Стабилизатор постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный между входным и выходным выводами, источник опорного напряжения, запитанный с входа стабилизатора , делитель выходного напряжения , дифференциальный усилитель с двумя противофазными выходами, состоящий из первого и второго транзисторов и источника опорного тока, повторитель тока, выполненный на третьем и четвертом транзисторах , эмиттеры которых подключены к входному выводу, причем управляющий вход регулирующего элемента соединен с коллекторами первого и третьего транзисторов , выход источника опорного напряжения и выход делителя выходного напряжения соединены соответственно с базами второго и первого транзисторов, эмиттерь которых объединены и через источник опорного тока связаны с общей щиной, коллектор четвертого транзистора соединен с базами третьего и четвертого транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности выходного напряжения, в него введены дополнительные пятый, щестой, седьмой и восьмой транш зисторы, причем базы пятого и щестого транзисторов подключены соответственно к (Л коллекторам первого и второго транзисторов , их эмиттерь соединены с коллектором седьмого транзистора, эмиттер и база которого подключены соответственно к эмиттеру и базе второго транзистора, эмиттер восьмого транзистора соединен с входным выводом, база соединена с коллекторами четвертого и пятого транзисторов, а коллектор - с коллектором второго транзистора. 00 со 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(5ц .G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3615207/24-07 (22) 07.07.83 (46) 15.10.84. Бюл. № 38 (72) В. И. Анисимов, М. В. Капитонов, Н. Н. Прокопенко, Ю. М. Соколов и А. Б. Исаков (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. Полянин К. П. Интегральные стабилизаторы напряжения. М., «Энергия», 1979, с. 138, рис. 5.8.

2 . Linear integrated circuit DATA

ВООК. June 1982, чо1 27, fig. F070. (54) (57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, включенный между входным и выходным выводами, источник опорного напряжения, запитанный с входа стабилизатора, делитель выходного напряжения, дифференциальный усилитель с двумя противофазными выходами, cOcTQHUIHH из первого и второго транзисторов и источника опорного тока, повторитель тока, вы„„SU„„1118983 А полненный на третьем и четвертом транзисторах, эмиттеры которых подключены к входному выводу, причем управляющий вход регулирующего элемента соединен с коллекторами первого и третьего транзисторов, выход источника опорного напряжения и выход делителя выходного напряжения соединены соответственно с базами второго и первого транзисторов, эмиттеры которых объединены и через источник опорного тока связаны с общей шиной, коллектор четвертого транзистора соединен с базами третьего и четвертого транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности выходного напряжения, в него введены дополнительные пятый, шестой, седьмой и восьмой транзисторы, причем базы пятого и шестого транзисторов подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, их эмиттеры соединены с коллектором .седьмого транзистора, эмиттер и база которого подключены соответственно . к эм иттеру и базе второго транзистора, эмиттер восьмого транзистора соединен с входным выводом, база соединена с коллекторами четвертого и пятого транзисторов, а коллектор — с коллектором второго транзистора.

1118983

Изобретсние относится к электротехнике (конкретно- к регуляторам напряжения постоянного тока).

Известны стабилизаторы постоянного на и ряжения, содержа щие регулирующий эл емент, дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения и делитель выходного напряжения (1) и (2).

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования с двумя противофазными выходами, состоящий из первого и второго

10 транзисторов и источника опорного тока, делитель выходного напряжения, источник опорного напряжения и повторитель тока, выполненный на третьем и четвертом транзисторах, амиттеры которых соединены с входным выводом, управляющий вход регулирующего элемента соединен с коллекторами первого и треть- 20 его транзисторов, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и через источник опорного тока связаны с общей шиной, выход делителя выходного напряжения соединен с базой первого транзистора, выход источника опорного напряжения, запитанный с входа стабилизатора, соединен с базой второго транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с базами третьего и четвертого транзисторов (2).

Недостатком известных устройств является сравнительно низкая температурная стабильность выходного напряжения, что ограничивает область их применения.

Цель изобретения — повышение темпе. ратурной стабильности выходного напря- 35 жения стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, включенный между входным и выходным выво- 4, дами, источник опорного напряжения, запитанный с входа стабилизатора, делитель выходного напряжения, дифференциальный усилитель с двумя противофазными выходами, состоящий из первого и второго транзисторов и источника опорного тока, 45 повторитель тока, выполненный на третьем и четвертом транзисторах, эмиттеры которых подключены к входному выводу, причем управляющий вход регулирующего элемента соединен с коллекторами первого и третьего транзисторов, выход источника опорного напряжения и выход делителя выходного напряжения соединены соответственно с базами второго и первого транзисторов, эмиттеры которых объединены и через источник опорного тока связаны с общей у шиной, коллектор четвертого транзистора соединен с базами третьего и четвертого транзисторов, введены дополнительные пятый, шестой, седьмой и восьмой транзисторы, причем базы пятого и шестого транзисторов подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторов, их эмиттеры соединены с коллектором седьмого транзистора, эмиттер и база которого подключены соответственно к эмиттеру и базе второго транзистора, эмиттер восьмого транзистора соединен с входным выводом, база — с коллекторами четвертого и пятого транзисторов, а коллектор — с коллектором второго транзистора.

