Стабилизатор постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР-ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий-усилитель сигнала рассогласования с двумя противофазными выходами, первый вход которого соединен с выходом источника опорного .напряжения, а второй - с выходом делителя обратной связи, трехполюсный повторитель тока, вход которого подключен к первому выходу усилителя сигнала рассогласования, авыход связан со вторым выходом усилителя сигнала рассогласования и базой первого транзистора, регулирующий элемент, -управляющий вход которого подключен к коллектору второго транзистора, силовой вход соединен с входным выводом стабилизатора и эмиттером второго транзистора, а силовой выход - с выходным выводом стабилизатора, третий транзистор, эмиттер которого соединен с источником опорного тока, а коллектор - с базой второго транзистора, о т л ичающи а с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, база третьего транзисто§ ра соединена с выходом повторителя сл тока, общий вывод которого подключен к управляющему входу регулируюCZ щего элемента и эмиттеру первого транзистора , а коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора и источником опорного тока. о СА vl 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5DG 05 F 1 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3539083/24-07 (22) 18.11.82 (46) 15.0 2.84, Бюл ° 9 6 (72) В.И.Анисимов, М.В.Капитонов, Н,Н.Прокопенко, Ю,М.Соколов, A.Á.Èñàкон и Н,И.Ясюкенич (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.Б,И.Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический институт (53) 621. 316. 722. 1 (088. 8) (56) 1. Патент США Р 4176308, кл. G 05 Г 1/56, 1979.

2. Полянин К,П. Интегральные стабилиза оры напряжения, М., Энергия, 1979, с, 138, рис. 5-8. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий усилитель сигнала рассогласования с днумя противофазными выходами, первый вход которого соединен с выходом источника опорного, напряжения, а второй — с выходом делителя обратной связи, трехполюсный повторитель тока, вход которого подключен к первому ныходу

ÄÄSUÄÄ 1073761 A усилителя сигнала рассогласования, а" выход связан со вторым выходом усилителя сигнала рассогласования и базой первого транзистора, регулирующий элемент, управляющий вход которого подключен к коллектору второго транзистора, силовой нход соединен с входным выводом стабилизатора и эмиттером второго транзистора, а силовой ныход — с выходным выводом стабилизатора, третий транзистор, эмиттер которого соединен с источником опорного тока, а коллектор — с базой второго транзистора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, база третьего транзисто- ра соединена с выходом повторителя тока, общий вывод которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента и эмиттеру первого тран- С зистора, а коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора и источником опорного тока. )иавй

107 3761

Изобретение относится к регуляторам напряжения постоянного тока.

Известны стабнлизаторы постоянного напряжения последовательного типа, содержащие регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения, делитель выходного напряжения (13и (23.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, 10 содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования с двумя противофазными выходами, трехполюсный повторитель тока, источник опорного напряжения, первый вход ко- 15 торого соединен с выходом делителя выходного напряжения, à его второй вход — с источником опорного напряжения, трехполюсный повторитель тока, вход которого подключен к первому выходу усилителя сигнала рассогласования, а его выход связан со вторым выходом .усилителя сигнала рассогласования и базой первого транзистора, регулирующий транзистор, уп- . равляющий вход которого подключен к коллектору второго транзистора, силовой вход подключен к входному выводу стабилизатора и эмиттеру второго транзистора, а силовой выход соединен с выходным выводом стабилизатора, третий транзистор, эмиттер которого подключен к источнику опорногo тока, à коллектор к базе второго транзистора (23.

Недостаток известных устройств состоит в том, что они имеют сравнительно низкую стабильность выходного напряжения.

Цель изобретения — повышение стабильности выходного напряжения ° 40

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий усилитель сигнала рассогласования с,цвумя противофазными выходами, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй — c выходом делителя обратной связи, трехполюсный повторитель тока, вход которого подключен к первому выходу усилителя сигнала рассогласования, а выход связан со вторым выходом усилителя сигнала рассогласования и базой первого транзистора, регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с коллектором второго транзистора, силовой вход соединен с входным выводом стабилизатора и с эмиттером второго транзистора, а силовой выход подключен к выходному выводу стабилизатора, источник опор- 60 ного тока, соединенный с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого связан с базой второго транзистора, база третьего транзистора соединена с выходом повторителя тока, 65 общий вывод которого поцключен к управляющему входу регулирующего элемента и змиттеру первого транзистора, а коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора и источником опорного тока.

Принципиальная электрическая схема устройства приведена на чертеже, Стабилизатор напряжения содержит регулирующий элемент 1, усилитель сигнала рассогласования 2 с двумя противофазными выходами„ трехполюсный повторитель тока 3, источник опорного напряжения 4, источник опорного тока 5, делитель выходного напряжения 6, первый 7, второй 8 и третий 9 транзисторы, Управляющий вход регулирующего элемента 1 соединен с общим выводом 10 повторителя тока 3, эмиттером транзистора 1 и коллектором транзистора 8. Вход повторителя ТоКВ. 3 подключен к первому BEiixo ду усилителя сигнала рассогласова— ния 2, а его выход соединен со вторым выходом усилителя сигнала рассогласования 2 и объединенными базами первого 7 и третьего 9 транзисторов. Первый вход усилителя сигнала рассогласования 2 подключен к выходу делителя выходного напряжения 6, а его второй вход соединен с выходам источника опорного напряжения 4.

