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

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания и может быть ирпользовано в источниках питания, предназначенных для работы в широком диапазоне изменения входного напряжения. .

Известен параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из балластного резистора и стабилитрона 1.

Сопротивление балластного резистора выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить номинальный :уровень напряжения на выходе стабилизатора при минимальном входном напряжении и максимальной нагрузке. В связи с тем, что при этом мощность, вьщеляемая на .башластном резисторе, соизмерима с мощностью нагрузки, КПД стабилизатора низок.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является компенсационный стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий транзистор, включенный последовательно с нагрузкой. Его работой управляет параметрический стабилизатор напряжения, подключенный параллельно к силовым шинам 2j.

Ввиду того, что избыток входного напряжения выделяется на регулирующец транзисторе, при работе в широком

диапазоне изменения входного напря- . жения требуется транзистор с высоким номинальным напряжением. Кроме того, изменение входного напряжения приводит к изменению тока через стабилитрон, вызывая в результате изменение напряжения на выходе стабилизатора в целом.

В силу указанных причин стабили10затор имеет ограниченный диапазон стабилизации напряжения и пониженный коэффициент стабилизации.

Цель изобретения - раоиирение диапазона изменения входного напряже15ния стабилизатора, повышение его КПД и коэффициента стабилизации.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий

20 транзистор, база которого соединена с его коллектором и общей шиной соответственно через резистор и стабилитрон, а эмиттер подключен к выходному выводу, введены п регулирующих

25 транзисторов, п резисторов и п+1 стабилитронов, при этом все регулирукадие транзисторы включены последовательно так, как эмиттер предыдущего транзистора подключен к коллектору

30 последунйцего, база предыдущего транзистора соединена с эмиттером последующего через введенный стабилитро а через введенный резистор - с входным выводом, чере.з введенный стаби. литрон подключенным к коллек1;бру первого регулирующего транзистора.

Благодаря такому выполнению стабилизатора избыток входного напряжения распределяется по всем транзисторам так, что напряжение на каждом из них не превышает определенного значения. В силу зтогр ограничивается и мощность, рассеиваемая на каждом из транзисторов.

На чертеже изображена схема стабилизатора. . .

Стабилизатор содержит первый тразистор 1, включенный последовательно с нагрузкой 2, параметрический стабилизатор напряжения, выполненный на резисторе 3 в стабилитроне 4, а также дополнительные транзисторы 5, 6 и 7 стабилитроны 8, 9 и 10, смещающи.е резисторы 11, 12 и 1-3 и . смещающий стабилитрон 14.

В схеме стабилизатора каждый тран зисторный каскад по отношению к предыдущему представляет своеобразный компенсационный стабилизатор. Так, если первый каскад на транзисторе 1 служит стабилизатором для нагрузки 2 то второй каскад, выполненный на основе транзистора 5, стабилизирует напряжение на входе первого и так далее.

Работа стабилизатора состоит в следующем..

Если напряжение.на входе стабилизатора ниже номинальной величины, то транзисторы 5-7 открыты токами, протекающими через смоцакидие резисторы 11-13 и через транзистор 1, открытый током резистора 3. Стабилитрон 14 создает напряжение, необходимое для протекания этих токов. Бл.агодаря этому, входное напряжение за вычетом падения напряжения на смещающем стабилитроне 14 практически полностью прикладывается к входу первого каскада.

При повышении напряжения на входе транзистор 1 уменьшает свою проводимость, стремясь сохранить уровень напряжения на нагрузке неизменным. Падение напряжения на нем растет, и при достижении им напряжения пробо стабилитрона 8 ток смещения транзистора 5 переключается в стабилитрон 8 Транзистор 5 вьпсодит в активный режим, благодаря чему напряжение на входе первого -каскада поддерживается неизменным на уровне, практически равном сумме напряжений пробоя стабилйтронов 4 и 8.

Дальнейшее повышение входного напряжения привЬдит к увеличению числа каскадов, транзисторы которых выходят в активный режим. При этом

напряжение на каждом из них не превышает, за счет работы последующих каскадов, напряжения пробоя стабилитрона включенного между эмиттером транзистора данного и базой последующего каскадов. Поэтому и напряжени и мощность, выделяемая на каждом из транзисторов, не могут превысить допустимых значений.

Токи, протекающие по резисторам 11-13 цепей управления отдельными каскадами, являются составляющими общего тока, протекайэщего через нагрузку, т.е. они не увеличивают ток отбираемый от источника, который, таким образом, определяется только величиной нагрузки и не зависит от диапазона стабилизации напряжения.

Как известно, при прочих равных условиях коэффициент стабилизации стабилизатора, состоящего из нескольких каскадно соединенных отдельных стабилизаторов выше, чем одного каскада. Это положение справедливо и дпя предлагаемого стабилизатора, так как в нем каждый последующий каскадслужитдля предыдущего своеобразным стабилизатором. В то же время в данном стабилизаторе в отличие от известных компенсационных стабилизаторов напряжение на входе параметрического стабилизатора (резистор 3 -и стабилитрон), служащег схемой управления транзистором 1, поддерживается неизменным. Так как ток в стабилитроне 4 при этом имеет неизменную величину, то стабилизатор обладает высоким .коэффициентом стабилизации.

Таким образом, введение в стабилизатор дополнительных элементов, а также включение их описанным образом позволяют расширить диапазон изменения входного напряжения, повысить КПД и коэффициент стабилизации.Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий трарзистор, база которого соединена с его коллектором и общей шиной соответственно через резистор и стабилитрон, а эмиттер подключен к выходному выводу, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения входного напряжения, повышения КПД и коэффициента стабилизации, в него введены п регулирующих транзисторов, п резисторов и п+1 стабилитронов, при этом все регулирующие транзисторы включены последовательно так, что з миттер предыдуще1отранзистора п6дkлючeн к коллектору последующего, база предыдущегр транзистора соединена с эмиттером последующего через введенный стабилитрон, а через введенный резистор - с входным выводом, через введенный стабилитрон подключенным к коллектору первого регулирующего

транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Долик С. Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. Изд-во Советское радио, 1980, с. 53.

2.Карпов В. И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока. Изд-во Энергия, 1967, с. 33 (прототип)..

+

/J

1Z

1

1

3