Транзисторный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к источникам питанця и может быть исполЕэЗовано для питания различных радиотехнических устройств.

Известны транзисторные стабилизаторы напряжения постоянного тока, содержащие включенный последовательно в выходную цепь регулирующий транзистор 1.

Наиболее близким рещением по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является транзисторный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последовательно в выходную цепь регулирующий транзистор, баз.ой соединенный с коллектором усилительного транзистора, который соединен через первый токостабилизирующий двухполюсник с одним входным выводом, база усилительного транзистора соединена с выходом резисторного делителя напряжения, включенного между выходными выводами, а его эмиттер соединен с опорным элементом, другим выводом соединенным с общей щиной и второй токостабилизирующий двухполюсник с выходным транзистором, коллектор которого соединен с указанным опорным элементом, эталонным резистором, включенным в цепь эмиттера выходного транзистора, и источником опорного напряжения 2.

Недостатком известного стабилизатора

напряжения является то, что при широком диапазоне изменения входного напряжения, тока нагрузки и температуры не обеспечивает достаточно высокой стабилизации напряжения.

Целью изобретения является улучшение

точности стабилизации напряжения при изменениях в широком диапазоне входного напряжения и тока нагрузки.

Для этого транзисторный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий

включенный последовательно в выходную цепь регулирующий транзистор, базой соединенный с коллектором усилительного транзистора, который соединен через первый токостабилизирующий двухполюсник с одним входным выводом, база усилительного транзистора соединена с выходом резисторного делителя напряжения, включенного между выходными выводами, а его эмиттер соединен с опорным элементом, другим выодом соединенным с общей шиной, и второй окостабилизирующий двухполюсник с выодным транзистором, коллектор которого оединен с указанным опорным элементом, талонным резистором, включенным в цепь миттера выходного транзистора, и источикочопорного напряжения, в качестве опорого элемента использован резистор, а во тором токостабилизирующем двухполюсние между опорным источником и указанным з входных выводов включен вновь введенный первый резистор, общая точка которого с указанным источником опорного напряжения соединена с коллектором регулирующего транзистора, а между эталонным резистором и эмиттером выходного транистора второго токостабилизирующего двухполюсника включен вновь введенный термочувствительный элемент, причем общая точка эталонного резистора и термочувствительного элемента через второй вновь введенный резистор соединена с другим входным выводом.

На чертеже представлен стабилизатор, принципиальная электрическая схема.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, базой соединенный с коллектором усилительного транзистора 2 и первым токостабилизирующим двухполюсником 3 и с выходом резисторного делителя .4 напряжения, а эмиттер - с опорным элементом на резисторе 5, соединенном с коллектором выходного транзистора 6 второго токостабилизирующего двухполюсника 7 с источником опорного напряжения на стабилитроне 8 и резисторе 9, эталонном резисторе 10, термочувствительном элементе 11 и резисторах 12- 13.

Падение напряжения на резисторе 5 используется как опорное. Резистор 12 улучшает стабилизацию напряжения, вносимую влиянием тока нагрузки. Резистор 13 улучшает стабилизацию напряжения, вносимую изменением входного напряжения. Термочувствительный элемент 11 улучшает и расщиряет возможность термостабилизации. Схема может быть использована как для стабилизации низкого напряжения (ниже 2 В), так и для более высоких напряжений. В стабилизаторах напряжения выше 5 В резистор 5 можно включать последовательно со стабилитроном, второй выполняет роль опорного напряжения (ца чертеже не показано).

При увеличении входного напряжения ток через регулирующий транзистор 1 и вь1ходное напряжение несколько увеличивается. Увеличение выходного напряжения приводит к увеличению падения напряжения на резис орном делителе 4 и к увеличению напряжения база-эмиттер усилительного транзистора 2, который приоткрываясь, несколько увеличивает ток через резистор 5, увеличивая тем самым несколько опорное напряжение. Увеличение эмиттерноГО тока усилительного транзистора 2, следовательно, и коллекторного, вызовет уменьщение тока базы регулирующего транзистора 1, который подзакроется и уменьщит выходное напряжение, но напряжение на выходе в этом случае будет несколько выше первоначального напряжения за счет статической ошибки и за счет увеличения опорного напряжения. В предлагаемом стабилизаторе резистор 5 (опорное напряжение) обтекается двумя токами: током эмиттера усилительного транзистора 2 и стабилизированным током (коллекторным током выходного транзистора 6). Увеличение эмиттерного тока усилительного транзистора 2, протекающего через резистор 5, компенсируется уменьшением коллекторного тока выходного тран зистора 6. .

