Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника стабильного тока в электронных устройствах различного назначения.

Известен стабилизатор тока, содержащий регулирующий биполярный транзистор, база которого соединена с резистивно-диод- ным делителем опорного напряжения, а эмиттер и коллектор через соответствующие резисторы соединены с общей шиной и шиной питания.

Недостатком названного стабилизатора тока является низкая стабильность выходного коллекторного тока регулирующего биполярного транзистора.

Известен стабилизатор тока, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с источником опорного напряжения, и регулирующий биполярный транзистор с резистором нагрузки в цепи коллектора и измерительным резистором в цепи эмиттера, причем база регулирующего биполярного транзистора соединена с выходом операционного усилителя, а эмиттер - с его инвертирующим входом.

Указанный стабилизатор тока обладает высокой стабильностью эмиттерного тока регулирующего биполярного транзистора, но малой стабильностью выходного коллекторного тока. Малая стабильность выходного тока обусловлена изменениями базового тока регулирующего биполярного транзистора вследствие изменения напряжения между выводами коллектор - эмиттер регулирующего транзистора при колебаниях напряжения питания или изменениях сопротивления нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является стабилизатор тока, содержащий регулирующий и усилительный транзисторы противоположного типа проводимости, измерительный резистор,операционный усилитель и источник опорного напряжения, причем регулирующий транзистор подключен эмиттером к входной шине .:ия через измерительный резистор, коллектором - к выходной шине для подключения заземленной нагрузки, базой - к эмиттеру усилительного транзистора, база и коллектор которого подключены соответственно к выходу и инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через источник опорного напряжения соединен с входной шиной питания.

Известный стабилизатор тока обладает повышенной стабильностью выходного тока. Это достигнуто увеличением коэффициента передачи по току составного

биполярного транзистора, образованного из регулирующего и усилительного транзисторов противоположного типов проводимости. Вследствие высокого значения

коэффициента передачи по току уменьшена величина базового тока усилительного транзистора и снижено влияние его изменений на величину выходного коллекторного ока регулирующего транзистора.

0 Однако в известном стабилизаторе тока сохраняется влияние изменения коллекторного напряжения на величину базового тока регулирующего транзистора, в результате чего колебания напряжения питания или из5 менения сопротивления нагрузки сопровождаются изменениями выходного тока, обусловливая его нестабильность.

Целью изобретения является повыше0 ние стабильности выходного тока.

Указанная цель достигается тем, что в известный стабилизатор тока, содержащий регулирующий и усилительный транзисторы противоположного типа проводимости, из5 мерительный резистор, операционный усилитель и источник опорного напряжения, причем регулирующий транзистор подключен эмиттером к входной шине питания через измерительный резистор, коллектором

0 - к выходной шине для подключения заземленной нагрузки, базой - к эмиттеру усилительного транзистора, база и коллектор которого подключены соответственно к выходу и инвертирующему входу операционного

5 усилителя, неинвертирующий вход которого через источник опорного напряжения соединен с входной шиной питания, введены режимный резистор, включенный между коллектором и базой регулирующего транзи0 стора, и компенсирующий резистор, включенный между коллектором усилительного и эмиттером регулирующего транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого

5 стабилизатора тока.

Стабилизатор тока содержит операционный усилитель 1, усилительный биполярный транзистор 2 n-p-n-типа проводимости, регулирующий биполярный транзистор 3 п-р-п0 типа проводимости, источник 4 опорного напряжения, представляющий собой, в частном случае, резистивный делитель напряжения питания. Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 через источник

5 4 опорного напряжения соединен с входной шиной питания +. Регулирующий транзистор 3 коллектором подключен к выходной шине Вых. с резистором 5 заземленной нагрузки, эмиттером через измерительный резистор б - к входной шине питания +, базой - к эмиттеру усилительного транзистора 2. База и коллектор усилительного транзистора 2 подключены соответственно к выходу и инвертирующему входу операционного усилителя 1. Между коллектором и базой регулирующего транзистора 3 включен компенсирующий резистор 8.

Стабилизация выходного тока осуществляется следующим образом.

При уменьшении сопротивления резистора 5 заземленной нагрузки увеличивается эмиттерный ток усилительного транзистора 2, так как его эмиттер соединен с резистором 5 заземленной нагрузки через режимный резистор 7. Увеличение эмиттерного тока усилительного транзистора 2 сопровождается увеличением его коллекторного тока, протекающего через последовательно соединенные компенсирующий 8 и измерительный 6 резисторы.

Увеличение коллекторного тока усилительного транзистора 2 приводит к увеличению падения напряжения на компенсирующем резисторе 8 и суммированию его с напряжением отрицательной обратной связи, действующим на измерительном резисторе 6. Дополнительное напряжение отрицательной обратной связи, возникающее на компенсирующем резисторе 8, поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 1. В результате действия дополнительной отрицательной обратной связи уменьшается коэффициент передачи опорного напряжения с инвертирующего входа операционного усилителя 1 на эмиттер регулирующего транзистора 3. Вследствие этого снижается величина опорного напряжения, действующего на измерительном резисторе 6, что приводит к уменьшению тока, протекающего через этот резистор. Так как через измерительный резистор б протекает в основном эмиттерный ток регулирующего транзистора 3, действие дополнительного напряжения отрицательной обратной связи приводит к уменьшению тока эмиттера регулирующего транзистора 3. Уменьшение тока эмиттера регулирующего транзистор 3 вызывает уменьшение его коллекторного тока.

