Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(Сопротивление регулирующего транзистора и не оказывает на него шунтирующего воздействия.

Однако в известном стабилизаторе лишь частично снижены нульсации выходного напряжения н повышен коэффициент стабилнзации. Во-первых, через управляемое сопротивление запитан только выходной каскад усилителя, а цепи нитаиия усилителя и опорный стабилитрон остаются незащищенными от проникновения пульсаций входного напряжения, во-вторых, наличие управляющего падения напряжения на токозадающем резисторе управляемого сопротивления требует гасящего делителя иа входе дифференциального усилителя, снижающего коэффициент стабилизации и затрудняющего стабилизацию низкого напрял еиия. По этим же причинам ирименение высококачественного дифференциального усилителя постоянного тока в интегральном исполиении для данной схемы снизит надежность стабилизатора и не иозволит получить достаточно высокий коэффициент стабилизации.

Целью изобретения является повышение коэффициента стабилизации и надежности, умеиьшение пульсаций выходного напряжения и обеспечение стабилизации низких наирялсений.

Эта цель достигается тем, что стабилизатор постояиного напряжения, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий траизистор, уиравляющий электрод которого подключен к выходу цепи обратной связи, состоящей из дифференциальиого усилителя иостоянного тока, одним входом соединенного с выходом источника опорного напряжения иа стабилитроне, и управляемое сопротивлеиие иа полевом транзисторе, который стоком подключен к коллектору регулирующего транзистора и входному зажиму стабилизатора, а затвором - к токозадающему резистору, снабл ен доиолнительным транзистором, коллектор которого соединен со стоком,база - с истоком полевого транзистора, а эмиттер - с токозадающим резистором. При этом второй вход диффереициального усилителя подключен непосредственно к выходному зажиму стабилизатора, опорный стабилитрон включен между затвором нолевого транзистора и общей шиной стабилизатора, а питающие выводы усилителя подключены соответственно к общей шине стабилизатора и точке соединения эмиттера доиолнительного транзистора с токозадающим резистором.

Это позволяет поддерживать постоянной величину тока опорного стабилитрона, иодвести стабилизированное питающее наиряжение к усилителю и использовать все выходное напряжение стабилизатора для управления дифференциальным усилителем постоянного тока.

На чертеже представлена схема предла гаемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит включенный в одну из силовых шин регулирующий транзистор 1, управляющий электрод которого подключен к выходу цепи обратной связи, состоящей из диффереициального усилителя постоянного тока 2, одним входом соединенного с выходом источника опорного

напряжения на стабилитроне 3, управляемое сопротивление 4, полевой транзистор 5, который стоком подключен к коллектору транзистора 1 и входному зажиму стабилизатора, а затвором - к токозадающему резистору 6, транзистор 7, коллектор которого соединен со стоком, база - с истоком полевого транзистора 5, а эмиттер с токозадающим резистором 6. Второй вход усилителя 2 подключен непосредственно к выходному зажиму стабилизатора, стабилитрон 3 включен между затвором транзистора 5 и общей шиной стабилизатора, а питающие выводы усилителя 2 подключены соответственно к общей шине стабилизатора

и точке соединения эмиттера транзистора 3 быть включен делитель напряжения 8, выходом соединенный с одним входом усилителя 2.

Стабилизатор постоянного напряжения

работает следующим образом.

Па управляющий электрод транзистора 1 с выхода усилителя 2 поступает сигнал, пропорциональный разности напряжений на его входах, т. е. выходного напряжения стабилизатора и опорного напряжения, снимаемого со стабилитрона 3 (через установочный делитель 8). Через силовой переход транзистора 1 протекает ток источиика питающей сети, создающий напряжение на

