Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для иитания стабилизированным наиряжением радиоэлектронных приборов и средств автоматики.

Известен стабилизатор постоянного папряжения с самозащитой от перегрузок и короткого замыкания, содержащий регулирующий транзистор, один или несколько вспомогательных транзисторов различного типа проводимости, усилитель постоянного тока, источник эталонного напряжения и делители входного и выходного напряжения 1.

Наиболее близким к изобретению техническим рещением является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора, например, р-л-р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р-л-р типа, коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора п-р-п типа, усилительный транзистор р-п-р типа, коллектор которого через резистор соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напряжения - с эмиттером выходного транзистора, и делитель напряжения 2.

Недостатком известных стабилизаторов является низкий коэффициент стабилизаПИИ.

Целью изобретения является повыщение коэффпциепта стабилизации стабилизатора. Для этого в стабилизатор напряжения

постоянного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора, например, р-п-р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р-п-р типа, коллектор которого через резистор соедипен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора п-р-п типа, усилительный транзистор р-п-р типа,

коллектор которого через резистор соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напряжения - с эмиттером выходного транзистора, и делитель напрялсения, в стабилпзатор введены три стабилизирующих каскада, при этом первый из них выполнен на полевом транзисторе с обратной связью по току и включен между положительной шиной стабилизатора « промежуточным

выводом источника опорного напряжения,

состоящего из двух последовательно включенных стабилитронов, второй токостасилизирующий каскад выполнен на нолевом транзисторе с обратной связью но току и включен меладу положительной тиной стабилизатора и эмиттером усилительного транзистора, база которого соедигшна с выходом делителя напряжения, включенного в цепь истока полевого транзистора первого токостабилизируюш;его каскада, третий токостабилпзирующий каскад выполнен на биполярном транзисторе п-р-п тина с резистором в цепи эмиттера и источником смещения на диоде и включен между коллектором промежуточного согласующего транзистора и базой входного согласуюндего трапзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером транзистора третьего токостабплизирующего каскада, причем база транзистора третьего токостабилизируюи1его каскада через ограпичительный резистор соединена с истоком полевого транзистора второго токостабилизирующего каскада.

Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения постоянного тока представлена на чертеже.

Стабилизатор содержит состазноГ регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора 1 р-п-р тина, включенного в о;р1щательную шину стабилизатора промежуточного согласующего транзистора р-л-р тина 2, коллектор которого через резистор 3 соединен с коллектором транзистора 1, входного сог.ласуюидего транзистора 4 л-р-п типа, усилительный транзистор 5 р-п-р типа, коллектор которого соедпнен с базой входного согласующего транзистора 4, эмиттер через источник опорного напряжения на стабилитронах 6, 7 (диодах) - с эмнттером выходного транзистора 1, а база - с выходов. делителя выходного напряжения на резнеторе 8, включенном в цепь «стока нолевого транзистора 9 первого токостабилизирующего каекада, сток которого соединен с промежуточным выходом источника опорного напряжения, а затвор - с общей шиной, второй токостабилизирующий каскад на полевом транзисторе 10, затвор которого соединен с общей шпной, сток - с амиттером усилительного транзистора 5, а исток через резистор И с общей щиной, н через органичительный резистор 12 - с базой транзистора 13 л-р-л типа третьего токостабилизирующего каскада, эмиттер которого соединен с эмиттером входного согласующего транзистора 4 и через резистор 14 - с коллектором промежуточного согласующего транзистора 2 и с выходом источника смещения на диоде 15, включенном между базой транзпстора 13 и коллектором транзистора 2, кнопку 16 отключения нагрузки, полевой транзистор 17, включенный между эмиттером трапзистора 1 и базой транзистора 2.

Стабилизатор иа1пряжения постоянного тока работает следуюн им образом.

После включения входного напряжения нагрузка кратковременно отключается с

помощью кнопки 16 и на выходе стабплизатора появляется напряжение, величина которого может регулироваться резистором 8. Пзмененпе величины выходного напряження передается через опорные диоды 6,

7 (стабилитроны) в эмиттер усилительного транзистора 5, усиливается им, а также транзисторами 13, 4 и в противофазе подается в базовую пень транзистора 4, восстанавливая заданное значение выходного напряжения. С «змеиением тока нагрузки ианряжение, нропорциональное его величине, снимается с токоизмерительного резистора

3и подается через диод 15, делитель на резисторах И, 12, в исток транзистора 10,

затем усиленное транзисторами 10, 5, 13,

4напряжение в противофазе подается на управляющий электрод транзистора 2 регулирующего элемента, компенсируя изменение выходного нанряжения, обуслозленное изменением тока нагрузки.

