Источник опорного напряжения

Авторы патента:

G05F1/56 - с использованием в качестве оконечных управляющих устройств полупроводниковых приборов, соединенных последовательно с нагрузкой

Владельцы патента RU 2523121:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ФГБОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН). Техническим результатом является снижение температурного коэффициента выходного напряжения. Устройство содержит первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к шине питания, третий резистор, подключенный одним выводом к общей шине, первый транзистор, подключенный истоком ко второму выводу первого резистора, второй транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, третий транзистор, подключенный коллектором к соединению затвора первого транзистора со вторым выводом второго резистора, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены с коллектором второго транзистора, второй вывод пятого резистора соединен с базами первого и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, второй вывод четвертого резистора и сток второго транзистора подключены к выходной клемме. 3 ил.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения (ИОН).

Известны температурно-стабильные источники опорного напряжения, к недостаткам которых относится излишняя сложность, вызванная использованием большого количества элементов [U.S. Patent 4380706. Voltage reference circuit / Robert S. Wrathall - Dec. 24, 1980], или необходимость использования «идеального» источника опорного тока [Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988 - С.240, рис.33.27], что существенно затрудняет их использование.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является стабилизатор напряжения (CH), приведенный на фиг.1 [Пат. 2394266 РФ. Компенсационный стабилизатор напряжения / И.В.Барилов, Е.И.Старченко. - Опубл. 10.07.2010, Бюл. №19].

Недостатком прототипа является излишне высокий температурный коэффициент выходного напряжения - около 5·10^-4 /°С. Это объясняется, в основном, суммарным температурным дрейфом напряжения стабилитрона VD1 и перехода база-эмиттер транзистора VT4.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении заявляемого технического результата - снижении температурного коэффициента выходного напряжения ИОН.

Для достижения заявляемого технического результата в схему прототипа, содержащую первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к шине питания, третий резистор, подключенный одним выводом к общей шине, первый транзистор, подключенный истоком ко второму выводу первого резистора, второй транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, третий транзистор, подключенный коллектором к соединению затвора первого транзистора со вторым выводом второго резистора, введены четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены с коллектором второго транзистора, второй вывод пятого резистора соединен с базами первого и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, второй вывод четвертого резистора и сток второго транзистора подключены к выходной клемме.

Схема прототипа приведена на фиг.1, а заявляемого устройства - на фиг.2. На фиг.3 приведены результаты моделирования.

Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит первый резистор 1 и второй резистор 2, подключенные первыми выводами к шине питания, первый транзистор 3, подключенный истоком ко второму выводу резистора 1, второй транзистор 4, подключенный эмиттером к общей шине, третий резистор 5, подключенный одним выводом к общей шине, третий транзистор 6, коллектор которого подключен к соединению затвора транзистора 3 со вторым выводом резистора 2, четвертый резистор 7 и пятый резистор 8, первые выводы которых соединены с коллектором транзистора 4, эмиттер транзистора 6 соединен со вторым выводом резистора 5, второй вывод резистора 7 объединен с базами транзисторов 4 и 6, второй вывод резистора 8 и сток транзистора 3 подключены к выходной клемме.

Проанализируем работу заявляемого устройства (фиг.2). Выходное напряжение U_ВЫХ такого стабилизатора определяется суммой напряжения база-эмиттер U_БЭ4 транзистора 4 и падений напряжений U₇ и U₈ на резисторах 7 и 8 соответственно.

$U_{В Ы Х} = U_{Б Э 4} + U_{7} + U_{8} . (1)$

Пренебрегая током затвора и считая коэффициенты передачи по току транзисторов 4 и 6 равными β, запишем выражение (1) в следующем виде:

$U_{В Ы Х} = φ_{T} \ln \frac{I_{4}}{I_{S}} + \frac{I_{4} + I_{6}}{β} R_{7} + I_{1} R_{8}, (2)$

где φ_T=kT/q - температурный потенциал; k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; q - заряд электрона; I₄ и I₆ - токи эмиттеров транзисторов 4 и 6 соответственно; I_S - ток насыщения смещенного в обратном направлении p-n перехода; I₁ - ток стока транзистора 3, равный току через резисторы 1 и 8; R₇ и R₈ - сопротивление резисторов 7 и 8 соответственно.

