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

(5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

. 1 . . Изобретение относится к стабилизированным источникам электропитания. Известны стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения , включенный последовательно с одним из входов усилителя сигнала рассогласования, делитель выходного напряжения С 1

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный регулирую,щий элемент, включенный между вхрд.ным и выходным выводами стабилизатора, генератор тока, включенный меЖ ду входным выводом и объединенными эмиттерами первого и вторюго транзисторов усилителя сигнала рассогласования, третий и четвертый транзисторы которого объединены базами, причем коллектор и база первого тран мстора соединены с коллектором

третьегЬ и базой второго транзисторов , а коллектор второго транзистора подключен к коллектору четвертого транзистора, делитель выходного напряжения, связанный с эмиттерами треть5 его и четвертого транзисторов 2}. I Недостатком известных стабилизаторов является сравнительно высокое выходное сопротивление. Действитель-. но, выходное сопротивление (RgblX

о стабилизатора напряжения 2 при замкнутой петле общей отрицательной обратной связи определяется соотношением

RflMX.pq ,

(1)

15

1 + Т,

ЫЧ

и

где R

выходное сопротивление

ВЬЦ pU5 стабилизатора при ijaзомкнутой петле общей обратной связи;

20

петлевое усилие, определяемое

как

(2)

Т„ i К,- К

к.

п.и

где К IL/и. - коэффициент усиления усилителя сигнала рассогласования;

.н. коэффициент передачи повторителя напряжения и регулирующего элемента;

коэффициент передачи делителя выходного напряжения.

Как видно из (2), для определенного значения выходного напряжения (Kg const) петлевое усилие в основном определяется коэффициентом усиления усилителя сигнала рассогласования Ку. Коэффициент усиления Ку для стабилизатора йапряжения Г2 Т, определяется как сумма коэффициентов усиления по двум путям усиления сигнала рассогласования Ку и Ку , коэффициент Ку соответствует передаче сигнала по пути: Эмиттер четвертого транзистора, вход повторителя напряжения, а Ку,. - эмиттер третьего транзистора, коллектор третьего транзистора, база второго транзистора, вход повторителя напряжения. Как видно из рассмотрения путей усиления сигнала рассогласования, фаза передачи сигнала по первому и второму пути различается на 180 , следовательно, суммарный коэффициент усиления усилителя сигнала рассогласования определить как

Ку. IV + (-KyJ.. (3) Наличие двух противофазных путей усиления в контуре общей отрицательной обратной связи значительно снижает петлевое усиление и тем самым увеличивает выходное сопротивление стабилизатора.

Целью изобретения является уменьшение выходного сопротивления стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем что в стабилизатор введены источник опорного напряжения и согласующий четырехполюсник, причем первый и второй входные выводы четырехполюсника соединены соответственно с выходным выводом стабилизатора непосредственно и с выходом делителя выходного напряжения через источник опорного напря хения, а первый и второй выходные выводы подключены соответственно к эмиттерам четвертого и третьегр транзисторов, база и коллектор третьего транзистораОбъединены, а управляющий вход регулирующего элемента

подключен к коллекторам второго и .четвертого транзисторов.

В четырехполюснике первый входной вывод объединен с вторым выходным выводом, второй входной вывод объединен с первым выходным выводом, а транзисторный регулирующий элемент выполнен в виде повторителя напряжения.

В четырехполюснике первый входной вывод объединен с первым выходным выводом, второй входной вывод объединен с вторым выходным выводом, а транзисторный регулирующий элемент выполнен в виде инвертирующего каскада.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 и 3 - подсхемы, которые могут использоваться в качестве согласующего четырехполюсника; на фиг. k - регулирующий элемент, выполненный в виде повторителя напряжения; на фиг. 5 то же, выполненный в виде инвертирующего каскада.

Стабилизатор напряжения (фиг.1) содерж1Л регулирующий элемент 1, выход которого соединен с выходным выводом 2 стабилизатора, генератор тока 3, соединенный с объединенными эмиттерами первого 4 и второго 5 транзисторов усилителя сигнала рассогласования, третий 6 и четвертый 7 транзисторы которого объединены базами, причем коллектор и база транзистора 4 соединены с коллектором и базой транзистора 6 и базой транзистора 5. Коллектор транзистора 5 подключен к коллектору транзистора 7 и управляющему выходу 8 регулирующего элемента Г. Первый выходной вывод 9 и второй выходной вывод 10 согласующего четырехполюсника 11 подключены к эмиттерам транзисторов 6 и 7 соответственно, первый входной вывод 12 согласующего четырехполюсника 11 подключен к выходному выводу 2 стабилизатора, а его второй вход-, ной вывод 13 подключен к первому выводу 14 источника опорного напряжения 15, второй вывод 16 которого подключен к общей точке первого 17 и второго 18 резисторов делителя выходного напряжения 15. Резистор 18 подключен к общей шине 20, а генератор тока 3 и регулирующий элемент 1 подключен к выходному выводу 21 стабилизатора.

