Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения

 

ДВУХПОЛЯРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР .ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый и второй регулирующие элементы , силовые входы и выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входными и выходными выводами , источник опорного тока, выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой транзисторы усилителей сигнала рассогласования , причем эмиттер и база третьего транзистора соединены соответственно с эмиттером и базой четвертого транзистора, первый трехполюсный повторитель тока, вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а общий вывод соединен с первым выходным выводом, вспомогательный делитель напряжения, включенный между эмиттером первого транзистора и .входом второго трехполюсного повторителя тока, который выходом подключенк oOijeAHnenHMM эмиттерам пятого и шестого транзисторов , а общим выводом соеди)1ен с вторым выходным вьшодом, первый соглас1,тощий транзистор, база которого подключена к объединенным коллекторам четвертого н пятого транзисторов , второйСогласую1 1цй транзистор , база которого подключена к коллектору второго транзистора, первый делитель выходного напряжения, включенный между пзрвым и вторым выходными выводами, второй делитель выходного напряжения, включенный между вторым выходным выводом и обс щей шиной, средний вывод которого соединен с базой второго транзистора , о т л и ч а ю- 1Ц и и с я тем, что, с цапью Рсясшнрения диапазона 0каа in регулировки выходного напряжения и упроиения схемы, база первого транзисчпра С единена с базой второго транзистора, -эмиттер которого подключен к среднему вьшоду вспомогаю тельного делителя напряжения, а коллектор - к выходу первого повторителя тока, коллектор третьего тран-зистора соединен с коллектором шестого и базой четвертого транзисторов. а эмиттер подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента и эмиттеру первого согласующего транзистора, коллектор которого соединен с общей П1ИНОЙ и базой шестого транзистора, база пятого транзистора подключена к среднему вьшоду первого делителя выходного напряжения , эммитер второго согласующего тран зистора соединен с первым выходным вы водрм,а коллектор-с управляющим входом BTOl5oro регулирующего элемента.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з511 G 05 F 1/56

„1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,/

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587895/24-07 (22) 06.05.83 (46) 30.11.84. Бюл. № 44 (72) В.И. Анисимов, A.Б. Исаков, M.Â. Капитанов, Н.Н. Прокопенко и lO.M. Соколов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический институт (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. "Зарубежная радиоэлектроника", 1979, № 1, с. 133-144.

2. Полякин К.П. Интегральные стабилизаторы напряжения. М., "Энергия", 1979, с. 144, рис. 5.13. (54)(57) ДВУХПОЛЯРНЫЯ СТАБИЛИЗАТОР . ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый и второй регулирующие элементы, силовые входы и выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входными и выходными выводами, источник опорного тока, выход которого подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой транзисторы усилителей сигнала рассогласования, причем эмиттер и база третьего транзистора соединены соответственно с эмиттером и базой четвертого транзистора, первый трехполюсный повторитель тока, вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а общий вывод соединен с первым выходным выводом, вспомогательный делитель напряжения, включенный между эмиттером первого транзистора и .входом второго трех-полюсного повторителя тока, кото„„Я0„„1126940 А рый выходом подключен к объединенным эмиттерам пятого и шестого транзисторов, а общим выводом соединен с вторым выходным выводом, первый согласующий транзистор, база которого подключена к объединенным коллекторам четвертого и пятого транзис— торов, второй согласующий транзис— тор, база которого подключена к коллектору второго транзистора, первый делитель выходного напряжения, включенный между первым и вторым выходными выводами, второй делитель выходного напряжения, включенный между вторым выходным выводом и об— щей шиной, средний вывод которого соединен с базой второго транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулировки выходного напряжения и упрошения схемы, база первого транзис,ора ." единена с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к среднему выводу вспомогательного делителя напряжения, а коллектор — к выходу первого повторителя тока, коллектор третьего транзистора соединен с коллектором шестого и базой четвертого транзисторов а эмиттер подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента и эмиттеру первого согласующего транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной и базой шестого транзистора, база пятого транзистора подключена к среднему выводу первого делителя выходного напряжения, эммитер второго согласующего транзистора соединен с первым выходным выводом, а коллектор-с управляющим входом втоРого регулирующего элемента.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуля орам напряжения постоянного тока.