нагрузке стабилизатора, которое уравновешивает управляющую разность напряжений на входах усилителя 2. Таким образом, предлагаемый стабилизатор представляет собой систему автоматического регулирования компенсационного типа, в которой ноддерл ивается постоянным выходное нанрялсение независимо от изменения входного напряжения и сопротивления нагрузки. Падение напрял ения на резисторе 6 сопротивления 4 является автоматическим смещением, поступающим на затвор транзистора 5 и оказывающим отрицательную обратную связь на коллекторный ток транзистора 7. Поэтому напрял ение на токозадающем резисторе поддерживается постоянным, а следовательно, неизменен и ток, определяемый величиной этого резистора и протекающий через опорный стабилизатор 3, на напряжение стабилизации которого не влияют пульсации входного источника питания сети. Питание усилителя 2 осуществляется стабилизироваиным напряжением, поступающим с выхода эмиттерного повторителя на транзисторе 7, нравным сумме напряжений опорного стабилизатора 3 и падения напряжения На резисторе 6. Транзистор 7 предназначен для согласования высокого выходного сопротивления транзистора 5 в режиме автоматического смещения с достаточно низким сопротивлениями по питанию усилителя 2 и стабилитрона 3. Подключение управляющего электрода транзистора 1 к выходу усилителя 2 позволяет подключить один из входов его непосредственно к выходному зажиму стабилизатора без гасящего делителя и улучщить режим работы усилителя 2, так как разность выходного и входного напряжений усилителя 2 оказывается равной небольщому напряжению управляющего перехода транзистора 1 (0,2-0,7 В), а также использовать все изменение выходного напряжения стабилизатора для управления усилителем 2. В совокупности стабилизация тока опорного стабилитрона и питаЕощего напряжения усилителя 2, один из входов которого подключен непосредственно к выходному зажиму стабилизатора, повыщают коэффициент стабилизации и надежность стабилизатора, уменьшают пульсации выходного напряжения и обеспечивают стабилизацию низких напряжений.

В предлагаемом стабилизаторе может быть применен операционный дифференциальный усилитель постоянного тока, выполненный на современной интегральной микросхеме, что значительно расширяет область применения стабилизатора. Величина выходного напряжения стабилизатора может регулироваться установочным делителем 8.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения позволяет повысить коэффициент стабилизации и надел ность, уменьшить пульсации выходного напряжения и обеспечить стабилизацию низких напряжений.

При применении в схеме стабилизатора регулирующего транзистора типа КТ602Б, дифференциальных усилителей постоянного тока К140УД1А и К153УД1А, опорных стабилитронов соответственно Д814А и трех последовательно соединенных стабилитрона Д818Б, полевого транзистора КПЗОЗД и транзистора КТ201Б были получены следующие параметры стабилизаторов. Для усилителя обратной связи на микросхеме

К140УД1А в стабилизаторе нульсации выходного напряжения составили менее 1 мВ, а величина выходного напряжения регулировалась от 3,6 В до 9 В. Для стабилизатора с усилителем К153УД1А пульсации - менее 0,1 мВ, а выходное напряжение - 8-22 В. Ток нагрузки в обоих случаях задавался 50 мА, а пульсации входного напря 1чения устанавливались ие менее 1 В.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содерлсащий включенный в одну из силовьтх

шин регулирующий транзистор, управляющий электрод которого подключен к выходу цепи обратной связи, состоящей из дифференциального усилителя постоянного тока, одним входом соединенного с выходом

источника опорного напряжения на стабилитроне, и управляемое сопротивление на полевом транзисторе, сток которого подключен к коллектору регулирующего транзистора и входному зажиму стабилизатора, а затвор - к токозадающему резистору, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации и надежности, уменьщения пульсаций выходного напряжения и стабилизации низких напряжеПИЙ, он снабжен дополнительным транзистором, коллектор которого соединен со стоком, база - с истоком полевого транзистора, а эмиттер - с токозадающим резистором, при этом второй вход дифферендиального зсилителя подключеи непосредственно к выходному зажиму стабилизатора, опорный стабилитрон включен между затвором полевого транзистора и общей шиной стабилизатора, а питающие выводы усилителя

подключены соответственно к общей шине стабилизатора и точке соединения эмиттера дополнительного транзистора с токозадающим резистором управляемого сопротивления.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Додик С. Д., Гальперин Е. И. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. М., «Сов. радио, 1969.

2. Акцептованная заявка ФРГ № 1588838, G 05F 1/56, 1973 (прототип).