Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения

 

ДВУХПОЛЯР11ЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ГЮСТОЯИИОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый и второй регулир тощие элементы , первый и второй делители напряжения , первый дифференциальный усилитель , состоящий из первого, второго , третьего и четвертого транзисторов , повторителя тока и источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повторителя тока, первый выход которого соединен с коллектором первого и базой второй транзисторов, второй выход - с эмиттером третьего транзистора , а третий выход - с управляющим входом первого регулирующего элемента и эмиттером четвертого транзистора , общий вывод повторителя тока связан с перв(м входом стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальньш усилитель, состоящий из пятого и шестого транзисторов с объединенными эмиттерами, токозадающего резистора и трехполюсного повторителя тока, причем вход повторителя тока аодключен к коллектору шестого транзистора, выход - к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод - к второму входу стабилизатора, коллектору четвертого транзистора и силовому входу второго регулирующего элемента, выход первого регу (Л лирующего элемента соединен с входом первого делителя, а выход второго регулирующего элемента связан с входом второго делителя, выход которого подключен к базе шестого транзистора , отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулировки выходного напряжения стабилизатора, эмиттер второго тран-, зистора соединен с выходом первого vj делителя напряжения и общим выводом 35 второго делителя, эмиттер первого О транзистора подключен к общему высо воду первого делителя и через токозадающий резистор соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов , база третьего транзистора подключена к базе проходного транзистора первого регулирующего элемента, а база пятого транзистора соединена с общей шиной стабилизатора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 351 С 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«Г

/ .! г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3587897/24-07 (22) 06.05 ° 83 (46) 07.10.84. Бюл, !"- 37 (72) В.И.Анисимов, A.Á.Èñàêoâ, И.В.Капитонов, H.Í.Ïðoêîïånêî и 10.N.Ñoêoëoâ (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. "Зарубежная радиоэлектроника".

1979, N 1, с. 133-144

2. Linear integrated circuit.

D.A.Т.A. ВООК, vol, 27, june 1982, 149. (54) (57) ДВУХ11011ЯРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

ПОСТОЯННОГО НАПР5!ЖБНИЯ, содержащий первый и второй регулирующие элемен— ты, первый и второй делители напряжения, первый дифференциальный усилитель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого транзис— торов, повторителя тока и источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повтОрителя тока, первый выход которого соединен с коллектором первого и базой второй транзисторов, второй выход — с эмиттером третьего транзистора, а третий выход — с управляющим входом первого регулирующего элемента и эмиттером четвертого транзистора, общий вывод повторителя тока связан с первым входом стабилпзатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальный усилитель, состоящий из пятого и шестого транзисторов с объединенными эмиттерами, токозадающего резистора и трехполюсного повторителя тока, причем вход повторителя тока подключен к коллектору шестого транзистора, выход — к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод — к второму входу стабилизатора, коллектору четвертого транзистора и силовому входу второго регулируюИ

Я щего элемента, выход первого регулирующего элемента соединен с входом первого делителя, а выход второго ре- у гулирующего элемента связан с входом второго делителя, выход которого подключен к базе шестого транзис— тора, отличающийся тем, Р что, с целью расширения диапазона регулировки выходного напряжения стабилизатора, эмиттер второго тран-. зистора соединен с выходом первого делителя напряжения и общим выводом второго делителя, эмиттер первого транзистора подключен к общему выводу первого делителя и через токозадающий резистор соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, база третьего транзистора подключена к базе проходного транзистора первого регулирующего элемента, а б аза пятого транзистора соединена с общей шиной стабилизатора.