Наклон вольт-амперной характеристики второго токостабилизирующего двухполюсника 7 можно выбрать таким, чтобы пол,ностью исключить зависимость выходного

0 напряжения стабилизатора напряжения от влияния на него изменения входного напряжения. Это достигается тем, что по резистору 10 протекает два тока: ток эмиттера выходного транзистора 6 и ток резистора 13. Протекая через резистор 10, составляющая тока вызывает нодзакрытие выходного транзистора 6 и уменьшение тока его коллектора. Величиной тока через резистор 13 выбирается нужный наклон указанной вольт0 амперной характеристики, так как составляющая тока через резистор 13 прямо пропорциональна входному напряжению, то стабильность выходного напряжения стабилизатора сохраняется при широком диапазоне изменения выходного напряжения. При уменьшении входного напряжения схема ра ботает аналогично, но в обратном порядке.

При увеличении тока нагрузки напряжение на выходе уменьшается, усилительный транзистор 2 призакрывается, ток эмиттера

0 усилительного транзистора 2 уменьшается, ток базы регулирующего транзистора 1 увеличивается, регулирующий транзистор 1 приот рывается, напряжение на выходе стабилизатора увеличивается. Но напряжение на выходе устанавливается несколько меньшей

величины за счет статической ошибки регулирования и уменьшения опорного напряжения, вызванного уменьшением тока эмиттера усилительного транзистора 2. Этим недостатком обладают все известные стабилизаторы напряжения. Исключение этого недостатка достигается включением резистора 12 последовательно со стабилитроном 8. Включение этого резистора позволяет изменять наклон указанной вольт-амперной характеристики.

5 При увеличении тока нагрузки стабилизатора напряжения возрастает опорное напряжение, что приводит к увеличению тока выходного транзистора 9, опорного напряжения на резисторе 5 и, следовательно, к повышению напряжения на выходе стабилизатора напряжения. Оказывается возможным подбором сопротивления резистора 12 полностью исключить нестабильность выходного напряжения от изменения в широком диапазоне тока нагрузки. Это объясняется тем, что увеличение опорного напряжения стабилизатора напряжения пропорционально току нагрузки, протекаюш,ему по резистору 12. В стабилизаторе напряжения имеются дополнительные возможности осуществлять термокомпенсацию; например, включением термочувствительных элементов (диодов, терморезисторов) в эмиттерную цепь выходного транзистора 9 или применением термочувствительного элемента 11 с требуемым температурным коэффициентом. Таким образом возможно создание высокостабильных стабилизаторов напряжения, не зависящих от влияния изменения входного напряжения, тока нагрузки и температуры.ю Стабилизатор обеспечивает получение высокостабильного выходного напряжения как низковольтных (ниже 2 В), так и стабилизаторов с напряжением свыще 2 В. В известных низковольтных стабилизаторах особую трудность составляет получение высокостабильного напряжения из-за отсутствия низковольтных стабилитронов и сложности термокомпенсации. В стабилизаторах напряжения выше 2 В появляется дополнительная возможность улучщить стабилизацию и термокомпенсацию. В стабилизаторе напряження можно изменять наклон вольт-амперной характеристики, т. е. в зависимости от требований получить строго горизонтальную, падающую или имеющую некоторый подъем, например, для компенсации падения напряжения в линии. Формула изобретения Транзисторный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последовательно в выходную цепь регулирующий транзистор, базой соединенный с коллектором усилительного транзистора, который соединен через первый токостабилизирующий двухполюсник с одним входным выводом, база, усилительного транзистора соединена с выходом резисторного делителя напряжения, включенного выходными выводами, а его эмиттер соединен с опорным элементом, другим выводом соединенным с общей щиной и второй токостабилизирующий двухполюсник с выходным транзистором, коллектор которого соединен с указанным опорным элементом, эталонным резистором, включенным в цепь эмиттера выходного транзистора, и источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучщения точности стабилизации, в качестве опорного элемента использован резистор, а во втором токостабилизирующем двухполюснике между опорным источником и указанным из входных выводов включен вновь введенный первый резистор, общая точка которого с указанным источником опорного напряжения боединена с коллектором регулирующего транзистора, а между эталонным резистором и эмиттером выходного транзистора второго токостабилизирующего двухполюсника включен вновь введенный термочувствительный элемент, причем общая точка эталонного резистора и термочувствительного элемента через второй вновь введенный резистор соединена с другим входным выводом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 284059, кл. G 05 F 1/56, 1968. 2.Патент США № 3538424, 323-22, 1970.