Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике и может -быть использовано в схемах вторичных источников питания.

Известны схемы непрерывных стабилизаторов постоянного напряжения последовательного типа, содержащие регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования и источники опорного напряжения и тока, соединенные со входом стабилизатора flj.

Один из недостатков таких стабилизаторов - сравнительно невысокий коэффициент стабилизации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирукиций элемент, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу регулирующего элемента и рыходной клемме, источник опорного тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента и выходом усилителя сигнала рассогласования, а вход - с входной клеммой и входом регулирующего элемента,источни опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя сигнала рассогласования и .

который включает в себя токозадающий двухполюсник, первый вывод которого подключен Ко входу регулирующего элемента, а второй вывод соединен с о5щей шиной через последовательно включенные элемент опорного напряжения и первый стабилитрон,второй стабилитрон, подключенный к баэе токостабилизирующего транзистора и

10 через диод соединенный с первым стабилитроном, делитель выходного эталонного напряжения, включенный между общей шиной и эмиттером токостабилизирующего транзистора, выходной 15 транзистор, база которого соединена с токозадающим двухполюсником и элементом опорного напряжения, а коллектор соединен с управляющим входом источника опорного тока, управ20ляемый стабилизатор тока, выход которого соединен со йторым стабилитроном J.

Недостатком указанного стабилизатора является невысокий коэффициент стабилизации, что обусловлено сравнительно высокой нестабильностью выходного напряжения опорного источника при .изменении напряжения на входе 30 стабилизатора. Цель изобретения - повышение коэ фициента стабилизации стабилизатора постоянного напряжения. Поставленная цель достигается те что управляющий вход управляемого стабилизатора тока соединен с коллектором токостабилизирующего транз тора, а его вход подключен к эмитте ру выходного транзистора. Схема предлагаемого стабилизатор постоянного напряжения приведена на чертеже. Стабилизатор постоянного напряже ния содержит регулирующий элемент 1 выход которого соединен с первым вх дом усилителя 2 сигнала рассогласования. Выход усилителя 2 соединен с управляющим входом регулирующего элемента 1 и выходом источника 3 опорного тока. Второй вход усилител 2 подключен к выходу источника 4 опорного напряжения. Источник 4 опорного напряжения включает в себя токозадающий двухполюсник 5,первый вывод которого подключен к силовому входу регулирующего элемента, а второй вывод соединен с общей шиной через последовательно включенные элемент б опорного напряжения и пер вый стабилитрон 7. Второй стабилитрон 8 опорного источника 4 подключен к базе токостабилизирующего тра зистора 9 и через диЬд 10 соединен с первым стабилитроном. Делитель 11 выходного эталонного напряжения источника 4 включен между общей шиной и эмиттером транзистора 9. База выходного транзистора 12 соединена с двухполюсником 5 и со вспомогательным источником б, его коллектор подключен ко входу источника 3 опор ного тока, а эмиттер соединен с суммирующим узлом управляемого стабилизатора 13 тока. Вход управляемого стабилизатора 13 тока соединен с коллектором транзистора 9, а его выход подключен к базе транзистора 9. Входом стабилизатора постоянного напряжения является силовой вход ре гулирующего элемента, выходом - вых регулирующего элемента. Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Источник 4 опорного напряжения этого стабилизатора имеет более высокую стабильность выходного напряжения, и от изменения входного напрйжения сравнению с йсточнико опорного напряжения известного стабилизатора, что и обусловливает повышенный коэффициент стабилизации предлагаемого стабилизатора. Действительно, коэффициент стабилизации стабилизатора напряжения при К„ const определяется соотношением: дЦ ву . и вых и вых и вх где AUgy и AUgj,,)( - приращение напряжений на входе и выходе стабилизатора ; Jo,.v постоянные уровВ Вот А ни напряжения на входе и выходе стабилизатора. Коэффициент К содержит две составляющиегде K-c-f - составляющая коэффициента, стабилизации, обусловленная конечностью петлевого усиления стабилизатора и неидеальностью регулирующего элемента 1 и источника 3 опорного тока; - к |, - Г является составляющей коэффициента стабилизации, обусловленной нестабильностью выходного напряжения U источника 4 опорного напряжения при изменении входного напряжения и„ ; K.i -гтг коэффициент «и бильности источника опорного напряжения при изменении напряжения на входе стабилизатора. Из соотношений (2) и (3) следует, что при большом петлевом усилении стабилизатора ( К ст,. - о° ) коэффициент стабилизации К. ограничен конечным значением коэффициента стабильности К CTQTI источника опорного напряжения. Можно показать, что коэффициент стабильности источника 4 опорного напряжения стабилизатора опрееляется приблил енным соотношением ло БЫХ V А Д.«А. R, - сопротивление двухполюсника 5; R. - дифференциальное сопротивление вспомогательного источника б опорного напряжения; л дифференциальные сопротивления стабилитронов 7 и 8; - выходное сопротивление управляемого стабилизатора тока; Кд - коэффициент передачи делителя 11 ). Из соотношения (4) следует, что коэффициент Кстоп стабилизатора может достигать очень большой величины. Так, при Rg 20 кОм, Кд Кд Кд lot) Ом,К0ых 200 кОм Кд 0,5 получаем Кстоп 4-10. В известном стабилизаторе суммирующий узел управляемого стабилизатора тока соединен непосредственно со входом стаблизатора, поэтому для этого стабилизатора коэффициент сравнительно невысок и опреде ляется соотношением febtxy + Дде К„ я « А При ЯВЫ/У 500 кОм, Кдв 100 Ом, Кд в 0,5 получаем Кстоп т.е. в 40 раз меньше, чем для предлагаемого стабилизатора. Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения имеет в 10-40 раз более высокий коэффициент стабилизации по сравнению с известным стабилизатором,чт обусловлено повышенной стабильность его источника опорного напряжения от изменения входного напряжения. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряже ния, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу регулирующего элемента и выходной клемме, источник опорног тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирукхцего элемента и выходом усилителя сигнала рассогласования, а вход - с входной клеглмой и входом регулирующего элемента, источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя сигнала рассогласования и который включает в себя токозадающий двухполюсник, первый вывод которого подключен ко входу, регулирующего элемента, а второй вывод соединен с общей шиной через последовательно включенные элемент опорного напряжения и первый стабилитрон, второй стабилитрон,подключенный к базе токостабилизирующего транзистора и через диод соединенный с первым стабилитроном, делитель выходного эталонного напряжения, включенный между общей шиной и эмиттером токостабилизирующего транзистору, выходной транзистор, база которого соединена с токозадающим двухполюсником и элементом опорного напряжения, а коллектор соединен с управляющим входом источника опорного тока, управляемый стабилизатор тока, выход которого соединен со вторым стабилитроном, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента ста- билизации, управляющий вход управляемого стабилизатора тока соединен с коллектором токостабилизирующего транзистора, а его вход подключен к эмиттеру выходного транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2345761, кл. G 05 F 1./56. 2.Гребен Л.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. М., Энергия, 1976, с. 127, рис. 6-4..