Выходное напрялсение стабилизатора постоянного тока, iiaj.cHHe наиряжения па токоизмерительиом резисторе 3, вследствие увеличения тока нагрузки, не будет близКИМ к разности входного п выходного нанряжения. При дальнейшем снижении сопротивления нагрузки выходное сопротивление стабилизатора сильно увеличивается, поскольку транзисторы регулирующего

элемента близки к состоянию насыщения, выходное напряжение стабилизатора начинает уменьшаться, а ток нагрузки изменяется незначительно. После снижения величины выходного напряжения меньше суммариого напряжения стабилизации опорных диодов 6, 7 ток через последние, а также через токостабилизирующий каскад на транзисторе 9 резко падает, транзистор

5закрывается, закрывая транзисторы 13, 4, 2, 1 и стабилизатор переходит во второе

устойчивое закрытое состояние.

В этом состоянии транзистор 5 заперт, так как база его подключена к выходу стабнлизатора через большое сопротивление опорного диода, а к общей шине стабилизатора через много меньщее сопротивление резистора 8. Кроме того, в режиме короткого замыкания переходы эмиттер- база транзисторов 2 и 4 шунтируются соответственно транзисторами 17 и 13. Для перевода устройства в рабочее состояние необходимо кратковременно отключить нагрззку с помощью кнопки 16 или через резистор и нормально разомкнутую кнопку

кратковременно подать входное напряжение на выход стабилизатора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве включение в эмиттер усилительного транзистора 5 токостабнлизирующего каскада па полярном транзисторе 10, соеди5ценного истоком с делителем входного нанряжения, а стоком - через последовательно включенные опорные диоды с выходом стаоилизатора дает возможность исключить влияние величины выходного5 напряжения на величину тока опорных диодов и одновременно уменьшить зависимость выходного напряжения от величины тока нагрузки на рабочем участке нагрузочной характеристики, расширить диапа-ю зон регулировки выходного напряжения, повысить коэффициент стабилизации, онизить выходное сопротивление и одновременно эффективно подавить лульсации входного Напряжения. Применение регу-15 лируемото источника опорного напряжения на -полярном транзисторе, подключенного через опорный диод к выходу стабилизатора, также способствует расширению пределов плавной регулировки величины выход-20 ного напряжения и защите стабилизатора от лерегрузок и коротких замыканий, питание коллектора транзистора 5 от транзистора противоположного типа Проводимости 13, выполняющего функции стабилиза-25 тора тока и динамической нагрузки, устраняет дестабилизирующее влияние источника входного напряжения на усилитель ошибки, а эмиттерная связь транзистора 13 с транзистором 4 через резистор 14 опо-39 собствует снижению величины тока короткого замыкания и выходного сопротивления. Повышению коэффициента усиления и снижению величины тока короткого замыкания способствует также транзистор 17.35 Смещение входной характеристики усилительного транзистора, обусловленное изменением температуры, может бытьвзначительной степени скомиенсировано путем выбора режима работы полярных транзис-40 торов 9, 10, поскольку температурный коэффициент тока стока последних определяется положением рабочей точки на стокозатворной характеристике и в области малых напряжений исток-затвор имеет45 знак, противоположный температурному дрейфу усилительного транзистора. Стабилизатор прост в настройке, некритичен к параметрам составляющих его элементов, легко обеспечивает коэффициент50 стабилизации и коэффициент подавления пульсаций, равный нескольким тысячам. при выходном сопротивлении, близком к нулю и токе короткого замыкания несколько миллиампер, может быть использован55 в качестве источника питания электронных устройств и полезен при проектировании б стабилизаторов в интегральном исполненнн. Ф о р м у л а и з о б р е т е н н я г j f Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состоящий из выходного транзистора, например, р-п-р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р-п-р типа, коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора п-р-п типа, усилительный транзистор типа, коллектор которого соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напряжения - с эмиттером выходного транзистора и делитель напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации, в стабилизатор «ведены три токостабилизирующих каскада, лри этом первый из них выполнен на полевом транзисторе с обратной связью по току и включен между положительной шиной стабилизатора и промежуточным выходом источника опорного напряжения, состоящего из двух последовательно включенных стабилитронов, второй токостабилизирующий каскад выполнен на полевом транзисторе с обратной связью ло току « включен между положительной шиной стабилизатора и эмиттером усилительного транзистора, база которого соединена с выходом делителя напряжения, включенного в цепь истока полевого транзистора иервого токостабилизирующего каскада, третий токостабилизирующий «аскад выполнен на биполярном транзисторе п-р-п типа с резистором в цепи эмиттера и источником смещения на диоде и включен между коллектором :промежуточного согласующего транзистора и базой входного согласующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером транзистора третьего токостабилизирующего каскада, причем база транзистора третьего токостабилизирующего каскада через ограничительный резистор соединена с истоком полевого транзистора второго токостабилизирующего каскада, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i. Авторское свидетельство СССР № 497569, кл. G 05F 1/58, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 475610, кл. G 05F 1/58, 1975.