Изввстны непрерывные двухполярные стабилизаторы постояннога нап-. ряжения последовательного типа, содержащие первый и второй регулирующие элементы, первый и второй. усилители сигнала рассогласования, первый и второй делители .выходного напряжения, источник опорного напряжения и источник опорного тока 51 ) и (21, Наиболее близким по технической, сущности к изобретению является двухполярный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первь:й и второй регулирующие элементы, <иловые входы и вьгходы которых соединены соответственна с первым и вторым входными и выходць»ми выводами„. источник опорного тока, выход кото-= рого подключен K управляющему входу первого регулирующего элемента,. первый †шест транзисторы усилитеЛЕй СИГНаЛа раССОГЛаСОВЯНИя,, Гтрнчем эииттер и база третьего TpàíBHcTopa соединены с эмиттером и базой четвертого транзистора,. первый трехлолюсный г»OBTopHre«IB тока., вход -этооаг= соединен с коллектором —:.рво»-о транзистора,. а Общий BûBO!i

ПЕРВЫМ ВЫХОДНЫМ Б»IВСДОМ ВСПОМО га-ельный делитель н-:. †..т„. яжения« Бт»< ;ЮиЕ - .Цый Ь»Еж<ДУ g$ И ТЕРС»1 РВОГО тра - "-И т01«а .т БХОдо. БтараГО трЕХпал»«0 -Fi0 0 поBTQPHTелц токЯ . кО» ОРь»Й

РЫХОПОМ ПОДКЛЮЧЕН К СОЪЕДИЦЕННЬтм =E-.:«HT . ЕРЯМ тЯТОГО и ШЕСТОГО ТРЕ.ЦЗт»:. " тарОВ ., а ОбтШГМ ЗЬГБОдаМ СС«Еднцец С в :. о;,ым в»ч;одным выводам,. Первый сагласуюйий транз .стОр база "<ОтатъОГО

=; тх«П«Ют»Е -!B K ОбЬЕДИНЕН»твьл <ОЛК»ЕКТОPc Ь" -:Етв З»- ОГО H ПЯТѫà 0 ТРЯНЗH Тат ров, B;:арой согласующий трянз.-»с"-с р « база KOTcpoi подключена к ксллек-.«О; « «в,торо. .. Тг«ацз»«стог«а . Первы депитель Выхаднсго наг»ряжения, .†.-.:::...,.no= тт « H H b! I- М (!I

E»b!«««H «ВЫБОДЯМ»» В I OPOf! ДЕЛИ e„ib Bbтx.;,г. На.:-с напряжения» включен:- ь»й

МЕжт "; B ОРЫМ БЬ»ХОДНЬ«»» БЬГВО««аМ це:. . ".. НОИ «средний ВЫВОД кат 3p01 o

< Оедицец с базой ВтагтОГО транзистс р» Г2).

Нег»остатками и"вестных стабилизе.торез являются ог-раниченный дия«. Я ЗОН тв»«уЛИра» т<И ВЫХОД1»ОГО НЯГ»ря жеция в сторону малых значений, Пель изобретения — расширение дианазона регулировки выходного напряжения и упроще»гне схемы стабилизатара.

Поставленная цель достигается тем „.что в д»вухполярном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем первый и второй регулирующие

i0 элементы, силовые входы и выходы

1„! которых соединены соатветс Твенно

С ПЕР ВЬ«1«» H BITOPb!I«! ВХОД»»Ь»МИ И ВЫХОД

IIbIMH ВЫВОДЯМИ «HCTO«»ЦИК ОПОРНОГО тока,, выход которого подключен к управляющему входу первого регулируюшего элемен-а, первый, втаройт тре— гий, четвертый, -пятый л шестой трацзистOpbi усилителей сигнала рассоглаcoBaFIця, причем эмиттер и база тре-тьегo транзистора соединены соответственно с эмиттером и базой четBepтого транзистора,. Пе-". Бый трех!

«OJiIOCFib1H, :0BÒ0рИТЕЛЬ T0ò "а Б ..О, KG то»за. О СО.-"ÄH:КЕЦ С К«т, ЛЕ»<Т О.ГтCi>i ваго тряцз лс Оа!, а Oбьп»й Бьгвод "оеДИЦ; Ц С ПЕРВЫМ ВЫ:ОДНЫМ Б»«ГОДОМ, в по»««агате«»ьць»й делнтел»- цапря .;ения .

