Низковольтный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания, Известен низковольтный, стабилизатор постоянного напряжения, обладающий,повышенным КПД и надежностью за счет малой мощности рассеяния на регулирующем элементе. Мощность рассея ния на регулирующем элементе такого стабилизатора уменьшена за счет разделения цепей питания коллекторов ег силового и согласующих транзисторов 1 . Однако это устройство требует наличия дополнительного источника питающего напряжения, что значительно усложняет схему. I Известен стабилизатор для уменьпгения мощности рассеяния, в котором составной регулирующий транзистор выполнен по схеме с дополнительной симметрией. В этом стабилизаторе до полнительный источник питающего напряжения отсутствует 2. Однако такое устройство снижает устойчивость стабилизатора и не позволяет значительно уменьшить мощ ность рассеяния на регулирующем тра зисторе, так как минимальное падение напряжения на нем не может быть достигнуто менее 1,6 В для строенного транзистора и 2,4 В - для счетверенного транзистора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является низковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент, выполненный на силовом и согласующих транзисторах одного типа проводимости и управляющем транзисторе другого типа проводимости, усилитель обратной связи, одним из входов подключенный кисточнику опорного напряжения, другим входом подключенный к делителю выходного напряжения, а выходом подключенный к базе управляющего транзистора и к коллектору транзистора токостабилизирующего двухполюсника 3. Недостатками указанного стабилизатора являются низкие КПД и надежность из-за большой мощности рассеяния силового и согласующего транзисторов регулирующего элемента, а также большое напряжение между входным и выходным выводами и повышенная нестабильность выходного напряжения при изменении питающего напряженил из-за большого минимального падения напряжения на регулирующем элементе.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности с одновременным уменьшением напряжения между входным и выходным выводами и уменьшением нестабильности выходного напряжения ри изменении питающего напряжения.

Поставленная цель достигается тем что в низковольтном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем включенный в одну из силозых шин регулирующий элемент, выполненный на силово и согласующих транзисторах одного типа проводимости и управляющем транзисторе другого типа проводимости, усилитель обратной связи, одним из входов подключенный к источнику опорного напряжения, другим входом подключенный к делителю выходного напряжения, а выходом подключенный к базе управляющего транзистора и к коллектору транзистора токостабилизирующего двухполюсника, эмиттер управляющего транзистора через компенсирующие диоды, включенные в прямом направлении по отношению к выходному напряжению и соединенные последовательно между собой, подключен к выходной шине и через ограничительный резистор с общей шиной, а коллекторы согласующих транзисторов подключены поочередно к точкам соединения компенсирующих диодов.

Так как полярность напряжений на каждом из компенсирующих диодов противоположна полярности напряжений на периодах эмиттер-коллектор соответствующих транзисторов,минимальные падения напряжений на согласующих и силовом транзисторах уменьшаются,Это приводит к уменьшению мощностей рассеяния указанных транзисторов и, следовательно, к повьпиению КПД и надежности. Напряжение между входным и выходным выводами, а также нестабильность выходного напряжения при изменении питающего напряжения при этом уменьшаются.

На чертеже представлена схема предлагаемого низковольтного стабилизатора постоянного напряжения.

Предлагаемый низковольтный стабилизатор постоянного напряжения содержит включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент, выполненнь й на силовом 1 и согласующих 2 и 3 транзисторах одного типа проводимости и управляющем транзисторе 4 другого типа проводимости, усилитель 5 обратной связи, одним из входов подключенный к источнику 6 опорного напряжения, други входом подключенный к делителю 7 выходного напряжения, а выходом подключенный к базе управляющего транзистора 4 и к коллектору транзистора 8 токостабилизирующего двухполюсника 9, компенсирующие диоды 10-12 и ограничительный резистор 13.

Эмиттер управляющего- транзистора 4 через компенсирующие диоды 10-12, включенные в прямом направлении по отношению к выходному напряжению и соединенные последовательно между собой, подключен к выходной шине и через ограничительный резистор 13 соединен с общей шиной. .

Предлагаемый низковольтный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

На один вход усилителя 5 обратной связи поступает напряжение от источника б опорного напряжения, на другой вход - часть выходного напряжения стабилизатора, снимается с делителя 7 выходного напряжения. Сигнал рассогласования, усиленный усилителем 5 обратной связи, воздействует на проводимость регулирующего элемента и изменяет его таким образом, чтобы при колебаниях питгиощего напряжения и нагрузки выходное напряжение оставалось неизменным. Токостабилизирующий двухполюсник 9 служит пля увеличения коэффициента усиления усилителя обратной связи 5

В предлагаемом стабилизаторе полярность напряжения на компенсирующем диоде 12 противоположна полярности напряжения на переходе коллектор-эмиттер управляющего транзистора 4, полярность напряжения на компенсирующем диоде 11 противоположна полярности напряжения на переходе эмиттер-коллектор согласующего транзистора 3, а полярность напряжения на компенсирующем диоде 10 противоположна полярности напряжения на переходе эмиттер-коллектор согласующего транзистора 2. В результате минимальное падение напряжения на переходах эмиттер-коллектор согласующих 2 и 3 и силового 1 транзисторов необходимое для их нормальной работы снижается. Это приводит к уменьшению мощности рассеяния указанных транзисторов и, следовательно, к повышению КПД и надежности стабилизатора. Снижение минимального необходимого падения напряжения на регулирующем элементе позволяет уменьшить напряжение между входным и выходным выводами. Уменьшается также нестабильность выходного напряжения при изменении питающего напряжения, так как снижение напряжения на регулирующем транзисторе приводит к снижению напряжения питгиощего источника и, следовательно, к уменьшению его колебаний по абсолютной величине.

Ограничительный резистор 13 служит для пропускания эмиттерного и коллекторных токов управляющего 4 и согласующих 2,3 транзисторов и созДания необходимого режима работы компенсирующих диодов 10-12. Экспериментальная проверка подтвердила работоспособность и положительные качества предлагаемого низковольтного стабилизатора постоянного напряжения. При этом удалось в 1,3 раза повысить КПД, в 2 раза уменьшить напряжение между входным и выходным выводами, в 1,4 раза уме шить нестабильность выходного напря жения при изменении питающего напря жения, повысить надежность стабилизатора. Формула изобретения Низковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий элемент, выполненный на силовом и согласующих транзисторах одног типа проводимости и управляющем тран зисторе другого типа проводимости, усилитель обратной связи, одним из входов подключенный к источнику опор ного напряжения, другим входом подкЛюченный к делителю выходного напряжения, а выходом подключенный к базе управляющего транзистора и к коллектору транзистора токостабилизирующего двухполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности с одновременным уменьшением напряжения между входным и выходным выводами и уменьшением нестабильности выходного напряжения при изменении питаницего напряжения, эмиттер управляющего транзистора через компенсирующие диоды, включенные в прямом направлении по отношению к выходному напряжению и соединенные последовательно между собой, подключен к выходной шине и через ограничительный резистор соединен в общей шиной, а коллекторы согласующих транзисторов подключены к точкам соединений компенсирующих диодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 302705, кл. G 05 F 1/56, 1971. 2.Штильман В.И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения, Киев, 1976, с. 60, рис. 17. Техника 3. Там же с. 59, рис. 16ж.