Источник стабильного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве высокостабильного источника напряжения в разнообразных микроэлектронных устройствах.

Известны диодные источники стабильного напряжения, в качестве стабилизирующего элемента в них используется опорный диод (стабилитрон) или выпрямительный диод (светодиод), работающий в режиме прямого смещения. Последовательно с диодом включается балластный резистор, а параллельно диоду-нагрузка. Такие источники имеют небольшую величину выходного напряжения и достаточно хорошую термостабильность. Основным недостатком диодных источников стабильного напряжения является небольшой коэффициент стабилизации.

Известен также источник стабильного напряжения, содержащий МДП-транзистор с n-каналом и два резистора, причем исток и подложка МДП-транзистора подключены к общей шине, а сток - к выходной клемме и первому выводу первого резистора, второй вывод которого подключен к затворму МДП-транзистора и первому выводу второго резистора, второй вывод которого подключен ко входной клемме. Первый и второй резисторы образуют делитель напряжения в цепи стока, с которой снимается сигнал отрицательной обратной связи на затвор МДП-транзистора.

Основным недостатком устройства является относительно небольшой коэффициент стабилизации.

Наиболее близким техническим решением является источник стабильного напряxj4 Ю 00

со со

жения, содержащий МДП-транзистор со встроенным n-каналом, МДП-транзистор со встроенным р-каналом, резистор и п последовательно включенных диодов, причем входная клемма подключена к стоку МДП- транзистора с n-каналом, исток и подложка которого подключены к выходной клемме и истоку МДП-транзистора с р-каналом, сток и затвор которого подключены к катоду п-го диода и общей шине, а подложка МДП-транзистора с р-каналом подключена к первому выводу резистора, второй вывод которого подключен к аноду первого диода и затвору МДП-транзистора с n-каналом. В таком источнике оба МДП-транзистора охвачены 100% отрицательной обратной связью, за счет чего реализуется достаточно высокий коэффициент стабилизации.

Недостатки прототипа определяются необходимостью использования разнотипных МДП-транзисторов и трудностями в задании необходимых рабочих режимов, поскольку регулирование выходного напряжения - с помощью резисторов здесь практически искл-ючено.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона выходных напряжений.

Указанная цель достигается в источнике стабильного напряжения, содержащем МДП-транзистор со встроенным п-каналом, сток которого подключен к входному выводу, исток объединен с подложкой, второй МДП-транзистор с индуцированным каналом, подложка которого соединена с первым выводом резистора смещения, опорный элемент напряжения, выполненный на одном или нескольких последовательно соединенных диодах, один вывод которого подключен к общей шине, за счет введения в него балластного резистора, подключенного первым выводом к объединенный истоку первого и затвору второго транзисторов, а вторым выводом к объединенным выходному выводу, стоку второго транзистора и второму выводу резистора смещения, затвор первого транзистора соединен с подложкой второго транзистора, исток которого соединен со вторым выводом опорного элемента напряжения, при этом второй МДП-транзистор выполнен с п-каналом.

Второй МДП-транзистор охвачен 100% последовательной, а первый МДП-транзистор - параллельной отрицательной обратной связью по напряжению, чем и осуществляется стабилизация выходного напряжения. С помощью p-n-перехода исток-подложка первого МДП-транзистора и опорного элемента напряжения обеспечивается заданная величина выходного напряжения.

На чертеже представлена принципиальная схема источника стабильного напряжения, состоящая из первого МДП-транзистора со встроенным п-каналом 1, резистора смещения 2, балластного резистора 3, второго МДП-транзистора с п- каналом 4 и опорного элемента напряжения

0 выполненного на одном или нескольких (на чертеже двух последовательно соединенных диодах 5 и 6). Выходная клемма устройства подключена к первым выводам резисторов 2 и 3 и стоку МДП-транзистора

5 4, исток которого подключен к первому выводу опорного элемента напряжения, второй вывод которого подключен к общей шине. Второй вывод балластного резистора

3подключен к затвору МДП-транзистора 4 0 и истоку с подложкой МДП-транзистора 1,

сток которого подключен к входной клемме. Второй вывод резистора смещения 2 подключен к подложке МДП-транзистора 4 и затвору МДП-транзистора 1.