Зависимость I_S от температуры имеет следующий вид:

$I_{S} = C \cdot T^{3} \exp (- \frac{E}{ϕ_{T}}), (3)$

где С - постоянный коэффициент, определяемый технологией производства интегрального транзистора и пропорциональный площади p-n перехода; Е - энергетическая ширина запрещенной зоны при абсолютном нуле, полученная линейной экстраполяцией от комнатной температуры к абсолютному нулю, равная для кремния 1,205 В.

Следует также учесть, что температурную зависимость коэффициента усиления тока базы можно представить следующим образом

$β = β_{0} {(\frac{T}{T_{0}})}^{\frac{3}{2}}, (4)$

где β₀ - коэффициент усиления тока базы при комнатной (номинальной) температуре T₀.

Для нахождения тока I₆ следует учесть напряжения база-эмиттер U_БЭ4 и U_БЭ6, транзисторов 4 и 6, а также падение напряжения на резисторе 5, записав выражение:

$I_{6} R_{5} = ϕ_{T} \ln \frac{I_{4}}{I_{S}} - ϕ_{T} \ln \frac{I_{6}}{N I_{S}} = ϕ_{T} \ln \frac{N I_{4}}{I_{6}}, (5)$

где R₅ - сопротивление резистора 5; N - отношение площадей эмиттеров транзисторов 6 и 4.

Ток стока I₁ выражается через напряжение U_ЗИ между затвором и истоком транзистора 3, определяемое разностью падений напряжений на резисторах 1 и 2, которая, в свою очередь, зависит от токов I₁ и I₂:

$I_{1} = I_{0} {(1 - \frac{U_{З И}}{U_{O}})}^{2} = I_{0} {(1 - \frac{I_{1} R {}_{1}- I_{2} R_{2}}{U_{O}})}^{2}, (6)$

где I₀ - начальный ток стока, при U_ЗИ=0; U_O - напряжение отсечки; I₂ - ток через резистор 2; R₂ - сопротивление резистора 2.

Так как I₂=I₆β/(β+1), то с учетом выражений (2-6) можно составить систему уравнений, решив которую можно определить значение выходного напряжения. Однако соответствующее точное решение не может быть представлено в виде аналитического выражения, содержащего только элементарные функции. Тем не менее, задавая параметры входящих в устройство элементов, можно получить приближенное решение с применением численных методов.

На фиг.3 показано изменение выходного напряжения заявляемого ИОН при изменении температуры (нижний график). Из результатов моделирования можно сделать следующий вывод: абсолютное изменение выходного напряжения заявляемого ИОН не превышает 0,5 мВ при изменении температуры от -40 до +120°C. При этом температурный коэффициент выходного напряжения (верхний график) не превышает значения 1·10^-5 /°C что на порядок меньше, чем у прототипа.

Таким образом, и проведенный анализ, и данные схемотехнического моделирования подтверждают, что достигается заявляемый технический результат - снижение температурного коэффициента выходного напряжения.

Источник опорного напряжения, содержащий первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к шине питания, третий резистор, подключенный одним выводом к общей шине, первый транзистор, подключенный истоком ко второму выводу первого резистора, второй транзистор, подключенный эмиттером к общей шине, третий транзистор, подключенный коллектором к соединению затвора первого транзистора со вторым выводом второго резистора, отличающийся тем, что введены четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых соединены с коллектором второго транзистора, второй вывод пятого резистора соединен с базами первого и третьего транзисторов, эмиттер третьего транзистора подключен ко второму выводу третьего резистора, второй вывод четвертого резистора и сток второго транзистора подключены к выходной клемме.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в космических аппаратах для ограничения тока в системе электропитания привода раскрытия панелей солнечных батарей при раскрытии привода до упора.

