Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиоэлектронной аппаратуры. Известен стабилизатор постоянног тока, содержсцций регулирующий элеме токостабилизируюпшй элемент и цепь обратной связи, выполненную на дифференциальном усилителе с источнико эт алонного напряжения 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ста билизатор, содержащий регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, токостабилизируюпшй элемен включенный между входом и упраоляющ электродом регулирующего элемента, к которому также подключен выход усилителя постоянного тока, и каска сравнения с источником эталонного напряжения 2. Однако часть напряжения обратной связи в таких стабилизаторах теряется на верхней ветви резистивного лителя и на сопротивлении участка эмиттер - база управляющего каскада Только после таКих потерь напряжение обратной связи сравнивается с эталонным. Соответственно при этом во много раз уменьшается выделенный сигнал ошибки. в результате все сушествуюише тоанзисторные стаби.пизаторы напряжения являются инерционными для частот гармоник выпрямленного напряжения. Поэтому для сглаживания выходного напряжения на выходе стабилизатора применяются емкости: обычно один конденсатор включают.параллельно нагрузке, другим - шунтируют верхнее плечо оезистивного делителя напряжения обратной связи. Кроме того, схема с общим эмиттером в управляющем каскаде, как известно, является усилителем мощности, что приводит при малых уровнях входных сигналов осиибки к их маскировке на фоне собственных шумов усилителя, а следовательно к росту инерционности стабилизатора. Для расширения функциональных возможностей путем повыгиения коэффициента стабилизации, растЖрения рабочей полосы частот и улучшения динамических характеристик, и упрощения схемн в стабилизаторе постоянного напряжения, содеожащем регулирующий элемент, включенный в одну из

силовых шин токостабилизируютий элемент, включенный между входом и управЛЯЮП1ИМ электродом оегулируюшего элемента, к которому также подключен выход усилителя постоянного тока,и каскад сравнения с источником эталонного напряжения, усилитель постоянного тока выполнен на транзисторе по схеме с общей базой, эмиттер которого соединен с выходом каскада сравнения через дополнительно введенную цепочку из параллельно соединенных резистора и конденсатора, каскад сравнения выполнен по схеме с обмим эмиттером, эмиттер которого подключен к источнику эталонного напряжения, а база - к одному из выходных выводов.

Кроме того, резистор цепочки выполнен переменным, а между выходом усилителя постоянного тока и другим выходным выводом может быть включен конденсатор,

На .чертеже дана принципиальная схема предлагаемого стабилизатора.

Он содержит регулирующий элемент 1 между входом и управляющим электродом которого включены токостабилизирующий двухполюсник 2,усилитель постоянного тока на транзисторе 3, выходом подключенный к управляющему электроду регулирующего элемента 1, и включенный по схеме с обшей базой каскад сравнения, выполненный на транзисторе 4, включенном по схеме с общим эмиттером, к эмиттеру которого подключены источник эталонного напряжения, выполненный на стабилитроне 5 и резисторе 6, и цепочка из резистора 7 и конденсатора 8, подключенная между входом усилителя постоянного тока и выходом каскада сравнения.

Резистор б обеспечивает необходимей ток через стабилитрон 5 и на него падает напряжение, равное разности напряжений выходного и эталонного.

Переменный резистор 7 служит для установки и регулировки выходного напряжения; при этом следует иметь ввиду, что изменение выходного напряжения в меньшую сторону ограничено величиной, близкой к эталонному напряжению,

.Конденсатор 8 малой емкости служит для уменьшения потерь на переменном резисторе 7 при передаче .сигналов ошибки от схемы сравнения к управляющему каскаду.

Резисторы 9 или 10 служат для исключения шунтирования переходом эмиттер - база транзистора 4, находящегося в насыщении, -резистора б (применение резистора 9 предпочтительнее, так как обеспечивается дополнительная отрицательная обратная связь по входному напряжению),

Конденсатор 11 (имеющий величину одного порядка с емкостью 8) обеспечивает совместно с большим выходным

сопротивлением управляющего каскада предотвращение попадания на базу регулятора гармонических составляющих с выхода токостабилизируюшего двухполюсника .

Таким образом, сигнал ошибки поступает практически без потерь на базу транзистора 4 и ретранслируется на вход усилителя 3. Ретрансляция оптимальна при непосредственном соединений коллектора транзистора 4 с эмиттером транзистора 3, т.е. при полностью закороченном резисторе 7 для случая его включения, показанного на чертеже,

Увеличивая величину переменного резистора 7 и соответственно при этом увеличивая степень насыщения транзистора 4, регулируется выходное напряжение в пределах заданных минимального и максимального значений.

Благодаря выбранной схеме включения транзистор 3 работает в активном режиме примерно на границе с областью насыщения и его дифференциальное сопротивление переходов эмиттер - коллектор сравнительно мало, что в итоге и улучшает коэффициент полезного дествия цепи обратной связи. Лучсиие динамические и частотные характеристики такой схемы обусловлены хорошим согласованием малого выходного сопротивления регулятора Напряжения, выполненного по схеме с общим эмиттером, и нагрузки с малым входным сопротивлением цепи обратной связи, а также значительно меныиим собственнным шумом этой двухкаскадной цепи по срав-яению с классическим прототипом.

Коэффициент усиления цепи обратно связи по напряжению при оптимальной ретрансляции сигнала ошибки должен обеспечивать подавление всех гармонических составляющих выпрямленного напряжения стабилизатором до уровня, сравнимого с собственными шумами мощного регулирующего транзистора.

Предлагаемая схема стабилизатора конструктивно выгодно отличается от классического прототипа тем, что в ней отсутствуют большие фильтрующие конденсаторы на выходе стабилизатора Это позволит создать набор стабилизаторов для различных напряжений полностью в интегральном исполнении. Она более надежна, так как транэисторы цепи обратной связи работают в облегченных энергетических режимах; более технологична в производстве, так как не предъявляет жестких требований по разводке выводов элементов при монтаже.

Формула изобретения

1, Стабилизатор постоянного напряжения, содержаний регулирующий

элемент, включенный в одну из силовых шин, токостабилизируюший элемент, включенный между входом и управляющим электродом регулирующего элемента, к которому также подключен выход усилителя постоянного тока, и каскад сравнения на транзисторе с источником эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем повышения коэффициента стабилизации, расширения рабочей полосы частот и улучгйения динамических характеристик и упрощения схемы, в нем усилитель постоянного тока выполнен на транзисторе по схеме с обшей базой, эмиттер которого соединен с выходом каскада сравнения через дополнительно введенную цепочку из параллельно соединенных резистора и конденсатора, транзистор каскада сравнения включен по схеме с

обшим эмиттером, эмиттер которого подключен к источнику эталонного напряжения, а база - к одному из выходных выводов.

2.Стабилизатор по п.1, о т л й- . чающийся тем, что, с целью : регулировки .уровня выходного напряжения, резистор цепочки выполнен переменным.

3.Стабилизатор по пп,1 и 2, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения;пульсации выходного напряжения, между выходом усклмгеля постоянного тока и другим выходным выводом включен конденсатор.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 395823, кл. G 05 F 1/56, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 392481, кл. G 05 F 1/58, 1971

0 (прототип).