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе тока при уменьшении сопротивления резистора 5 заземленной нагрузки одновременно протекают два процесса, вызывающих противоположные по знаку изменения выходного коллекторного тока регулирующего транзистора 3. Уменьшение сопротивления резистора 5 заземленной нагрузки сопровождается уменьшением тока базы регулирующего транзистора 3, вызывающего увеличение его коллекторного тока, ростом коллекторного тока усилительного транзистора 2 и увеличением напряжения отрицательной обратной связи на компенсирующем резисторе 8, вызывающим

уменьшение эмиттерного и коллекторного токов регулирующего транзистора 3.

Аналогичные процессы, но с другим знаком, происходят в предлагаемом стабилизаторе тока при увеличении сопротивле0 ния резистора 5 заземленной нагрузки. Вследствие этого осуществляется компенсация изменения тока базы регулирующего транзистора 3 соответствующим изменением его эмиттерного тока, чем достигается

5 стабилизация выходного тока при изменениях сопротивления нагрузки.

Подобным образом осуществляется стабилизация выходного тока и при колебаниях напряжения питания/Так, увеличение

0 напряжения питания + сопровождается увеличением коллекторных токов усилительного транзистора 2 и регулирующего транзистора 3. Увеличение коллекторного тока усилительного транзистора 2 вызывает

5 увеличение напряжения отрицательной обратной связи на компенсирующем резисторе 8, что сопровождается уменьшением коллекторного тока регулирующего транзистора 3. В результате противоположные по

0 знаку изменения коллекторного тока регулирующего транзистора 3 компенсируются, что обеспечивает стабилизацию выходного тока при колебаниях напряжения питания. Коллекторный ток усилительного транзисто5 ра 2 сравним по величине с током базы регулирующего транзистора 3 и определяется величиной сопротивления режимного резистора 7. Последний имеет высокое сопротивление, чем обеспечивается малый

0 коллекторный ток усилительного транзистора 2 и уменьшается шунтирующее влияние эмиттерного выхода усилительного транзистора 2 на высокоомный коллекторный выход регулирующего транзистора 3.

5Величина дополнительного напряжения

отрицательной обратной связи определяется величиной сопротивления компенсирующего резистора 8. Выбором сопротивления компенсирующего резистора 8 осуществляется

0 регулировка степени компенсации изменения тока базы регулирующего транзистора 3 и стабильности его коллекторого тока.

В опытных образцах стабилизатора тока, изготовленных в научно-исследовательской

5 лаборатории Минского радиотехнического института, использовались следующие элементы: операционный усилитель 1 К140УД7, усилительный транзистор 2 КТ325Б, регулирующий транзистор 3 КТ825Г, резистор 5 заземленной нагрузки, измерительный резистор 6 ПХВ-7,5 1,0 Ом, режимный резиcrop 7 МЛТ-0,25 10 кОм, компенсирующий резистор 8 МЛТ-0,25 220м, напряжение источника питания 10В.

Максимальный ток стабилизации составлял 2 А. Опытные образцы стабилизатора тока использовались в качестве источника стабилизированного тока при контроле металлизации многослойных печатных плат.

Для проверки эффективности предлагаемого стабилизатора тока проводилось сопоставление его с аналогичным известным стабилизатором тока. В частности, в предлагаемом стабилизаторе тока при изменении сопротивления нагрузки на 10% изменение выходного тока составило порядка . В известном стабилизаторе тока (режимный резистор 7 удален, компенсирующий резистор 8 закорочен) изменение выходного тока составило примерно , что на порядок хуже.

Таким образом, предлагаемое техническое решение стабилизатора тока позволяет повысить стабильность выходного тока,

Ф о р му л а и з о.б р ете н и я Стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий и усилительный транзисторы противоположного типа проводимости,

измерительный резистор, операционный усилитель и источник опорного напряжения, причем регулирующий транзистор подключен эмиттером к входной шине питания через измерительный резистор, коллектором - к выходной шине для подключения заземленной нагрузки, базой - к эмиттеру усилительного транзистора, база и коллектор которого подключены соответственно к выходу и инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через источник опорного напряжения соединен с входной шиной питания, о т- личающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного тока, введены

режимный резистор, включенный между коллектором и базой регулирующего транзистора, и компенсирующий резистор, включенный между коллектором усилительного и эмиттером регулирующего транзисторов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение стабильности выходного тока. Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 3, измерительный резистор 6, усилительный транзистор 2, операционный усилитель 1, источник опорного напряжения 4, режимный 7 и компенсирующий 8 резисторы. Подключенные параллельно цепи коллектор - эмиттер транзистора 3 цепочки из резистора 2 и резистора 8 и подключение точки соединения резистора эмиттера транзистора 2 к базе транзистора З.дочки соединения коллектора транзистора 2 и резистор 8 к инвертирующему входу усилителя 1 позволяет осуществить компенсирующую связь по изменению тока через режимный резистор 7 при изменении сопротивления нагрузки или напряжения питания и тем самым повысить стабильность выходного тока. 1 ил, +U 0 (Л