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

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий основной источник питания, последовательный регулирующий транзистор, включенный между одним из выводов источника питания и выходным зажимом стабилизатора, запускающее устройство и усилитель обратной связи, состоящий из инвертирукйцего каскада, входом подключенного к выходным зажимам стабилизатора, и неинвертирующего каскада, выполненногр на транзисторе, проводимость которого обратна проводимости регулирующего транзистора l.

Однако в данном стабилизаторе велики потери в регулирующем транзисторе, так как ток базы этого транзистора не суммируется в нагруке с коллекторным током и весь ток нагрузки проходит через переход коллектор-эмиттер регулирующего транзистора.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор, содержащий Основной и вспомогательный источники питания, разнополярные выводы которых соединены между собой, регулирующий транзистор, включенный между общей точкой источников питания и одним из выходных зажимов стабилизатора, согласующие транзисторы, подключенные коллектором к разобщенному выводу дополнительного источника питания, и усилитель обратной связи. Такой стабилизатор имеет минимальные потери на регулирующем транзисторе, так как ток согласующих транзисторов является здесь полезным током, он протекает через нагрузку и снижает необходимую величину тока через регулирующий транзистор Г2 .

Однако потери в согласующих транзисторах данного стабилизатора могут быть значительными, например, если число их велико (если стабилизатор выполнен на большой ток нагрузки, а коэффициент передачи тока транзисторов невелик). Необходимость в увеличении числа согласующих транзисторов возникает при работе стабилизатора в тяжелых условиях - при низкой температуре окружающей среды, до минус 50°С, воздействий радиаО ции. В этих условиях у кремниевых

транзисто{.юв, используемых в стабилизаторах, коэффициеЕ1т передачи тока может снижаться до величин порядка 2 , 5 .. . . 4 , число согласующих транзисто юв резко возрастает,что приводит к необходимости повышать напряжение дополнительного источника питании, т.е. увеличивать потери в согласующих транзисторах. Эти потери могут стать соизмеримы1/1и с потерями на регулирующем транзисторе.

Цель изобретения - повышение КПД устройства путем обеспечения минимальных потерь как в регулирующем транзисторе, так и в транзисторах услителя обратной связи.

Поставленная цель достигается тем что в стабилизаторе напряжения,содержащем основной и дополнительный источники питания, имеющие общую точку регулирующий транзистор, включенный между одним из полюсов основного источника питания и одним, из выходных зажимов стабилизатора, усилитель обратной связи, состоящийиз инвертирующего каскада, входом подключенног через сравнивающий делитель к выходным зажимам стабилизатора, неинвертирующий каскад выполнен на транзисторах с последовательно чередующимся типом проводимости, коллектор каждого из которых, начиная с первого, соединен с базой последующего транзистора, а эмиттеры всех четных транзисторов подключены к разобщенному выводу дополнительного источника питания, эмиттер первого из нечетных транзисторов - к выходному зажиму, соединенному с одним из полюсов основного источника питс1ния, эмиттер каходого из последующих нечетных транзисторов - к выходному зажиму, соединенному с регулирующим тран зистором.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема (вариант) предложенного устройства, в котором неинвертирукжций каскад усилителя обратной связи выполнен на четырех транзисторах.

Стабилизатор содержит основной 1 и дополнительный 2 источники питания. Регулирующий транзистор 3 включе между положительным полюсом основного источника питания и положительным выходным зажимом стабилизатора. Усилитель обратной связи состоит из инвертирующего каскада 4 на транзисторе- 5, вход которого через термозависимый делитель связан с выходом стабилизатора, и неинвертирующего каскада 6 на транзисторах 7-10 с различным типом проводимости, причем транзисторы 7 и 9 (нечетные, -считая с выхода инвертирующего каскада) имеют одинаковую, а транзисторы 8 и 10 (четные) -- обратную проводимость по отношению к проводимости регулирующего транзистора. Коллекторы транзисторов 7-9 соединены с базами последующих транзисторов соответственно 8-10, коллектор транзистора 10 соединен с базой регулирую1цего транзистора. Стабилизатор содержит также запускающее устройство 11 на транзистор 12, эмиттер которого через нели(нейный делитель подключен к основному источнику питания.

Принцип действия стабилизатора состоит в следующем.

При включении напряжения питания транзистор 12 запускающего устройства открывается, вызывая открывание транзисторов 7-10 и регулирующего транзистора 3. При достижении выходным напряжением заданного уровня вступает в действие усилитель обратной связи (транзистор 5 приоткрывается, транзисторы 7-10 призакрываются), который воздействует на регулирующий транзистор таким образом, чтобы это напряжение оставалось неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов. При этом транзистор 12 закрывается и на дальнейшую работу стабилизатора не влияет. Для улучшения температурной стабильности в нижнее плечо делителя инвертирующего каскада включен германиевый диод (при условии, что транзистор 5 - кремниевый). В устройстве основной и дополнительный источники питания могут быть соединены как однополярными, так и разнополярными выводами. Число транзисторов в неинвертирующем каскаде может быть любым, однако практически бывает достаточно двух-четырех.Стабилизатор может быть выполнен без запускающего устройства.

Основное преимущество предложенного устройства по сравнению с известным заключается в повышении КПД за счет обеспечения минимальных потерь мощности как в регулирующем транзисторе, так и в транзисторах усилителя обратной связи.

В наибольшей степени преимущество предложенного устройства проявляется, например, в стабилизаторах,рассчитанных на низкие выход-1

0 J ные напряжения, большие токи нагрузки, тяжелые условия работы, когда резко снижается коэффициент передачи тока транзисторов (низкая температура окружающей среды, воздействие радиации).

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий основной и дополнительный источники питания, имеющие общую точку, регулирующий транзистор, включенный между одним из полюсов основного источника питания и

одним из выходных зажимов стабилизатора, усилитель обратной связи, состоящий из инвертирующего каскада, входом подключенного через сравнивающий делитель к выходным зажимам стабилизатора, и неинвертирующего каскада, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, неинвертирующий каскад выполнен на транзисторах с последовательно чередующимся типом проводимости, коллектор каждого из которых, начиная с первого, соединен с базой последующего транзистора, а эмиттеры всех четных транзисторов подключены к Г/71 I

разобщенному выводу дополнительного источника питания, эмиттер первого из нечетных транзисторов - к выходному зажиму, соединенному с одним из полюсов основного источника питания, эмиттер каждого из последующих нечетных транзисторов - к выходному зажиму, соединенному с регулирующим транзистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

2.Авторское свидетельство СССР 314201, кл. G 05 f 1/56, 1970. 3 I