Емкостный источник питания // 2520258

Изобретение относится к емкостному источнику питания, кроме того, к электронному устройству, оснащенному емкостным источником питания. Технический результат заключается в снижении потерь на рассеяние тепла.

Источник опорного напряжения // 2518974

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения при значениях, близких к удвоенной ширине запрещенной зоны.

Возбуждение светодиода // 2516435

Изобретение относится к устройству для возбуждения светодиода, к прибору, содержащему устройство, и к способу для возбуждения светодиода. Технический результат заключается в осуществлении устройства для возбуждения светодиода с повышенной эффективностью.

Источник опорного напряжения // 2514930

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и других элементов автоматики.

Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки // 2510764

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания средств электропитания. Устройство содержит источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам источника постоянного напряжения, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединенный своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединенный своим выходом к первому управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, стабилизатор постоянного тока, подсоединенный своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к положительному выходу источника постоянного напряжения и своим первым выходом к одному из выводов нагрузки, подсоединенной другим своим выводом к отрицательному выходу источника постоянного напряжения, и содержит схему управления, подсоединенную своим первым входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, своим вторым входом к второму выходу стабилизатора постоянного тока, своим первым выходом к второму (отрицательному) выводу источника постоянного напряжения и своим вторым выходом к второму управляющему входу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение.

Способ управления импульсным стабилизатором напряжения // 2509337

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для управления импульсными стабилизаторами постоянного напряжения повышающего типа с широтно-импульсной модуляцией, имеющими малые длительность переходных процессов и статическую ошибку стабилизации выходного напряжения при дискретной обработке информационных сигналов.

Импульсный регулятор постоянного напряжения // 2505913

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано для питания автономных инверторов, станций катодной защиты, установок микродугового оксидирования и для питания других различных электротехнологических установок.

Система регулирования тока и способ для регулирования тока // 2491605

Изобретение относится к системе регулирования тока, которая содержит по меньшей мере одну продольную ветвь с линейным продольным регулятором для формирования сигнала регулирующего воздействия, причем продольный регулятор соединен с полупроводниковым исполнительным элементом, который подключен к питающему напряжению, соотнесенному с массой, и к которому на выходной стороне приложено выходное напряжение, соотнесенное с массой.

Вторичный источник питания // 2490692

Изобретение относится к области преобразования электрической энергии. .

Компенсационный стабилизатор напряжения // 2523168

Устройство относится к области электротехники. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения и снижении минимальной разности напряжения вход-выход стабилизатора. Для этого предложен стабилизатор напряжения, содержащий первый и второй транзисторы, подключенные эмиттерами к общей шине, первый и второй резисторы, подключенные первыми выводами к общей шине, третий транзистор, подключенный эмиттером ко второму выводу первого резистора, третий резистор, подключенный первым выводом к точке соединения базы первого с коллектором третьего транзисторов, четвертый транзистор, подключенный коллектором к выходной клемме, четвертый резистор, подключенный первым выводом к точке соединения второго вывода третьего резистора с эмиттером четвертого транзистора, база и коллектор второго транзистора подключены ко второму выводу четвертого резистора, пятый резистор, подключенный первым выводом к выходной клемме, а вторым - к точке соединения базы четвертого транзистора со вторым выводом второго резистора, пятый и шестой транзисторы, подключенные эмиттерами к шине питания, а базами - к коллектору шестого транзистора, седьмой транзистор, подключенный коллектором к шине питания, восьмой транзистор, подключенный эмиттером к выходной клемме, источник тока, включенный между шиной питания и точкой соединения базы восьмого транзистора с коллекторами первого и пятого транзисторов, шестой резистор, включенный между базами второго и третьего транзисторов, коллектор восьмого транзистора подключен к коллектору шестого транзистора, база седьмого транзистора подключена к базе восьмого транзистора, эмиттер седьмого транзистора подключен к выходной клемме. 4 ил.