Включе.»ныл» и.-=:жду эм-:--ттером перво "0

P«-:.F . З. -тСТОРЯ i Б; ОДОМ В" ЯРОГО TP P.I<

ПОЛЮС НОГO I!OBTC,.)HTCËH 1 ОКЯ - .<ОТОРЬ»й .:,*-—.. Одаi »ici ключ,- -H: Gб."=-. == .т«инецньт.«I эмиттерам пятого и шестсго т-;;ацзис— î 0B., а :,бщим выводом соединен с орым выходным выводам, первый согласуюший тра»тзистар . база. ко-ораг" гт:Дкг ючена к об-.«.ед«<ненцьм каллектаt,т,. р::.I» чcтвевтого FI пятого ттанвчсTc«зов, Вторай СОГЛЯСуЮ»тИй траНЗИСтср. Оаэа

K0T0P01" ПСДКЛЮЧЕЦа к каллектарУ

БтаРОГС ТРтаь1«»»ИСТОРа, ПЕ, ВЫЛ ДЕЛИ-" -ь выходного -::е пряже ния, Бключецць-,:. Между первым и вторым выхадцы::-»ВОДЯ»»И,. БТСРОй ДЕ»тИтЕЛЬ ВЫХСДго.-о напряжения, Бкггючец: ый 1-,— "жду вторым выходным выводом и обще:. - -.

Цт-," r";eдннй Bb:БОД,"<т ГOPOГO COeДИЦЕН с базой второго транзистора,, база первого транзистора соедиг»зня с аазой BTopo!:ñ трянзиетаря эмитт которого подключен к среднему выводу вспомогательного делителя цап=.

:яжения.. Bi коллектор — к выходу пер"=""=го повторителя тока, колпектор. т« третьего транзистора сое,:ицен с кол26940 2

Определяемый минимальным напряжением, необходимым для пи" àíèÿ внутреннего источника опорного напряжения, У HBBeCTEIb»Z VC"..POIICTB тавляет Oколо +53,. и сложность схемы .

3 112694 лектором шестого и базой четвертого транзис.оров, а эмиттер подключен к управляющему входу первого регулирующего элемента и эмиттеру первого согласующего транзистора, кол5 лектор которого соединен с общей шиной и базой шестого транзистора, база пятого транзистора подключена к среднему выводу первого делителя .выходного напряжения, эмиттер второго согласующего транзистора соединен с первым выходным выводом, а коллектор — с управляющим входом второго регулирующего элемента.

На чертеже приведена принципиаль1 ная электрическая схема стабилизатора.

Двухполярный стабилизатор постоянного напряжения содержит первый 1 и второй 2 регулирующие элементы, 20 первый 3 и второй 4 повторители тока, источник опорного тока 5, первый 6 и второй 7 делители напряжения, вспомогательный делитель напряжения 8, выполненный на первом 9

25 и втором 10 резисторах, первый 11, второй 12, третий 13, четвертый 14, пятый 15 и шестой 16 усилители сигнала рассогласования, первый I7 и второй 18 согласующие транзисторы. Силовой вход первого регулирующего элемента 1 соединен с первым входным выводом 19 стабилизатора, а управляющий вход подключен к объединенным эмиттерам транзисторов

13, 14, 17 и выходу источника опор- 35 ного тока 5. Выход регулирующего элемента 1 соединен с первым выходным выводом 20 стабилизатора, с эжиттером транзистора 18; общим выво",oM повторителя тока 3 и с входом делителя 6. Силовой вход второго регулирующегп элемента 2 соединен с вторым входным выводом 21 стабилизатора, а управляющий вход подключен к коллектору транзистора 18.

Выход регулирующего элемента 2 соединен " вторым выходным выводом 22 стабилизатора, с входом делителя

7,, с общим выводом повторителя тока 4 и с общим выводом делителя 6. Коллектор транзистора 11 соединен с входом первого повторителя тока

3, выход которого подключен к базе транзистора 18 и коллектору транзистора 12. Эмиттер транзистора 12 55 соединен с выходом вспомогательного делителя 8, a его база соединена с выходом второго делителя 7 и ба П б, 11 12

U — U

3б1 36 12 з„„

= ш 9 In = п1 1 . InN, (1)

-" 12 где ш — коэффициент, учитывающий характер технологии изготовления микросхем, У вЂ” температурный потенциал. учить|вая что U Р = иэб„„129 то

11,12 ки эмнттеров Т транзисторов 11, 12, 15 и 16 определяются соотношением — I = I

3 3 12 3 15 3 16 — 5 U,g /Б.

