Стабилизатор постоянного напряжения

 

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания электро- радиоаппаратуры. Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, дифференциальный усилитель 4, содержащий первый 5 и второй 6 транзисторы, делитель выходного напряжения 8, стабилитрон 9, пусковую цепь 10, токозадающий резистор 11, разделительный диод 12, цепочка из последовательно соединенных двух диодов 13, третий транзистор 14 и резистор 15. Введение в устройство пусковой цепи 10, третьего транзистора 14 и резистора 15 позволило повысить стабильность и уменьшить амплитуду пульсации выходного напряжения, что является техническим результатом. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания электро-радиоаппаратуры.

Известен стабилизатор постоянного напряжения (а.с. №1684782, G 05 F 1/56), 15.10.91, БИ №32, обеспечивающий надежный запуск стабилизатора, содержащий включенный в силовую шину регулирующий транзистор по схеме с общим эмиттером, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе, коллектором соединенным с базой регулирующего транзистора, а эмиттером связанном с общей шиной, стабилитрон, включенный между выходным силовым выводом и эмиттером транзистора УНТ, делитель выходного напряжения на резисторах, выходом подключенный к базе транзистора УПТ, включенные последовательно между общей шиной и базой регулирующего транзистора резистор и конденсатор, пусковой транзистор, цепь эмиттерного перехода которого включена между базой регулирующего транзистора и конденсатором, а коллектор соединен с общей шиной, два резистора и диод, шунтированный первым из резисторов и включенный в прямом направлении в эмиттерную цепь пускового транзистора, эмиттерный переход которого шунтирован вторым резистором.

Однако наличие большого числа элементов, выполняющих только функцию запуска является недостатком известного устройства, так как это приводит к усложнению схемы стабилизатора и снижает его надежность.

Известен также компенсационный стабилизатор постоянного напряжения (а.с. №1665354, G 05 F 1/56), 23.07.91, БИ №27, содержащий регулирующий транзистор р-n-р типа, делитель выходного напряжения на резисторах, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования на транзисторах и резисторе, источник опорного напряжения на опорном элементе и ограничительном резисторе, узел запуска на вспомогательном транзисторе р-n-р типа, токозадающем резисторе и пусковом резисторе, регулирующий транзистор подключен эмиттером к входной шине, а через резистор к коллектору вспомогательному транзистору, база которого соединена с выходом усилителя и базой регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной. Эмиттер вспомогательного транзистора через резистор соединен с опорным входом усилителя и первыми выводами опорного элемента и резистора, вторые выводы которых с общей и выходной шинами соответственно. Средний вывод делителя выходного напряжения соединен с сигнальным входом усилителя, общий вывод которого соединен с общей шиной.

Данное устройство позволяет повысить надежность путем упрощения схемы пусковой цепи.

Недостатком этого устройства является протекание дополнительного тока запуска в режиме стабилизации через опорный элемент, что снижает стабильность выходного напряжения. Кроме того, транзистор запуска работает в инверсном режиме, что лишает устройство технических гарантий надежности работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является стабилизатор, описанный в а.с. №1665352, G 05 F 1/56, 23.07.91, БИ №27.

Схема этого стабилизатора приведена на фиг.1, где обозначено 1 - регулирующий транзистор; 2 - входной силовой вывод; 3 - выходной силовой вывод; 4 - дифференциальный усилитель; 5, 6 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя; 7 - общая шина; 8 - делитель выходного напряжения; 9 - стабилитрон; 10, 11 - первый и второй резисторы; 12 - диод; 13 - цепочка из последовательно соединенных двух диодов.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным 2 и выходным 3 силовыми выводами, дифференциальный усилитель 4 на транзисторах 5 и 6, объединенные эмиттеры которых связаны с общей шиной 7, а коллектор первого из них подключен к базе регулирующего транзистора 1, делитель 8 выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора 6, стабилитрон 9, включенный между базой первого транзистора 5 и общей шиной 7, два резистора 10 и 11, последовательно включенных между входным силовым выводом и базой первого транзистора 5, диод 12, включенный между выходным силовым выводом и общей точкой резисторов 10 и 11. Параллельно диоду 12 в обратном направлении может быть подключена цепочка 13 из последовательно соединенных диодов.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подключении входного напряжения через резисторы 10 и 11 открывается первый транзистор 5 дифференциального усилителя 4 и отпирается регулирующий транзистор 1. Пока выходное напряжение мало, диод 12 заперт. С увеличением выходного напряжения диод 12 открывается и питание стабилитрона осуществляется с выхода стабилизатора.