В качестве согласующего четырехполюсника 11 используются подсхемы (фиг. 2 и 3). четырехполюсника 11, d-матрица которого имеет вид, регулирующий элемент 1 выполняется в виде повторителя напряжения (фиг. при использовании сог.ласующего четырехпох юсника 11, описываемого d-матрицей регулирующйй элемент 1 выполняется в виде инвертирующего каскада (фиг.5 Рассмотрим работу устройства (фиг. 1). Уменьшение выходного сопротивления стабилизатора достигается за счет увеличения петлевого усиления. Петлевое усиление для стабилизатора определяется следующим выражением: Р9- «9 где к fVIj./ - коэффициент усиления усилителя сигнала рассогласования;. коэффициент переда чи регулирующего элемента 1; 1 .,хкоэффициент переда чи делителя выходного напряжения 19 Коэффициент усиления дифференциального усилителя рассогласования (первый 4, второй 5, третий 6 и;четвертый 7 транзисторы) можно представить в виде где Ку - коэффициент усиления, сотWответствующий передаче сиг нала по пути: эмиттер тран зистора 7, коллектор транзистора 7, управляющий вхо регулирующего элемента 1; эмиттер транзистора 6; коллектор транзистора 6, база транзистора 5, коллектор транзистора 5, управляющий вход регулирующего элемента 1 . Для предлагаемого стабилизатора напряжения коэффициент усиления уси лителя сигнала рассогласования Ку за счет исключения противофазных путей усиления сигнала ошибки в 5-7 ра больше коэффициента усиления Ку известного стабилизатора. Следовательно, принимая во внима ние то, что петлевое усиление при од дачи регулирующего элемента и делителя выходного напряжения зависит только от коэффициента усиления усилителя сигнала рассогласования (2) и (}, можно сделать вывод, что выходное сопротивление предлагаемого стабилизатора в 5-7 раз ниже, чем у известного стабилизатора. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный между входным и выходным выводами стабилизатора, генератор тока, включе 1ный между входным выводом и объединенными эмиттерами первого и второго транзисторов усилителя сигнала рассогласования, третий и четвертый транзисторы которого объединены базами, причем коллектор и база первого транзистора соединены с коллектором третьего и базой второго транзисторов, а коллектор второго транзистора подключен к коллектору четвертого транзистора, делитель выходного напряжения, связанный с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения выходного сопротивления стабилизатора, в него введены источник опорного напряжения и согласующий четырехполюсник, причем первый и второй входные выводы .четырехполюсника соединены соответственно с выходным выводом стабилизатора непосредственно и с выходом делителя выходного напряжения через источник опорного напряжения, а первый и второй выходные выводы подключены соответственно к эмиттерам четвертого и третьего транзисторов, база и коллектор третьего транзистора объединены, а управляющий вход регулирующего элемента подключен к коллекторам второго и четвертого транзисторов. 2.Стабилизатор по п. 1, о т личающийся тем, что в четырехполюснике первый входной вывод объединен с вторым выходным выводом, второй входной вывод объединен с первым выходным выводом, а транзисторный регулирующий элемент выполнен в виде повторителя напряжения. 3.Стабилизатор по п.. 1, о т л и чающийся тем, что в четырехолюснике первый входной вывод объеинен с первым выходным выводом, вто79895508

рой входной вывод объединен с вторым 1. Полянин К.П. Интегральный ставыходным выводом, а транзисторный билизатор напряжения. М., Энергия,

регулирующий элемент выполнен в виде инвертирующего каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе р. 287. рис. F178

1979, с. , рис. 5-1.1.

S D.A.T.A. Book, vol. 22, January 1980,

9 -/ -/ 9

и о/ оГ

-т-

ff

Ю

01

1о

0

Фт.

f о

If

йж

-Ю

//

I

K.

-K

л

/5

//