1117609

Изобретение относится к электротехнике ., в частности к регуляторам напряжения постоянного тока, Известны непрерывные двухполярные стабилизаторы постоянного напряжения последовательного типа, содержащие первый и второй регулирующие элементы, первый и второй дифференциальные усилители сигнала рассогласования, первый.и второй делители выходного напряжения и источник опорного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению ЯВляется Двух. полярный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый и второй регулирующие элементы, первый и второй делители выходного напряжения, первый дифференциальный уси20 литель, состоящий из первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, повторителя, источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повторителя тока, первый выход которого соединен с коллектором первого и базой второго транзисторов, второй выход — с эмиттером третьего транзистора, а третий выход — с управ30 ляющим входом первого р е гулирующе го элемента и эмиттером четвертого транзистора, общий вывод повторителя тока связан с первым входом стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальный усилитель, состоящий иэ пятого и шестого транзисторов, эмиттеры которых объединены, токозадающий резистор, трехполосный повторитель тока, вход которого подключен к коллектору шестого транзистора, выход к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод связан с вторым входом стабилизатора, коллектором четвертого транзистора и силовым входом первого регулирующего элемента, база шестого транзистора подключена к выходу второго делителя напряжения, вход которого соединен с вторым выходом стабилизатора и вы-. ходом второго регулирующего элемента,55 ,выход первого делителя связан с выходом первого регулирующего элемента (2) .

Н едостатком из вес ты ого устройства является ограниченный диапазон регулировки выходного напряжения, связанный с тем, что минимальное выходное напряжение равно напряжению внутреннего источника опорного напряжения. Однако, поскольку источник опорного напряжения обычно выполняется с использованием стабилитронов, минимальное выходное напряжение стабилизатора ограничивается 7  — напряжением пробоя интегрального стабилитрона.

Цель изобретения — расширение диапазона регулировки выходного напряжения в сторону малых напряжений и упрощение схемы стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в двухполярном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем первый и второй регулирующие элементы, первый и второй делители напряжения, первый дифференциальный усилитель, состоящий и первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, повторителя тока и источника опорного тока, причем выход источника опорного тока подключен к входу повторителя тока, первый выход которого соединен с коллектором первого и базой второго транзисторов, второй выход — с эмиттером третьего транзистора, а третий выход — с управляющим входом первого регулирующего элемента и эмиттером четвертого транзистора, общий вывод повторителя тока связан с первым входом стабилизатора и силовым входом первого регулирующего элемента, база первого транзистора соединена с базой второго и коллекторами второго и третьего транзисторов, второй дифференциальный усилитель, состоящий из пятого и шестого транзисторов с объединенными эмиттерами, токозадающего резистора и трехполюсного повторителя тока, причем вход повторителя тока подключен к коллектору шестого транзистора, выход к управляющему входу второго регулирующего элемента и коллектору пятого транзистора, а общий вывод — к второму входу стабилизатора, коллектору четвертого транзистора и силовому входу второго регулирующего элемеH та, выход первого регулирующего эле мента соединен с входом первого делителя, а выход второго регулирующего элемента связан с входом второго делителя, выход которого подключен к базе шестого транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с выходом первого делителя напряжения и общим выводом второго делителя, эмиттер первого транзистора подключен к общему выводу, первого делителя и через токозадающий резистор соединен с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, база третьего транзистора подключена к базе проходного транзистора первогo регулирующего элемента, а база пятого транзистора соединена с общей шиной стабилизатора. 15

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Двух™олярный стабилизатор посто20 янного напряжения содержит первый регулирующий элемент 1, второй регулирующий элемент 2, первый делитель 3 напряжения, второй делитель 4 напряжения, первый и второй дифференциаль—

25 ные усилители 5 и 6. Первый дифференциальный усилитель 5 включает в себя первый, второй, третий и четвертый транзисторы 7-10, повторитель 11 то- ка и источник 12 опорного тока. Выход источника 12 опорного тока подключен к входу повторителя 11 тока.

Первый выход 13 повторителя 11 тока соединен с коллектором транзистора

7 и базой транзистора 10, второй выход 14 — с эмиттером транзистора 9, 35 а третий выход 15 — с управляющим входом первого регулирующего элемента 1 и эмиттером транзистора 10. Общий вывод повторителя 11 тока связан с первым входом 16 стабилизато- 40 ра и силовым входом первого регулирующего элемента 1, выход которого соединен с первым выходом 17 стабилизатора и через первый резистор 18 первого делителя 3 связан с змиттером транзистора 8. Коллектор и база транзистора 8 соединены с коллектором транзистора 9 и базой транзистора 7, эмиттер которого через второй резистор 19 подключен к эмиттеру транзистора 8. Второй дифференциальный усилитель 6 включает в себя пятый и шестой транзисторы 20 и 21, токозадающий резистор 22 и трехполюсный повторитель 23 тока. Эмиттеры транзисторов 20 и 21 объединены и через задающий резистор 22 подключены к эмиттеру транзистора 7. База где гл — коэффициент, учитывающий характер технологии изготовле50 ния микросхем; температурный потенциал.