Однако данный стабилизатор имеет недостаточно высокую стабильность выходного напряжения при изменении в широком диапазоне входного напряжения.

Это обусловлено наличием прямой дестабилизирующей связи между входом и выходом стабилизатора через допускающий резистор источника опорного напряжения.

Изменение входного напряжения приводит к изменению нерегулируемой составляющей тока, протекающего через стабилитрон, что, в свою очередь, приводит к изменению опорного напряжения и, следовательно, уменьшает стабильность выходного напряжения.

Для устранения указанного недостатка в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным силовыми выводами, дифференциальный усилитель на двух транзисторах, объединенные эмиттеры которых соединены с общей шиной через резистор, а коллектор первого транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, коллектор второго транзистора соединен с объединенными выводами разделительного диода и цепочкой из двух последовательно соединенных диодов, делитель выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора, стабилитрон, включенный между точкой соединения токозадающего резистора и базой первого транзистора и общей шиной, введены пусковая, цепь, третий транзистор и резистор. Причем один вывод пусковой цепи соединен с входным силовым выводом, а второй - с точкой соединения вывода токозадающего резистора и разделительного диода. При этом пусковая цепь содержит последовательно соединенные конденсатор и диод, точка соединения которых подключена к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с одним выводом введенного резистора, другой вывод которого соединен с выходным силовом выводом.

Схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения приведена на фиг.2, где обозначено: 1 - регулирующий транзистор; 2 - входной силовой вывод; 3 - выходной силовой вывод; 4 - дифферент усилитель; 5, 6 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя; 7 - общая шина; 8 - делитель выходного напряжения; 9 - стабилитрон; 10 - пусковая цепь; 11 - токозадающий резистор; 12 - разделительный диод; 13 - цепочка из последовательно соединенных двух диодов; 14 - третий транзистор; 15 - резистор.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным 2 и выходным 3 силовыми выводами, дифференциальный усилитель 4 на транзисторах 5 и 6, объединенные эмиттеры которых связаны с общей шиной 7 через резистор, коллектор первого из них подключен к базе регулирующего транзистора 1, делитель 8 выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора 6, стабилитрон 9, включенный между базой первого транзистора 5 и общей шиной 7, пусковую цепь 10 и первый резистор 11, последовательно включенный между входным силовым выводом и базой первого транзистора 5, диод 12, включенный между выходным силовым выводом и общей точкой пусковой цепи 10 и первого резистора 11, параллельно которому в обратном направлении подключена цепочка из последовательно соединенных диодов, и третий транзистор 14, коллектор которого подключен к средней точки пусковой цепи 10, эмиттер - к общей шине, а база через второй резистор 15 - к выходному силовому выводу.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подключении напряжения питания током через пусковую цепь 10 открывается первый транзистор 5 дифференциального усилителя 4 и отпирает регулирующий транзистор 1, что вызывает нарастание выходного напряжения. Пока выходное напряжение мало, диод 12 заперт. С увеличением выходного напряжения диод 12 открывается и питание стабилитрона 9 осуществляется с выхода стабилизатора. Одновременно с диодом 12 открывается и третий транзистор 14, обеспечивая подключение конденсатора пусковой цепи 10 на общий вывод и развязку выхода стабилизатора от неуправляемого тока запуска в режимах стабилизации.

Подключение конденсатора пусковой цепи 10 на общий вывод позволяет использовать конденсатор не только во время запуска, но и во время нормальной работы стабилизатора в режиме дополнительной фильтрации входного напряжения.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый стабилизатор имеет более высокую стабильность выходного напряжения за счет исключения влияния колебания питающего напряжения, а использование конденсатора пусковой цепи 10 в режиме фильтрации уменьшает амплитуду пульсации выходного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным силовыми выводами, дифференциальный усилитель на двух транзисторах, объединенные эмиттеры которых соединены с общей шиной через резистор, а коллектор первого транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, коллектор второго транзистора соединен с объединенными выходами разделительного диода и цепочкой из двух последовательно соединенных диодов, делитель выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора, стабилитрон, включенный между точкой соединения вывода токозадающего резистора и базой первого транзистора и общей шиной, причем другие выводы цепочки из двух последовательно соединенных диодов и разделительного диода соединены с коллектором регулирующего транзистора, отличающийся тем, что введены пусковая цепь, третий транзистор и резистор, при этом один вывод пусковой цепи соединен с входным силовым выводом, а второй - с точкой соединения вывода токозадающего резистора и разделительного диода, причем пусковая цепь содержит последовательно соединенные конденсатор и диод, точка соединения которых подключена к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с одним выводом введенного резистора, другой вывод которого соединен с выходным силовым выводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2