшении тока нагрузки. Устройство содержит регулирующий транзистор 5, совмещенные источник опорного напряжения и усилитель сигнала рассогласования (элементы 1-3, 7-9,10). Введение цепи нелинейной коррекции (элементы 4, б, 8, 13-17), выходной элемент которой (транзистор 4) подключен параллельно выходу устройства, позволяет при емкостной нагрузке улучшить динамическую стабильность выходного напряжения. 1 ил. сл