Опорное напряжение Б д (напряжение между вторым выходом 22. стабилизатора и базой транзистора 12) определяется соотношением (21

0 4 зой транзистора 11, эмиттер которого через делитель 8 подключен к входу второго повторителя тока 4.

Выход повторителя тока 4 соединен с эмиттерами транзисторов 15 и 16.

Коллектор транзистора 15 подключен к базе транзистора 17 и коллектору транзистора 14, база которого соединена с коллектором и базой транзистора 13 и коллектором транзистора 16. База транзистора 15 подключена к выходу первого делителя

6, а база транзистора 16 — к .общему выводу второго делителя 7, кол— лектору транзистора 17 и общей шине 23 стабилизатора. Второй повторитель тока 4 включает в себя седьмой

24 и восьмой 25 транзисторы, причем объединенные коллектор и база транзистора 24 и база транзистора

25 являются входом повторителя тока 4, а коллектор транзистора 25 его выходом.

В устройстве усилитель сигнала рассогласования каHала стабилизации отрицательного напряжения и источник опорного напряжения функционально совмещены.

Статический режим транзисторов

11. 12, 15 и 16 задается следующим ооразом. Площадь перехода эмиттербаза S транзистора 11 выполняется большей, чем площадь перехода эмиттер — база транзистора 12 (т.е.

S = NS » ). Тогда при равных то З11 1г ках эмиттеров напряжения эмиттер база транзисторов 11 и 12 отличаются на величину

1126940

U, =0 < -дб . И-т)т )+U т/т

Э,Х Э624 91(о1 о Эб<о1

1u„=g " р„ м,<1

Б — значение напряжения рЬ о) эмиттер — база при температурр е T

dE . 1 — экстраполированная ши9;(о} рина запрещенной зоны 10 кремния при абсолютном нуле (Ез„1<>1= 1,205 В), R9 R$4 значения сопротивлений резисторов 9 и 10, Т вЂ” текущее значение темпе- 15 ратуры.

Как видно из (2), температурная компенсация опорного напряжения достигается благодаря .компенсации отрицательного температурного коэффициента напряжения эмиттер — база положительным температурным коэффициентом разности напряжений эмиттер — база.

Как видно из схемы стабилизато- 2s ра минимальное напряжение стабилизации равно опорному напряжению, которое составляет около 2 4 В. Следовательно, стабилизатор постоянного напряжения имеет в 2 раза более широкий диапазон регулировки выходного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При увеличении по какой.-либо при35 чине напряжения на втором выходе

22 стабилизатора (точка 22 становится более отрицательной), часть

его через делитель 7 подается на вход усилителя сигнала рассогласования канала стабилизации отрицательного напряжения (база транзистора 12). Усилитель сигнала рассогласования выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя через согласующий транзистор 18 подается на управляющий вход второго регулирующего элемента 2. Транзисторы регулирующего элемента 2 призакрываются, компенсируя тем самым изменение выходного напряжения.

При уменьшении по какой-либо причине напряжения на первом выходе 20 часть его через делитель 6 подается на вход усилителя сигнала рассогласования канала стабилизации положительного напряжения (база транзистора 15). Усилитель сигнала рассогласования выделяет и усиливает разностный сигнал, который с выхода усилителя через согласующий транзистор 17 подается на управляющий вход первого регулирующего элемента 1. Транзисторы регулирующего элемента приоткрываются, компенсируя тем самым уменьшение выходного напряжения.

Таким образом„ двухполярный стабилизатор постоянного напряжения имеет в два раза больший диапазон регулировки выходных напряжений и содержит на шесть активных и пассивных элементов меньше, чем известный двухполярный стабилизатор.

1126940

Заказ 8б92/37 Тираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

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

Подписное

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

Составитель В ° Есин

Редактор О. Колесникова Техред С.Мигунова Корректор М. Демчик