Стабилизатор постоянного тока

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий включенные во входную шину последовательно соединенные эталонный резистор и регулирующий транзистор, между коллектором которого и общей шиной включены выводы для подключения нагрузки, опорный элемент, состоящий из стабилитрона , включенного между базой регулирующего транзистора и входной шиной, и токоограничивающего резистора, один вывод которого соединен с базой регулирующего транзистора , о тличающийся тем, что, с целью обеспечения его работоспособности при высокочастотных переключениях нагрузки и повышения КПД, в него введены блок управления опорным элементом, состоящий из транзистора, коллектор которого соединен с другим выводом токоограничивающего резистора, а эмиттерили с выводом для подключения источника электропитания опорного элемента или с общей шиной , и блок контроля тока нагрузки , состоящий из транзистора, база которого подключена к точке соединения эталонного резистора и эмиттера регулирующего транзистора, и образует один из входов блока контроля, эмиттер - к одному из вы (У) водов резистора, другой вывод которого образует другой вход блока с контроля, который подключен к входной шине, а коллектор образует выход блока контроля,- который соединен с базой транзистора блока управления опорным элементом, между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора включен введенный первый резистор/ а база регулирующего 00 4 транзистора через введенный второй резистор соединена с входной шиной. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) НП) 3(Я) 0 05 Р 1 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР п0 ДЕ А ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3524599/24-07 (22) 24.12.82 (46) 07,03,84. Бюл. Р 9 .(72) А.А.Криксин, В.Н.Криницын и P.Ê.Ëèâøèö (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах.

Проектирование и расчет, Под ред. С.Д.Додика.

2. Додик С.Д, Полупроводниковые стабилизаторы постоянного налряжения и тока. И;, "Сов. радио", 1980 с. 217, рис. 8.2 6. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

ТОКА, содержащий включенные во входную шину последовательно соединенные эталонный резистор и регулирующий транзистор,. между коллектором которого и общей шиной включены выводы для подключения нагрузки, опорный элемент, состоящий из стабилитрона, включенного между базой регулирующего транзистора и входной шиной, и токоограничивающего резистора, один вывод которого соединен с базой регулирующего транзистора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения его работоспособности при высокочастотных переключениях нагрузки и повышения КПД, в него введены блок управления опорным элементом, состоящий иэ транзистора, коллектор которого соединен с другим выводом токоограничивающего резистора, а эмиттер- или с выводом для подключения источника электропитания опорного элемента или с общей шиной, и блок контроля тоха нагрузки, состоящий иэ транзистора, база которого подключена к точке соединения эталонного резистора и эмиттера регулирующего транзистора. и образует один иэ входов блока контроля, эмиттер — к одному иэ выводов резистора, другой вывод которого образует другой вход блока контроля, который подключен к входной шине, а коллектор образует выход блока контроля, который соединен с базой транзистора блока управления опорным элементом, между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора включен введенный первый резясторр а база регулирующего транзистора через введенный второй резистор соединена с входной шиной.

1078415

Изобретение Относится к электротехнике, а именно к стабилизированным источникам постоянного тока, предназначенным для стабилизации тока в импульсных нагрузках при высоких частотах их переключения, например в микросхемах, ЦВМ.

Известны схемы транзисторных стабилизаторов постоянного тока, содержащие включенные последовательно во входные шины эталонное сопротив- 1О ление, регулирующий транзистор и сопротивление нагрузки, усилитель обратной связи, входы которого соединены с эталонным сопротивлением и источником опорного напряжения, а 15 выход соединен с базой РегулирУющего транзистс>ра (1 ).

Наболее близким к предлагаемому является стабилизатор постоянного тока, содержащий включенные последо- gQ вательно во входную шину эталонный резистор и регулирующий транзистор, между коллектором которого и общей

ШИНОЙ ВКЛЮЧЕНЫ ВЫВОДЫ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕния нагрузки, опорный элемент, сос- 25 тоящии из стабипитрона, включенного между. базой регулирующего транзистора и входной шиной и токоогианичивающего резистора, включенного между базой регулирующего транзистора и выводом для подключения источника электропитания опорногo элемента или общей шиной P2 ).

Недостатком известных стабилизаторов постоянного тока является их неработоспособность при высокочастотных коммутациях нагрузки без введения дополнительных нагрузок, что не позволяет их использовать для электропитания постоянным током некоторых экономичных устройств вычислительной техники.

Это объясняется тем, что в соот— ветствии с физическими принципами работы стабилизатора тока момент импульсного включения нагрузки (пос- 45 ле ее Отключения сопровождается насыщением регулирующего транзистора, связанным с накоплением избыточ— ных носителей заряда в области базы и таким Образом отсутствием стаби — Я) лизации тока (появление импульса тока ).

Цель изобретения — обеспечение работоспособности стабилизатора при высокочастотных коммутациях нагрузки и повышение КГД.