Эмиттер транзистора 9 соединен с кол— лектором транзистора 7 и источником опорного тока 5. Коллектор транзистора 9 подключен к базе транзистора 8, Силовой вход 11 регулирующего элемента 1 и эмиттер транзистора 8 подклю-. чены к входному выводу 12 стабилизатора. Силовой выход регулирующего элемента 1 соединен с выходным выводом 13 стабилизатора. Общие выводы усилителя сигнала рассогласования 2, источника опорного напряжения 4, источника опорного тока 5 и делителя выходного напряжения 6 объединены и подключены к общей шине 14 стабили— затора, Устройство работает следующим об— разом.

При уменьшении по какой-либо при— чине выходного напряжения часть его через делитель выходного напряжения

6 подается на первый зход усилителя сигнала рассогласования 2 выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя 2 подается на объединенные базы 7 и 9 транзисторов.

Транзистор 7 подзакрывается, а транзистор 9 приоткрьвается причем приращение тока эмиттера1 транзистора 9 .равно приращению тока коллектора

1 1 транзистора 7. Появляется прираще ниP тока коллектора1I,gтранзистора 9, приводя к с оотв етс твующему при р ащению тока базы > транзистора 8, Транзистор 8 приоткрывается и появляется

1073761 приращение тока в его коллекторной цепи 8, что приводит к увеличению входного тока 1 э регулирующего элемента 1, При этом транзисторы регулирующего элемента 1 приоткрываются, вызывая тем самым приращение то- 5 ка нагрузки 1 „, компенсирующее уменьшение выходного напряжения, В устройстве создана цепь компенсации выходного сопротивления гв,х 8 повторителя тока 3. 10

Предположим, появилось приращение

НаПряжЕНИя 08< х2 На ВЫХОДЕ уСИЛИтЕля 2. Появляется приращение напряжения иа эмиттере повторителя напряже» ния 7 равное приращению напряжения на общей точке 10 повторителя тока

3, причем U1o =К 07 U 86!Х2 ° i e К07 коэффициент усиления по напряжению транзистора 7. Следовательно, приращение напряжения на выходном сопротивлении .8„, повторителя тока 3

20 составляет разность между U8bt„2 и что соответствует эквивалентному увеличению выходного сопротивления в (1-К 0„)-1 раз.

Так при Ка7 =0,95 и Гвь„з =250 ком

25 эквивалентное выходное сопротивление г 8ь,х > составлЯет 5 ИОм.

КоэФфициент усиления по напряжению усилителя сигнала рассогласования 2 стабилизатора определяется со- 30 отношением н 2(Bb XBII н2)

U„

35 где Э2 — статический ток усилителя 2, r -r Pr

k2 8X7 ВХ 9 сопротивление нагрузки усилителя 2.

Величину сопротивления нагрузки усилителя 2 определяем как 40

Р // +1

Н2 8ЫХ2 (I F7 Ь9) где 18. и 1 — токи баз 7 и 9 транзи7 9 сторов соответственно. Учитывая, что.

" б8 8РЭ 58 21э8 45

1н-.К; Рэ 1д„,э, приращение токов баз транзисторов 7 и 9 определяется как

1 (Ъ +b

+ Н 21э7 21$9j 87" 89= К. ), 1, .,1 (2)

1РЭ 21э1 2188 21у9

Поскольку выход. усилителя сигнала рассогласования 2 связан с выходом

13 стабилизатора напряжения через эмиттерный повторитель 7, а регулирующий элемент 1 выполнен по схеме

Дарлингтона, можно сказать, что

U8b,х 2 U<, где Он — приращение напряжения на выходе 13 стабилизатора.

Следовательно и„

К. (5 + Ь 1 (РЭ 21Э7 21э8 21Э0 и 21э7 21э9!

-1

К. Й 11 h () 1-11 н 1РЭ 2197 2198 21эЭ < 21э7 2139) где R — сопротивление нагрузки стабилизатора, Так при U8b 5 В и типовых значениях коэффициентов усиленич по току

7, 8 и 9 транзисторов (1 21 „ - *21 8=

„-20, 8 2„.,,8 -„50) коэффициент усилейия усилителя сигйала рассогласования 2, в зависимости от сопротивления нагрузки (5 Ом < Rн<о), изменяется от

5.-10" до 10, что позволяет в 5-10 раз повысить стабильность выходного напряжения стабилизатора по сравнению с прототипом.

Дополнительным достоинством стабилизатора является простота его схемной реализации, так как он содержит на 10 элементов меньше, чем прототип.

Создание сверхвысокоомной точки (выход усилителя сигнала рассогласования) позволяет значительно упростить цепи коррекции стабилизатора и выполнить их в виде внутреннего корректирующего конденсатора, небольшой емкости.

1073761

72

Составитель В.Есин

Редактор A,Далинич Техред И.Метелева

Корректор A,Çèìoêoñîâ

Заказ 329/47 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4