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.

Стабилизатор напряжения содержит пять транзисторов 1-5, два регулирующих элемента 6 и 7, делитель напряжения 8, повторитель тока 9, причем эмиттер транзистора 1 подключен к первой входной шине, его база объединена с базой транзистора 2 и соединена с коллектором транзистора 1, коллектор регулирующего элемента 6 подключен к первой входной шине, а его эмиттер связан с первым выходом, эмиттеры транзисторов 4 и 5 обьединены, база транзистора 4 подключена к общей шине, база

транзистора 5 соединена с первым выходом делителя напряжения 8, включенного между первым и вторым выходами, коллектор транзистора 5 соединен со входом повторителя тока 9, выход которого объединен с коллектором транзистора 4 и подключен к базе регулирующего элемента 7, эмиттер которого объединен с выводом питания повторителя тока 9 и подключен ко второй входной шине, а коллектор соединен со вторым выходом, резисторы 10 и 11, усилитель сигнала рассогласования 12, причем резистор 11 включен между эмиттером транзистора 2 и первой входной шиной, один из выводов резистора 10 соединен с эмиттерами транзисторов 4 и 5, другой объединен с коллектором транзистора 2 и подключен к неинвертирующему входу усилителя сигнала рассогласования 12, инвертирующий вход которого связан со вторым выходом делителя напряжения 8, а выход соединен с базой регулирующего элемента 6, эмиттер

ел

С

со

vi О оо

О

транзистора 3 подключен ко второй входной шине, его база связана с коллектором транзистора 5, а коллектор соединен с коллектором транзистора 1.

Устройство работает следующим образом.

Пусть напряжение на первом выходе увеличилось. Тогда между входами усилителя сигнала рассогласования 12 возникает разность напряжений, при этом уменьшается выходной ток усилителя сигнала рассогласования 12 и ток эмиттера регулирующего элемента 6, что приводит к стабилизации напряжения на первом выходе. В то же время подсхема, состоящая из транзисторов 4 и 5, повторителя тока 9 и регулирующего элемента 7 следит за нулевым потенциалом на первом выходе делителя напряжения 8, обеспечивая симметрию выходных напряжений.

Опорное напряжение между первым и вторым выходами делителя напряжения 8 определяется как

Don U635 + URIO,

где 11бэ5 напряжение база-эмиттер транзистора 5;

URIO падение напряжения на резисторе 10.

Падение напряжения на резисторе 10 обусловлено током коллектора транзистора 2. При выполнении устройства методом интегральной технологии ток коллектора транзистора 2 можно представить как

1к2 ( TlnS2/Si)/Rn, где рт - температурный потенциал;

Si - площадь эмиттера соответствующего транзистора;

RH - сопротивление резистора 11. Следовательно, падение напряжения на резисторе 10 составляет

URIO (#T In S2/Si)Rio/Rn. Учитывая, что отношение площадей величина постоянная, температурный дрейф резисторов 10 и 11 взаимно компенсируется, температурный потенциал с ростом температуры растет, напряжение URIO имеет положительный температурный дрейф, в то время как напряжение 1)бэ5 имеет отрицательный температурный дрейф. Следовательно, выбрав определенным образом отношение резисторов 10 и 11, можно добиться нулевого (или заданного) температурного дрейфа опорного напряжения. Из технической литературы известно, что нулевой температурный дрейф опорного напряжения достигается, когда оно равно ширине запрещенной зоны, то есть Uon 1,205 В для кремния.

Опорное напряжение в схеме прототипа определяется как

Uon - UCT + U6a5 + ибэЗ,

где UCT - напряжение стабилизации стабилитрона.

Очевидно, что в схеме прототипа полной компенсации дрейфа опорного напряжения достичь весьма трудно, при этом в оптимальном случае опорное напряжение

0 будет составлять 5...6 В, а минимальное выходное напряжение - 2,5...3 В, тогда как в предлагаемом устройстве минимальное выходное напряжение может достигать 0.6..Д7 В.

5 Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить температурную стабильность и расширить диапазон выходных напряжений стабилизатора по сравнению с прототипом.

0 Формула изобретен и°я

Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий пять транзисторов, два регулирующих транзистора, делитель напряжения с двумя выходами и

5 повторитель тока, причем эмиттер первого транзистора подключен к первой входной шине, база вместе с базой второго транзистора подключена к коллектору первого транзистора, коллектор первого регулирую0 щего транзистора подключен к первой входной шине, а эмиттер - к первой выходной шине, однополярной с первой входной шиной, эмиттеры четвертого и пятого транзисторов объединены, база четвертого

5 транзистора подключена к общей шине, база пятого транзистора соединена с первым выходом делителя напряжения, включенного между первой и второй разнополярными выходными шинами, коллектор пятого тран0 зистора соединен с входом повторителя тока, выход которого вместе с коллектором четвертого транзистора подключен к базе второго регулирующего транзистора, эмиттер которого вместе с выводом питания по-.

5 вторителя тока подключен к второй входной шине, а коллектор соединен с второй выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности и расширения диапазона выход0 ных напряжений, в него введены первый и второй транзисторы и усилитель сигнала рассогласования, причем первый резистор включен между эмиттером второго транзистора и первой входной шиной, один из вы5 водов второго резистора соединен с эмиттерами четвертого и пятого транзисторов, другой вывод вместе с коллектором второго транзистора подключен к неинвертирующему входу усилителя сигнала рассогласования, инвертирующий вход

которого соединен с вторым выходом делителя напряжения, а выход соединен с базой первого регулирующего транзистора, эмиттер третьего транзистора подключен к второй входной шине,база соединена с коллектором пятого транзистора, а коллектор подключен к коллектору первого транзистора.

Использование: в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит пять транзисторов, два регулирующих транзистора, делитель напряжения с двумя выходами и повторитель тока. По сравнению с прототипом в него введены два резистора и усилитель сигнала рассогласования. Это позволяет повысить температурнуюстабильность выходных разнополярных напряжений, а также расширить их диапазон. 1 ил.

Г

I

U

J

V

--О-Цум 0-V6