Стабилизатор постоянного напряжения

 

Использование: в источниках электропитания. Сущность изобретения: устройство содержит четыре транзистора 1, 2, 8, 9, регулирующий элемент 3, включенный между входным и выходным выводами, делитель напряжения 4, включенный между выходным выводом и общей шиной, повторитель тока 6 с двумя цепями протекания выходного тока и источник тока 5, включенный между одной из этих цепей и общей шиной. Такое построение схемы позволяет снизить ее токопотребление. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения, содержащие регулирующий элемент, источник опорного напряжения, делитель напряжения и несколько транзисторов (1).

Недостатком этих устройств является сравнительно большой ток потребления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является устройство, приведенное в (2), которое и рассматривается в качестве прототипа.

Прототип содержит первый и второй транзисторы, регулирующий элемент, включенный между входом и выходом устройства, делитель напряжения, включенный между выходом устройства и общей шиной, источник тока, первый вывод которого соединен с общей шиной, и повторитель тока, причем эмиттеры первого и второго транзисторов объединены, база первого транзистора подключена к источнику опорного напряжения, база второго транзистора связана с выходом делителя напряжения, коллектор второго транзистора соединен с входом повторителя тока, первый выход которого объединен с коллектором первого транзистора и подключен к управляющему выводу регулирующего элемента.

Недостатком прототипа является сравнительно большой ток потребления.

Целью изобретения является снижение тока потребления устройства.

Для достижения указанной цели в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий первый и второй транзисторы, регулирующий элемент, включенный между входным и выходным выводами, делитель напряжения, включенный между выходным выводом и общей шиной, источник тока, один из выводов которого соединен с общей шиной, и повторитель тока, причем эмиттеры первого и второго транзисторов объединены, база первого транзистора подключена к источнику опорного напряжения, база второго транзистора соединена с выходом делителя напряжения, коллектор второго транзистора соединен со входной цепью повторителя тока, цепь протекания первого выходного тока которого вместе с коллектором первого транзистора подключена к управляющему выводу регулирующего элемента, введены третий и четвертый транзисторы, а в повторитель тока введена цепь протекания второго выходного тока, подключенная к другому выводу источника тока и к базе третьего транзистора, эмиттер которого соединен со входным выводом, а коллектор - с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с эмиттерами первого и второго транзисторов.

Для установления соответствия предлагаемого устройства критерию "существенные отличия" проведен поиск известных в науке и технике решений могущих содержать сходные признаки, присущие предлагаемому. Однако, совокупность этих признаков в известных решениях не была обнаружена, поэтому это устройство соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор содержит транзисторы 1 и 2, регулирующий элемент 3, включенный между входным и выходным выводами, делитель 4 напряжения, включенный между выходным выводом и общей шиной, источник 5 тока, первый вывод которого соединен с общей шиной, и повторитель 6 тока, причем эмиттеры транзистора 1 и 2 объединены, база транзистора 1 подключена к источнику 7 опорного напряжения, база транзистора 2 соединена с выходом делителя 4 напряжения, коллектор транзистора 2 соединен с входом повторителя тока 5, первый выход которого объединен с коллектором транзистора 1 и подключен к управляющему выводу регулирующего элемента 3, транзисторы 8 и 9, причем эмиттер транзистора 8 подключен к входному выводу, база объединена со вторым выводом источника 5 тока и подключена к дополнительному выходу повторителя 6 тока, а коллектор соединен с базой транзистора 9, эмиттер которого заземлен, а коллектор соединен с эмиттерами транзисторов 1 и 2.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

В статистическом режиме ток коллектора транзистора 9 устанавливается равным удвоенному току источника 5, а токи транзисторов 1 и 2 одинаковы и равны току источника 5.

Предположим, что вследствие увеличения тока нагрузки выходное напряжение снизилось, тогда транзистор 1 откроется сильнее, а транзистор 2 подзакроется. Это приведет к уменьшению входного тока повторителя тока 5 и уменьшению его выходных токов. При этом большая часть тока источника 6 потечет в базу транзистора 8, который усилит возникшее приращение и передаст его в базу транзистора 9, ток коллектора которого возрастает и через приоткрывшийся транзистор 1 поступает на управляющий вывод регулирующего элемента 3. Ток через регулирующий элемент 3 увеличивается и компенсирует возникшее возмущение в цепи нагрузки.

В статическом режиме при токе нагрузки, равном нулю, ток потребления равен I_пот = I₅ + I_к9 + I_д ≈ 3I₅, где I₅ - ток источника 6; I_к9 - ток коллектора транзистора 9, равный 2xI₅; I_д - ток делителя 4 (этой величиной можно пренебречь).

При этом максимальный ток нагрузки равен I_н.мах = I₅ x β₈xβ₉˙α₁x K_iрэ, где β_к - коэффициент передачи тока в схеме к-го транзистора; α₁- коэффициент передачи тока в схеме транзистора 1; K_iрэ - коэффициент усиления тока регулирующего элемента.

Тогда ток потребления можно записать так I_пот= , в то время, как у прототипа аналогичный параметр равен: I_пот= .

Очевидно, что ток потребления описываемого устройства может быть на несколько порядков ниже, чем у прототипа.

Дополнительным положительным эффектом предложенного изобретения является уменьшение выходного сопротивления стабилизатора, так как приращение тока управляющего вывода регулирующего элемента 3 не вызывает значительного "перекоса" каскада на транзисторах 1 и 2 за счет действия следящей связи через повторитель 6 тока и транзисторы 8 и 9.

Формула изобретения

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первый и второй транзисторы, регулирующий элемент, включенный между входным и выходным выводами, делитель напряжения, включенный между выходным выводом и общей шиной, источник тока, один из выводов которого соединен с общей шиной, и повторитель тока, причем эмиттеры первого и второго транзисторов объединены, база первого транзистора подключена к источнику опорного напряжения, база второго транзистора соединена с выходом делителя напряжения, коллектор второго транзистора соединен с входной цепью повторителя тока, цепь протекания первого выходного тока которого вместе с коллектором первого транзистора подключена к управляющему выводу регулирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью снижения токопотребления, в него введены третий и четвертый транзисторы, а в повторитель тока - цепь протекания второго выходного тока, подключенная к другому выводу источника тока и к базе третьего транзистора, эмиттер которого соединен с входным выводом, а коллектор - с базой четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с эмиттерами первого и второго транзисторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1