На чертеже приведена схема стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент 1, источник 2 опорного напряжения, делитель 3 выходного напряжения, дифференциальный усилитель 4 с двумя противофазными выходами, включающий в себя первый 5 и второй 6 транзисторы и источник 7 опорного тока, повторитель 8 тока, включающий в себя третий 9, четвертый 10, пятый

11, шестой 12, седьмой 13, восьмой 14 транзисторы. Выход регулирующего элемента 1 соединен с входом делителя 3 и выходным выводом 15, его силовой вход соединен с коллектором транзистора 12, с объединенными эмиттерами транзисторов 9, 10 и

14 и входным выводом 16, а его управляющий вход соединен с базой транзистора 11 и коллекторами транзисторов 5 и 9. Выход источника 2 опорного напряжения, запитанного с входа стабилизатора, соединен с базами транзисторов 6 и 13, эмиттеры которых объединены с эмиттером транзистора 5 и через источник 7 опорного тока связаны с общей шиной 17. База транзистора 5 соединена с выходом делителя 3. Эмиттер транзистора 11 соединен с коллектором транзистора 13 и эмиттером транзистора 12, база которого соединена с коллекторами транзисторов 6 и 14, коллектор транзистора 11 соединен с базами транзисторов 9, 10 и

14 и коллектором транзистора 10.

Стабилизатор работает следующим образом., При изменении напряжения на выходе

l5 стабилизатора сигнал рассогласования через делитель 3 поступает на вход дифференциального усилителя 4 и, усилившись, воздействует на управляющий вход регулирующего элемента 1, при этом на его выходе появляется приращение тока, которое ком пенсирует первоначальное изменение выходного напряжения.

Введение в стабилизатор постоянного напряжения дополнительных транзисторов

11 — 14 позволяет отсимметрировать режимы транзисторов 5 и 6 дифференциального усилителя по току и напряжению. При этом уменьшается напряжение смещения Uc . дифференциального усилителя (U,„= /Uq,—

— 1) / ) и его температурная нестабиль1118983

Составитель В. Есин

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 84! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Ревин

Заказ 7452/35 ность и, следовательно, повышается температурная стабильность выходного напряжения всего стабилизатора. Действительно, для схемы справедливо соотношение

1-/кэв = 1-аукав+ 1-/эỠ— 11вои= 1-/кэз . (1)

Из соотношения (1) очевидно, что разница напряжений коллектор — эмиттер транзисторов 5 и .6 не превышает нескольких десятков милливольт. Можно также показать, что для реальных параметров инте- !О гральных транзисторов 5 и 6, 9-14 (hz»> 5 для транзисторов типа р — n — р, h „) 50 для транзисторов типа и — р — и) разброс эмиттерных токов транзисторов 5 и 6 по отношению друг к другу не превысит нескольких процентов. При этом для стабилизатора получаем

1-«" fi 5+ /1-!кэв 1-/кзб / /1Ч 5 я +

+- 5 !3 "вэ5,6 3 — 5 мВ, h Uс / Ь Т = Uc /Т = 10 — 15 мкВ/ С (2)

20 где $,25 Я вЂ” температурный потенциал, д = (1з, -1э, ) /1з;относительный разброс токов эмиттеров транзисторов 5 и

6 (6 0,01 — 0,05);

P5g-10 -10 — коэффициент внутренней обратной связи для транзисторов 5и6;

Ь06э а=/Йз — — разность напряжений эмит-L/Sýâ/13ò=1M-тер-база транзисторов 5 и 6, =>-4 нВ обусловленная технологиче- 30 ской погрешностью их изготовления.

В стабилизаторе-прототипе отсутствует симметрия транзисторов дифференциального усилителя по току и напряжению. Так, при малых коэффициентах передачи по току р — и — р = транзисторов их эмиттерные токи могут в 1,5 раза отличаться друг от друга. С другдй стороны, при больших уровнях входных напряжений (1/вх )) U „) напряжения коллектор-эмиттер транзисторов могут на десятки вольт отличаться друг от друга. Если у стабилизатора-прототипа параметры характеризуюшие несимметрию его дифференциального усилителя равны

11 кэа — 1)кэ i = 20 В; /1 1i = 10

0,5; Ы)оэ,я = 3 мВ, то

Р

U сгт = USvz U6vi — (1- кэа — 1- кэ, )» х 11 + Цтб + Ь U8 2 = 36 мВ С м 11 ем „120 мкВ/оС (3) Из соотношений (2) и (3) очевидно, что напряжение смешения U«v его температурный дрейф й1)с „/ ь Т в дифференциальном усилителе предлагаемого стабилизатора в 8 — !2 раз меньше, чем в усилителе стабилизатора-прототипа.

Стабилизатор постоянного напряжения имеет в 3 — 5 раз более высокую стабильность выходного напряжения по сравнению со стабилизатором-прототипом.