Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 

.(5) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1- Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения постоянного тока,и может бытк. использовано в качестве прецизионного вторичного источника питания .

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через резисторы соединены с выходом устройствам.

Наиболее близким к изо етению яв ляется стабилизатор, содержащий два согласованных транзистора,коллекторы которых через соответствующие резисторы ,соединены с выходом устройства, а базы объединены, причем эмиттер Первого транзистора .соединен с общей шиной источника питания, с которой эмиттер второго транзистора соединен через третий резистор 2};

Недостатками известных устройств .являются ограниченные функциональные возможности, так как они могут

быть использованы только в качестве . опорного элемента, а функции мощного, источника стабилизированного напряжения выполнять не могут; невозможность получения различных значений

5 выходного напряжения, так как точностные и температурные характеристи ки в нем обеспечиваются только при одном значении выходного напряжения (1,205 невысокий коэффици ент стабилизации напряжения (т.е. ограниченная точность при изменении напряжения питания и сопротивления нагрузки; трудность получения в широком диапазоне температур минимальч

ного температурного дрейфа, так как функциональная температурная зависимость носит сложный характер и определяется тремя транзисторами и тремя резисторами, к которым предъявляют20ся высокие точностные требования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, расширение диапазона стабилизируемых напряжений, повышение точности и термостабильности. Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходными выводами стабилизатора, а базы объединены, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, с которой эмиттер второго транзистора соединен через третий резистор, введены два дифференциальных усилителя, резистивный делитель, дополнительный резистор, регулирующий транзистор и цепь запуска, включенна параллельно переходу эмиттер-коллектор регулирующего транзистора, к которому подключены один вывод дополнительного резистора, другой вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, и один вход резистивного делителя второй вход кото рого соединен с общей шиной,а выход с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго транзистора, а выход - с базой регулирующего транзистора, причем коллектор первого транзистора соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом резистивного делителя,, а выход соединен с базами транзисторов, третий резистор выполнен с положительным температурным коэ ффи ц и е н том. На чертеже показана принципиальная схема устройства. Устройство содержит два согласованных транзистора 1 и 2, коллекторы которых через резисторы 3 и соответственно соединены с выходом уст ройства, а базы объединены, причем эмиттер транзистора 1 соединен с общей шиной источника питания 5, с которой эмиттер транзистора 2 соединен через резистор 6, два дифференциальных усилителя 7 и 8, резистивный делитель 9 дополнительный резистор 10 регулирующий транзистор 11 и цепь запуска 12 (например RC-цепь), вклю ченная параллельно с регулирующим транзистором 11 между шиной источника питания 5 и выходом устройства к которому подключены один вывод дополнительного резистора 10, другой вывод которого соединен с эмиттером транзистора 2, и один вход резистивного делителя 9, второй вход которого соединен с общей шиной источника питания 5, а выход соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя 7, инвертирующий вход которого соединен с коллектором транзистора 2, а выход соединен с базой регулирующего транзистора 11, причем коллектор транзистора 1 соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя 8, инвертирующий вход которого соединен с выходом резистивного делителя 9, а выход соединен с базами транзисторов 1 и 2. Третий резистор 6 выполнен с положительным температурным коэффициентом О, в тепловом контакте с транзисторами 1 и 2, которые в свою очередь выполнены согласованными в одном кристалле. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения питания от источника питания 5 через цепь запуска 12 на выход устройства подается запускающий импульс, который приводит схему в рабочее состояние, при котором дифференциальный усилитель 8 обеспечивает за счет обратной связи через базу постоянство коллекторного тока Ц транзистора 1, причем выходное стабилизированное напряжение; К - коэффициен7 деления ррзистивного делителя 9; R,, - сопротивление резистора 3Дифференциальный усилитель 7 включен таким образом, чтобы обеспечить постоянство коллекторного тока 1 транзистора 2, но уже за счет вели1 чины выходного напряжения, которое через дополнительный резистор 10 передается на эмиттер транзистора 2, причем . ,. . U, где RA. - сопротивление резистор k. Используя известнуюсвязь напряжения между эмиттером и базой транзистора и его коллекторным током, можно определить падение напряжения на резисторе 6 . где Чу - термозависимый коэффициент Учитывая (1) и (2) и то, что JBbfvRfe ь ( и R - сопротивления резисторо 10 и 6 соответственно), получим, чт ()v«| W Из данного выражения видно, что температурная стабильность напряжения обеспечивается при равенстве температурных коэффициентов резисто ра 6 и ф. Коэффициент Ч-обладает положительным температурным коэффициентом О.. Таким же температур ным коэффициентом, например, обладает медь . С помощью пинч-резисторов или полевых транзисторов также можно получить данное значение темпеpaTypj4oro коэффициента. Согласованная пара транзисторов и компенсационный терморезистор могут изготавливаться в одном корпусе. Из выражения (3) также видно, что с помощью переменного резистора Ю можно без йгранияения задавать любое значение выходного стабилизированного напряжения, сохраняя при этом высокую его термостабильность. Влияние на выходное напряжение дрейфа напряжения смещения дифференциальных усилителей, определяющих значения токов К и I2 .значительно снижено, так как токи входят под знак логарифма. Нагрузочную способность и коэффициенты стабилизации по току и напряжению в предлагаемом стабилизаторе легко можно обеспечить за счет выбор коэффициента усиления регулирующего транзистора, в качестве которого можно использовать составные транзисторы. Предлагаемое изобретение позволяет использовать устройство и в качестве прецизионного источника опорного напряжения, и в качестве высокочастотного силового стабилизатора напряжения. Причем устройство позволяет регулировать в неограниченных пределах величину выходного напряжения независимо от его температурной стабильности. Формула изоЬретения Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий два согласованных транзистора, коллекторы которых через соответствующие первый и второй резисторы соединены с выходными выводами стабилизатора, а базы объединены, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной, с которой эмиттер второго транзистора соединен через .третий резистор, отличающийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей, расширения диапазона стабилизируемых напряжений, повышения точности и термостабильности, в него введены два дифференциальных усилителя, резистивный делитель, дополнительный резистор, регулирующий транзистор и цепь запуска, включенная паралельно переходу эмиттер-коллектор регулирующего транзистора, к которому подключены один вывод дополнительного резистора, другой вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора, и один вход резистивного делителя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с неинверти рующим входом первого дифференциаль ного усилителя,-инвертирующий вход которого соединен с коллектором вто- рого транзистора, а выход соединен с базой регулирующего транзистора, причем коллектор первого транзистора соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилителя,- инвертирующий вход которого соединен с выходом резистивного делителя, а выход соединен с базами транзисторов, третий резистор выполнен с положительным температурным коэффициентом. Источники информации, принятые во внимание ПР экспертизе 1, Гребень А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. Пер. с англ. М., Энергия, 1976, с.80-82 2. Гулякович Г.Н. и др. Низковольтный опорный элемент.и его применение в прецизионных схемах гибридных стабилизаторов напряжения Электронная техника. Сер. 10, Никроэлектронные устройства,вып.5 П, 1978, с.63-67.