Стабилизатор тока на высоковольтном транзисторе Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

1

Стабилизатор тока относится к отрасли электроники и может быть использован в источнике питания газоразрядной трубки оптического квантового генератора для генерирования пилообразного напряжения большой амплитуды в качестве усилителя постоянного тока (УПТ) с высоким выходным напряжением.

Известен стабилизатор на операционном усилителе, к одному из входов которого подключен источник опорного напряжения, к другому измерительный резистор, включенный последовательно с нагрузкой, подключенной, в свою очередь, к выходу усилителя .

Выходное сопротивление подобных типов стабилизаторов ограничено только коэффициентом усиления операционного усилителя, однако динамический диапазон по напряжению низкий, поскольку определяется величиной напряжения источников питания операционного усилителя.

Наиболее близким техническим решением к даиному изобретению является стабилизатор тока иа высоковольтном транзисторе, содержащий схему сравнения, одии вход которой подключен к источнику опбрного наиряжения, регулирующий траизистор, коллектор которого и точка соединения измерительного резистора с источником опорного напряжения образуют выходные клеммы устройства, источник питания схемы сравнения 2. Однако в данном стабилизаторе выходное сопротивление стабилизатора со стороны коллектора, куда включена нагрззка, как и в простейшем стабилизаторе, не может превосходить сопротивлеиие утечки коллектора перехода, иоскольку ток через сопротивление утечки из коллек10 тора в базу не контролируется.

Цель изобретения - увеличение выходного сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе тока на высоковольтном

15 транзисторе схема сравнения с ее выходом, источник питания схемы сравнения и переход, база- эмиттер регулирующего транзистора соединены последовательно и образуют замкнутый контур, а измерительный

20 резистор и второй вход схемы сравнения подключены в точку соединения любых двух элементов замкнутого контура, с целью иовыщения температурной и временной стабильностн тока, схема сравнения

25 выполнена на операционном усилителе, инвертирующий вход которого и средняя точка источника питания подключены к точке соединения измерительного резистора с регулирующим транзистором, с целью упро30 имения конструкции источник иитания схемы сравнения выполнен на стабилитроне, включенном между точкой соединения нзмернтельного резистора с эмиттером (исто ком) транзистора схемы сравнения и базой регулирующего транзистора, соеднпеиной через доиолнительный резистор с коллектором этого же транзистора, а с целью упрощения конструкции, схема сравнения вынолнена на полевом или биполярном транзисторе обратной проводимости, включенном между точкой соединения измерительного резистора с эмиттером регулирующего транзистора и его базой, соединенной через ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ резистор с его коллектором.

На фиг. 1-7 представлены примеры реализации стабилизатора тока на высоковольтном транзисторе.

Стабилизатор тока содержит схему сравнения 1, регз лирующий транзистор 2, дополнительный источник питания 3, источник опорного напряжения 4, измерительный резистор 5. Нагрузка и источник питания нагрузки включается в цепь коллектора транзистора 2 и на чертежах не показаны.

Схема сравнения 1 может быть вынолнена на биполярном или полевом транзисторе или на операционном усилителе.

Изменение напряжения на коллекторе транзистора 2 вызывает изменение тока через сонротивление утечки коллекторного перехода. Этот ток выходит из базы транзистора 2 и нротекает через измерительный резистор 5, изменяя падепне напряжения на нем. Нри этом на входе схемы сравнения 1 выделяется сигнал ощибки. Усиленный сигнал ошибки подается на вход транзистора 2, который регулирует ток до первоначального значения.

Схемы, приведенные на чертежах, не исчерпывают всех возможных вариантов построення стабилизатора, каждый из которых может иметь свои нреимущества в конкретном случае.

Например, когда нужно стабилизировать ток одной определенной величины в качестве отдельного источника питання схемы сравнения целесообразно исиользовать нелинейный элемент со свойствами стабилизатора напряжения, напрнмер, стабилитрон, или даже переход база - эмиттер, которые через резистор подключены к коллектору регулнрующего транзистора, как на фиг. 4, 5, 6.

В стабилизаторах, где в качестве схемы сравнения применяется полевой транзистор, как на фиг. 2, ток через нагрузку в точностн равен току через измерительный резистор, что позволяет измерять ток нагрузки с высокой точностью в низковольтной цепи.

Для реализации возможностей стабилизатора схему сравнения следует вынолнять на транзисторах с высокой крутизной и коэффициентом усиления или использовать

каскадное соединение транзисторов, например, как на фиг. 7.

Стабилизатор, выполненный по схеме фиг. 3, кроме высокого выходного сопротивления имеет также хорошую температурную стабильность за счет использования в качестве схемы сравнения онерационного уснлителя. Сигнал с выхода уснления может нодаваться как в базу регулирующего транзистора, так и в эмиттер. В последнем случае нужно поменять местами входы усилителя. Наличие отдельного изолированного источника для питания схемы сравнения позволяет увеличить выходное сонротивление

стабилизатора на 2-3 порядка по сравнению с прототипом, что расширяет сферу применения стабилизатора. Наиболее перспективным представляется использование стабилизатора в качестве источника тока в

высоковольтных цепях, где возникают трудности с получением высокого выходного сопротивлепия в связи с тем, что нагрузка и измерительный резистор не соединены неносредственно друг с другом.

.

Формула изооретения

1. Стабилизатор тока на высоковольтном транзисторе, содержащий ехему сравнения, один вход которой нодключен к источнику

опорного напряжения, регулирующий транзистор, коллектор которого и точка соединения измерительного резистора с источником опориого напряжения образуют выходные клеммы устройства, источник питания

схемы сравнения, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходного сопротивления, схема сравнения с ее выходом, источник питания схемы сравнения и переход база-эмиттер регулирующего траизистора соединены последовательно и образуют замкнутый контур, а измерительный резистор и второй вход схемы сравнения подключены в точку соединения любых двух элементов замкнутого контура.

2. Стабилизатор тока по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной и временной стабильности тока, схема сравнения выполнена на операционном усилителе, иивертирующий вход которого и средняя точка его источника питания подключены к точке соедипения измерительного резнстора с регулирующим транзистором.

3.Стабилизатор тока по н. 1, отличаю щ и и с я тем, что, с целью упрощения

конструкции, источник питания схемы сравнения выполнен на стабилитроне, включенном мелсду точкой соединения измерительного резистора с эмиттером (истоком) транзистора схемы сравнения и базой регулирующего транзистора, соед1И1енной через донолиптельный резистор с коллектором этого же транзистора.

4.Стабнлизатор тока ио п. 1, отличающнйся тем, что, с целью унрон1еппя конструкции, схема сравнения выполнена на полевом или биполярном транзисторе обратной проводимости, включенном между точкой соединения измерительного резистора с эмиттером регулирующего транзистора и его базой, соединенной через дополнительный резистор с его коллектором.

Источники информации, принятые во вниматше при экспертизе

1.Патент США № 3546564, кл. 338-268, 1972.

2.Патент Японии № 46-14933. кл. 58Н2, 1970.

tf- -

t-