Укаэанная цель достигается тем, что в стаб лизаторе постоянно -o тока, содержащий включенные во входнук1 шину последовательно соединенные эта- 60 лОнный резистор и регулирующий тран— зистор, между коллектором которого и общей шиной включены выводы для подключения rlагI.:узки, Опорный элемент, сОстОяший из t " 1лбилитрона, 65 включенного между базой регулирующего транзистора и вкодной шиной, и токоограничивающего резистора, один вывод которого соединен с базой регулирующего транзистора, введены блок управления Опорным элементом, состоящий из транзистора, коллектор которого соединен с другим выводом токоограничивающего резистора, а эмиттер — или с выводом для подключения источника электропитания опорного элемента или с общей шиной, и блок контроля тока нагрузки, состоящей иэ транзистора, база которого подключена к точке соединения эталонного резистора и эмиттера регулирующего транзистора и образует один из входов блока контроля, эмиттер — к одному из выводов резистора, другой вывод которого образуют другой вход блока контроля, который подключен к входной шине, а коллектор образует выход блока контроля, который соединен с базой транзистора блока управления опорным элементом, между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора включен введенный первый резистор, а база регулирующего транзистора через введенный второй резистор соединена с входной шиной.

Введение в блок управления опорным элементом блока контроля тока нагрузки позволяет выключить опорный элемент в моменты Отключения ф нагрузки и избежать таким образом насыщения регулирующего транзистора в момент подключения нагрузки, обеспечивая стабилизацию тока.

На чертеже приведена электрическая схема стабилизатора постоянного тока.

Стабилизатор тока содержит включенные последовательно во входную шину 1 эталонный резистор 2 и регулирующий транзистор 3, нагрузку 4, включенную между коллектором регулирующего транзистора 3 и общей шийой 5, опорный элемент 6, включенный между базой регулирующего †:.ðàíçèñòîðà 3 и входной шиной 1., состоящей из стабилитрона 7 и токоограничивающего резистора 8, включенного между базой регулирующего транзистора 3 и выводом 9 для подключения источника электропитания. опорного элемента или общей шиной 5, блок 10 управления опорным элементом, соединенный выходом 11 с опор-, ным элементом 6 и состоящий из транзистора 12, коллектор которого соединен с токоограничивающим резисторОм 8, а эмиттер с выводом 9 для подклю жния источника электропитания опорного элемента или с общей шиной 5, блок 13 контроля тока нагрузки, соединенный выходом 14 с блоком 10 управления опорным элемен1078415 том, а входами 15 и 16 — с эталонным резистором 2 и состоящий из транзистора 17, база которого подключена к точке соединения эталонного резистора 2 и эмиттера регулирующего транзистора 3, эмиттер которого через резистор 18 соединен с входной шиной 1, а коллектор соединен с базой транзистора 12 блока 10 управления опорным элементом, между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора включен резистор 19, а база регулирующего транзистора через резистор 20 соединена с входной клеммой.

Стабилизатор тока работает 15 следующим образом.

При появлении на входной 1 и общей 5 шинах напряжения и подключения нагрузки 4 устройство работает как токостабилизирующее, двух- 20 полюсник и регуЛирующий транзистор 3 выполняют роль элемента сравнения напряжения опорного элемента 6 и напряжения на эталонном резисторе 2.

Напряжение на эталонном резисторе 2 поддерживается постоянным и ток в нагрузке 4 стабилизирован.

При этом транзистор 17 блока 13 контроля тока нагрузки и транзистор 12 блока 10 управления опорным элементом открыты, а стабилитрон 7 опорного элемента через токоограничивающий резистор 8 подключен к выводу 9 для подключения источника электропитания опорного элемента или к общей шине 5, Резистор 19 создает начальный ток через эталонный резистор 2, обеспечивая включение схемы.

При импульсном отключении нагрузки 4 транзистор 17 блока контроля 4О тока нагрузки и транзистор 12 блока управления опорным элементом закрываются, а цепь питания стабилитрона 7 опорного элемента 6 от вывода 9 для подключения источника элект-45 ропитания опорного элемента или общей шины разрывается. Опорный элемент 6 выключается. При этом резистор 20 обеспечивает режим регулирующего транзистора, в результате чего при следующем включении нагруз— ки 4 не происходит насыщение регулирующего транзистора 3, связанного с накоплением избыточных носителей в области базы и обеспечивается быстрое установление тока стабилизации без дополнительной подгрузки устройства.

Таким образом, согласно описанию достигается стабилизация тока при высокочастотных коммутациях нагрузки и повышение КПД.

Основным техническим эффектом является стабилизация тока при высокочастотных коммутациях тока, лежащих в мегагерцовой области.

Наличие стадии рассасывания состоит в задержке начала фронта относительно момента поступления запирающего сигнала. Эта задержка характеризуется временем рассасывания которое определяется из формулы

+ тЕ„ кн/Р2 где „ - длительность отпирающего сигнала ф

1н — время накопления; .7, ь,3 — начальный и конечный токи

2 базы, ЭКн — ток насыщения у коллектора. !

Наличие времени рассасывания приводит к тому, что в момент включения нагрузки появляется импульс тока через нагрузку, вызванный наличием избыточных носителей заряда в области базы.

Расчетные значения при использовании современных дрейфовых транзисторов дают значение фронта установления стабилизированного тока равным

0,5 мс, что недопустимо при частоте переключения лежащей в мегагерцовой области.Отключение опорного элемента и запирание регулирующего транзистора позволяет сократить время установления до

10-20 мс.

Составитель С.Ситко

Техред М.Надь КорректорО.Билак

Редактор А,Мотыль

Заказ 963/42 Тираж 842 Подлисное

ВНИИПИ Рос,ларстнениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, И< с:кна, Ж-.35, Рауыская наб,, д. 4/5

Филиал иии "и,г< ii>"",,г.Ужгород, ул.проектная, 4