Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1993 года по МПК G05F1/585 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение температурной стабильности и расширение диапазона выходных напряжений стабилизатора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит транзисторы 1-5, регулирующие элементы 6 и 7, повторитель тока 8, причем эмиттер транзистора 1 объединен с коллектором регулирующего элемента 6 и подключен к первой входной шине, база транзистора 1 объединена с его коллектором и соединена с базой транзистора 2, коллектор которого объединен с коллектором транзистора 3 и подключен к базе регулирующего элемента 6, эмиттер которого соединен с первым выходом, эмиттеры транзисторов 4 и 5 объединены, база транзистора 4 соединена с общей шиной, его коллектор объединен с базой регулирующего элемента 7 и подключен к выходу повторителя тока 8, вход которого соединен с коллектором транзистора 5, а вывод питания объединен с эмиттером регулирующего элемента 7 и подключен ко второй входной шине, база транзистора 5 связана с первым выходом делителя напряжения 9, включенного между первым и вторым выходами, коллектор регулирующего элемента 7 подключен ко второму выходу, транзистор 10, резисторы 11-13, транзисторы 14 и 15, причем эмиттер транзистора 10 подключен ко второй входной шине, база связана со входом повторителя тока, а коллектор соединен с коллектором транзистора 1, резисторы 12. и 13 включены между первой входной шиной и, соответственно, эмиттерами транзисторов 2 и 15, база транзистора 15 соединена с базой транзистора 2, коллектор транзистора 15 объединен с базой транзистора 3 и подключен к эмиттеру транзистора 14, база которого связана со вторым выходом делителя напряжения 9, а его коллектор подключен ко второй входной шине, рези(Л

С

00

о

х| О

crop 11 включен между эмиттером транзистора 3 и объединенными эмиттерами транзисторов 4 и 5.

Стабилизатор напряжений работает следующим образом.

Предположим, что напряжение на первом выходе увеличилось. Это приращение передается на базы транзисторов 5 и 14, при этом ток коллектора транзистора 14 уменьшается, большая часть коллекторного тока транзистора 15 поступает в базу транзистора 3, который, открываясь, подзапира- ет регулирующий элемент 6, тем самым компенсируя первоначальное изменение напряжения на выходе.

В то же время нарушение баланса выходных напряжений приводит к уменьшению тока коллектора транзистора 5 и, соответственно, к увеличению тока коллектора транзистора 4. Приращение тока коллектора 4 поступает в базу регулирующего элемента 7, за счет чего увеличивается ток его коллектора, чем обеспечивается симметрия выходных напряжений.

Опорное напряжение формируется между первым и вторым вы ходами делителя напряжения 9. Стабильность этого напряжения обеспечивается за счет компенсации отрицательного температурного дрейфа напряжения база-эмиттер транзистора 5 положительным температурным дрейфом напряжения на резисторе 11.

Опорное напряжение можно представить как

Uon ибэБ + URH + УбэЗ - , где Кбэ - напряжение база-эмиттер соответствующего транзистора;

URH - падение напряжения на резисторе 11. При выполнении устройства методом интегральной технологии площади переходов транзисторов 2 и 15 можно сделать одинаковыми. Если пренебречь базовыми токами транзистора 3 и регулирующего элемента 6, то можно считать, что токи коллекторов транзисторов 3 и 14 будут равны. Следовательно, напряжения база-эмиттер транзисторов 3 и 14 также равны. В этом случае выражение для опорного напряжения приобретает вид

Uon 11бз5+ U2R11,. (1)

где 1к2 A U6a/Ri2 - ток коллектора транзистора 2;

RI - сопротивление соответствующего резистора;

In 81/82 разность напряжений база-эмиттер транзисторов 1 и 2;

Si - площадь эмиттера соответствующего транзистора;

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

fn - температурный потенциал. Тогда выражение 1 можно представить следующим образом:

Uon-UaaS + fpr lnSi/S2)Rii/R« (2) Вполне очевидно, что второе слагаемое в выражении (2) имеет положительный температурный дрейф, а 11бэ5 - отрицательный. При соответствующем выборе сопротивлений резисторов 11 и 12 можно сделать температурный дрейф опорного напряжения нулевым. Это возможно, если Uon 1,205 В, что равно ширине запрещенной зоны для кремния.

Таким образом, поскольку температурная стабильность опорного напряжения в предлагаемом устройстве существенно выше, чем у прототипа, а минимальное выходное напряжение составляет 0,6...0,7 В, что существенно меньше, чем в схеме прототипа, поставленную цель можно считать достигнутой.

Формула изобретения Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий пять транзисторов, два регулирующих транзистора, делитель напряжения с двумя выходами и повторитель тока, причем эмиттер первого транзистора вместе с коллектором первого регулирующего транзистора подключен к первой входной шине, база первого транзистора вместе с его коллектором соединена с базой второго транзистора, коллектор которого вместе с коллектором третьего тран- зистора подключен к базе первого регулирующего транзистора, эмиттер которого соединен с первой выходной шиной, однополярной с первой входной шиной, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов объединены, база четвертого транзистора соединена с общей шиной, коллектор вместе с базой второго регулирующего транзистора подключен к выходу повторителя тока, вход которого соединен с коллектором пятого транзистора, а вывод питания вместе с эмиттером второго регулирующего транзистора подключен к второй входной шине, база пятого транзистора соединена с первым выходом делителя напряжения, включенного между первой и второй выходными разнополярными шинами, коллектор второго регулирующего транзистора соединен с второй выходной шиной, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения температурной нестабильности выходных напряжений и расширения их диапазона, введены шестой, седьмой и восьмой транзисторы и три резистора, причем эмиттер шестого транзистора подключен к второй входной шине, база соединена с входом повторителя

тока, э коллектор соединен с коллектором первого транзистора, первый и второй резисторы включены между первой входной шиной и соответственно эмиттерами второго и седьмого транзисторов, база седьмого транзистора соединена с базой второго транзистора, коллектор седьмого транзистора вместе с базой третьего

транзистора подключен к эмиттеру восьмого транзистора, база которого соединена с вторым выходом делителя напряжения, а коллектор подключен к второй входной тине, третий резистор включен между эмиттером третьего транзистора и объединенными эмиттерами четвертого и пятого транзисторов.

Область использования: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устр-во содержит восемь транзисторов, два регулирующих транзистора, делитель напряжения с двумя выходами и повторитель тока. Схема выполнена таким образом, что температурный дрейф опорного напряжения значительно снижен. 1 ил.