5К входной клемме устройства прикладывается напряжение U8x положительной полярности. МДП-транзистор 1 включен по схеме с общим стоком и вместе с резистором 3 и МДП-транзистором 4 (и сопротивле0 нием нагрузки) образует истоковый повторитель, который за счет 100% последовательной отрицательной обратной связи по напряжению обеспечивает на своем истоке постоянное напряжение UTI (при по

5 стоянном напряжении на его затворе U3i) Если затвор МДП-транзистора 1 непосредственно подключить к общей шине, то напряжения Uni будет равно его напряжению отсечки Uoi. Диоды 5 и 6 совместно с р-п-пе0 реходом исток-подложка МДП-транзистора

4и резисторами 2 и 3 образуют диодный стабилизатор напряжения с выходным напряжением U0n (опорным напряжением для МДП-транзистора 1). В результате получает5 ся, что в устройстве Uni Uoi + U0n, т.е. с помощью диодного стабилизатора реализуется необходимая величина Uni. Величина Uon определяется количеством прямосме- щенных диодов в цепи истока и их напряже0 нием пятки. При необходимости их количество может быть уменьшено или увеличено.

МДП-транзистор 4 охвачен параллельной отрицательной обратной связью, что

5 также способствует получению стабильного выходного напряжения 1)Вых. Стабилизирующее действие МДП-транзистора 4 можно рассмотреть на примере. Предположим, что за счет каких-либо факторов возросло Uni При этом увеличится открывающее напряжение между истоком и затвором МДП- транзистора 4, что приводит к уменьшению сопротивления его канала, а следовательно, и Увых. Кроме того, МДП-транзистор4здесь также представляется и как биполярный п- p-n-транзистор, режим работы которого задается током базы (подложки) с помощью резистора 2. В результате оказывается, что выход устройства шунтируется еще и п-р-п- транзистором, охваченным отрицательной обратной связью, что также стабилизирует величину Увых.

Таким образом, за счет стабилизирующего действия отрицательных обратных связей, образуемых посредством включения МДП-транзисторов 1 и 4, а также биполярной n-p-n-структуры МДП-транзистора 4, с помощью резисторов 2 и 3 обеспечивается повышенный коэффициент стабилизации. Использование опорного элемента напряжения, резистора смещения, а особенно балластного резистора дает возможность обеспечить необходимую величину выходного напряжения Увых

Формула изобретения Источник стабильного напряжения содержащий первый полевой МДП-транзи- стор со встроенным n-каналом, сток

которого подключен к входному выводу, исток объединен с подложкой, второй полевой МДП-транзистор с индуцированным каналом, подложка которого соединена с первым выводом резистора смещения

опорный элемент напряжения, выполненный на одном или нескольких последовательно соединенных диодах, один вывод которого подключен к общей шине, отличающийся тем, что, с целью расширения

рабочего диапазона выходных напряжений в него введен балластный резистор подключенный первым выводом к объединенным истоку первого и затвору второго транзисторов, а вторым выводом к объединенным выходному выводу, стоку второго транзистора и второму выводу резистора смещения, затвор первого транзистора соединен с подложкой второго транзистора, исток которого соединен с вторым выводом

опорного элемента напряжения, при этом второй полевой МДП-транзистор выполнен с п-каналом.

Использование: во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, где требуется расширенный рабочий диапазон выходных напряжений. Сущность изобретения: устройство содержит первый и второй полевые МДП-транзисторы с n-каналом, резистор смещения и балластный резистор, опорный элемент напряжения, выполненный на одном или нескольких последовательно соединенных диодах. Включение первого транзистора с балластным резистором в цепи между входным и выходным выводами, второго транзистора с опорным элементом напряжения между выходным выводом и общей шиной резистора смещения между истоком и подложкой второго транзистора, а также соединение затвора первого транзистора с подложкой второго транзистора, а объединенных истока и подложки первого транзистора с затвором второго транзистора позволяют снизить ограничения на формирование верхнего уровня выходного напряжения источника и расширить его рабочий диапазон. 1 ил. 00 с

Ф

1Г

. -Ф

6SZ

sIL