Высоковольтный стабилизатор постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение отноеится к электротехнике и может иепользоваться для питания радиоаппаратуры.

Известен стабилизатор тока на транзисторе, стабилитроне и резисторах. Наиболее близким к изобретению техническим решением является высоковольтный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий трапзистор, включенный но схеме с общей базой, с выводами для подключения пагрузки в цепи коллектора и источник питания.

Недостатком известных стабилизаторов тока является малый динамический диапазон напряжения на нагрузке, не превышающий пробивного напряжения на переходе коллектор- база регулирующего транзистора.

Целью изобретения является повышение динамического диапазона на нагрузке. Эта цель достигается тем, что в выеоковольтный стабилизатор постоянного тока введены две группы дополнительных транзисторов, дополнительные транзисторы первой группы включены последовательно в цепь нагрузки и снабжены индивидуальными источниками базовых токов, а дополнительные транзисторы второй группы своими выходными цепями подключены параллельно индивидуальным источникам базовых токов транзисторов первой группы, при этом источник питания выполнен с отводами, к которым через диоды подключены

входы дополнительных транзисторов второй группы, причем при использовании во второй группе дополнительных транзисторов того же типа проводимости, что и регулирующий траизпстор, их выходными цепями являются цепи коллектор-база, а входамп - эмиттеры, а ири использовании во второй грзппе донолиительных транзисторов обратного pei-улирующему транзистору типа проводимости их выходными цепями являются цепи коллектор- эмиттер, а входами - базы.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема высоковольтного стабилизатора постоянного тока с использованием во BTOpoii

группе дополнительных транзпсторов того же типа проводимости, что и регулирующий транзистор; на фиг. 2 - то же с использованием дополнительных транзисторов обратного регулирующему транзистору типа проводимости.

В цепь эмиттера регулирующего транзистора 1 включен источник тока эмиттера 2, а в цени коллектора последовательно включена первая группа дополнительных транзисторов 3, 4 с индивидуальными источниками базовых

токов 5, 6. Параллельно носледним включены переходы коллектор-база второй группы дополнительных транзисторов 7, 8, снабженных защитными диодами 9, 10 в цепи эмиттер-база. Эмиттеры транзисторов 7, 8 через

диоды И, 12 подключены к отводам источника питания 13. В цепи коллектора траизистора 4 включена нагрузка 14.

Напряжение U между соседними отводами источника питапия 13 выбрано меньшим предельно допустимого напряжения коллектор- база для транзисторов 1, 3, 4.

Высоковольтный стабилизатор постоянного тока работает следующим образом.

При максимальном сопротивлении нагрузки напряжение па ней близко к полному напряжепию источника питания 13, ири этом транзисторы 1, 3, 4 находятся на границе режима насыщения. При снижении сопротивления нагрузки напряжение на ней падает, а на цепочке транзисторов 1, 3, 4 растет. Токн неточииков 5, 6 выбраны несколько выше тока базы на границе насыщения, поэтому сначала транзисторы 3, 4 насыщены, а падение напряжения на транзисторе 1 растет. Когда напряжение на транзнстре 1 приближается к величине и, напряжение на диоде 11 меняет знак, и транзистор 7 начинает шунтнровать источник тока 5, ток базы транзистора 3 начинает уменьщаться до перехода транзистора 3 в активный . После этого напряжение на транзисторе 1 иерестает изменяться, а напряжение на транзисторе 3 начинает расти до тех пор, пока оно не приблизится к t/ и т. д. Это приводит к тому, что сопротивление нагрузки уменьшается до нуля, а напряжение источника питания разделяется между транзисторами 1, 3, 4. Во всем диапазоне сонротнвления нагрузки на транзисторах 1, 3, 4 не превышает величины и, т. е. меньще предельно допустимого. Транзисторы 7, 8 могут быть низковольтиыми, так как напряжения на них равны напряжениям на переходах эмиттер-база транзисторов. Диоды 9, 10 служат для защиты нереходов эмиттер-база транзисторов 7, 8 от пробоя.

В схеме стабилизатора, показанной на фиг. 1, выходное сонротивление на участке изменения напряжения на одном из транзисторов 1, 3, 4 не отличается от выходного сонротивления транзистора, и полый диапазон изменения тока нагрузки при изменении ее сопротивления от нуля до максимума уменьшается в я раз по сравнению с однокаскадным стабилизатором на высоковольтном транзисторе с тем же динамическим диапазоном напряжения на нагрузке (п - число каскадов, т. е. транзисторов 1, 3, 4). Это обусловлено тем, что при соответствующем выборе токов источников 5, 6 включение в работу очередного каскада нриводит к уменьщению тока нагрузки

на велнчину, равную изменению тока нагрузки при увеличении напряжения на транзисторе предыдущего каскада до величины напряжения насыщения за счет тока соответствующего диода 11, 12, равного избытку тока источника 5 или 6.

На фиг. 2 донолнительные транзисторы 7, 8 второй группы подключены к источникам тока 5, 6 нереходами коллектор-эмиттер, а к диодам 11, 12 присоединены их базы. Принцип действия этого варианта стабилизатора аналогичен предыдущему.

Из изложенного следует, что стабнлизато, позволяет повысить диапазон напряжения иа нагрузке в л раз, что дает возможность стабилизировать ток в высоковольтных цепях с иомощью относительно низковольтных транзисторов. Это особенно важно в случае малых токов нагрузки, когда КПД становится второстепенным параметром, а большее значение имеют быстродействие, стабильность и коэффициент нульсаций. .

Формула изобретения

1.Высоковольтный стабилизатор постоянного тока, содержащий включенный но схеме с общей базой регулирующий транзистор, с выводами для подключения нагрузки в цепи коллектора и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения динамического диапазона напряже}шя на нагрузке, в него введены две грунпы дополнительных транзисторов, дополнительные транзисторы нервой группы включены последовательно в цепь нагрз зки и снабжены индивидуальными источниками базовых токов, а дополнитель}1ые транзисторы второй группы своими выходными цепями подключены параллельно индивидуальным источникам базовых токов транзисторов первой группы, при этом источник питания выполнеп с отводами, к которым через диоды подключены входы донолнител1) транзисторов второй группы.

2.Стабилизатор но н. 1, отличающийся тем, что нри иснользовании во второй группе дополнительных транзисторов того же тина проводимости, что и регул 1рующий транзистор, их выходными цеиями являются цепн коллектор-база, а входами - эмиттеры.

3.Стабилизатор по п. I, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при использовании во второй группе дополнительных транзисторов обратного регулирующему транзистору тина проводимости нх выходными цепями являются цепи коллектор-эмиттер, а входами - базы.

13

Фиг.1

УЗ

фиг. 2