Известно, что разность напряжений эмиттер — база дМ g 8 имеет положительный температурный коэффициент, 55 что и используется для компенсации отрицательного температурного коэффициента напряжения эмиттер — база транзистора 21.

1117609 4 транзистора 20 связана с общей шиной

24 стабилизатора и общим выводом источника 12 тока, а его коллектор соединен с управляющим входом второго регулирующего элемента 2 и выходом трехполюсного повторителя тока 23, вход которого подключен к коллектору транзистора 21. Силовой вход второго регулирующего элемента

2 связан с вторым входом 25 стабилизатора, коллектором. транзистора

10 и общим выводом трехполюсного повторителя 23 тока. База транзистора 21 через первый резистор 26

l второго делителя 4 подключена к эмиттеру транзистора 8, и через второй резистор 27 — к выходу 28 второго регулирующего элемента 2 и второму выходу стабилизатора. База транзистора 9 соединена с базой 29 проходного транзистора регулирующего элемента 2.

Дифференциальные усилители 5 и 6 каналов стабилизации положительного и отрицательного напряжений функционально совмещены с источником опорного напряжения.

Статический режим транзисторов первого 5 и второго 6 дифференциальньгх усилителей задается источником

12 опорного тока.

Опорное термокомпенсированное напряжение or (напряжение между эмиттером транзистора 8 и базой транзистора 21) формируется следуюшим образом.

Площадь перехода эмиттер — ба— за 5> транзистора 8 выполняется в пять-десять раз большей, чем площадь перехода эмиттер — база транзистора

7. Тогда, при равных токах эмиттеров 1Э, напряжения эмиттер — база

0эБ транзисторов 7 и 8 отличаются на величину

1117609

Опорное напряжение определяется соотношением

Цз ) — значение напряжения эмиттер - 16 база при температуре 7, ЬŠ— экстраполированная ширина за9 о прещенной зоны кремния при абсолютном нуле (4C<, ) — 1,205 В);

1 — текущее зн ач ение температуры; к й1 — значения сопротивления резис19 торов 19 и 22:

Диффиренцируя по температуре выражение (2) с учетом (1) и (3), полу 20 чим значение опорного напряжения, при котором выполняется условие термокомпенсации

1 1 22

oII эБ II )1" g ) =ЖЕ 1яоя я

Напряжения (Lf ) на выходах

17 и 28 каналов стабилизации положительного и отрицательного напряжений

ЗО определяются очевидными соотношения(4)

Из выражения (4) следует, что минимальное напряжение стабилизации на выходе 17 равно опорному напряжению, а на выходе 28 — нулю. Следова-, тельно, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения имеет в 6 раз более широкий диапазон регулировки выходного напряжения, чем известный.

Устройство работает следующим образом.

При увеличении по какой-либо причине напряжения на первом выходе 17 стабилизатора часть его через делитель 3 подается на вход дифференци— ального усилителя 5 (эмиттер транзистора 8) . Дифференциальный усилитель выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя подается на управляющий вход первого регулирующего элемента 1. Транзисторы регулирующего элемента 1 призакрываются, компенсируя тем самым увеличение выходного напряжения.

При уменьшении по какой-либо причине напряжения на втором выходе 28 стабилизатора часть его через делитель 4 подается на вход второго дифференциального усилителя 6. Дифференциальный усилитель выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя подается на управляющий вход второго регулирующего элемента 2. Транзисторы регулирующего элемента 2 приоткрываются, компенси— руя тем самым уменьшение выходного напряжения.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет в 6 раз более широкий диапазон регулировки выходного напряжения и более простую схему, чем известное.

1117б09

Составитель В.Есин

Редактор О.Юрковецкая Техред М .Тепер Корректор В,Бутяга

Заказ 7219/32 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4