Мостовой автогенераторный преобразователь напряжения // 2540785

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к нерегулируемым преобразователям постоянного напряжения в переменное. Технический результат заключается в снижении потери мощности на транзисторах мостового автогенераторного преобразователя напряжения и повышение его надежности за счет того, что в мостовом автогенераторном преобразователе напряжения используется вторичная обмотка трансформатора для построения источника насыщения транзисторов. Технический результат достигается за счет мостового автогенераторного преобразователя напряжения с источником насыщения транзисторов, содержащего первый, второй, третий и четвертый транзисторы и их коллекторы, эмиттеры первого и второго транзисторов, резисторы, трансформатор, фильтрующий конденсатор и шину источника питания. 1 ил.

Источник опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещённой зоны // 2541915

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве температурно-стабильного источника опорного напряжения, определяемого удвоенной шириной запрещенной зоны. Технический результат заключается в получении температурно-стабильного выходного напряжения, значение которого близко к удвоенной ширине запрещенной зоны используемого полупроводника. Устройство содержит пять транзисторов, три резистора и источник тока, включенный между шиной питания и выходной клеммой, первый резистор подключен первым выводом к общей шине, второй и третий резисторы подключены первыми выводами к выходной клемме, базы первого и второго транзисторов соединяются с коллекторами первого и пятого и базами четвертого и пятого транзисторов, второй вывод первого резистора подключен к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены к общей шине, коллектор третьего транзистора подключен к выходной клемме, база третьего транзистора соединяется с коллекторами второго и четвертого транзисторов, эмиттер четвертого транзистора подключен ко второму выводу второго резистора, эмиттер пятого транзистора подключен ко второму выводу первого резистора. 3 ил.

Электронный стабилизатор постоянного напряжения // 2542673

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах вторичного электропитания аппаратуры различного назначения, в частности к системам питания сеточных модуляторов для приборов СВЧ. Технический результат - повышение надежности стабилизатора. Электронный стабилизатор содержит включенный последовательно с нагрузкой балластный резистор и параллельно с нагрузкой включенные регулирующий элемент на двух последовательно соединенных транзисторах, делитель обратной связи и выравнивающий делитель напряжения, причем одно плечо делителя обратной связи выполнено из последовательно включенных стабилитронов и резистора, средний вывод делителя обратной связи подключен к входу одного транзистора, к входу второго транзистора подключен средний вывод выравнивающего делителя. 1 ил.

Блок питания бортсети автомобиля // 2551661

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для транспортных средств с комбинированными энергоустановками. Технический результат заключается в повышении энергетических показателей и расширении функциональных свойств устройства. Для этого заявленное устройство содержит источник питания собственных нужд, подключенный к бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батарее, полумостовой транзисторный преобразователь, токоограничивающий резистор, датчик тока, трансформаторно-выпрямительный каскад, входной фильтр, выходной фильтр, первый и второй усилители мощности для управления транзисторами полумостового транзисторного преобразователя, регулятор напряжения, компаратор, RS-триггер и триггер со счетным входом, первое и второе реле, датчик наличия напряжения на положительной входной клемме полумостового транзисторного преобразователя, первый и второй логические элементы 4ИЛИ-НЕ, в устройство также введены генератор прямоугольных импульсов, а источник питания содержит понижающий ШИМ-регулятор, образованный последовательно соединенными дросселем и полевым транзистором, и третий усилитель мощности, подключенный к затвору полевого транзистора, при этом второй выход регулятора напряжения через индикатор подключен к плюсовой клемме бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батареи. 1 ил.

Система управления нелинейной динамикой непосредственного понижающего преобразователя напряжения // 2552520

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цифровых системах управления преобразователями постоянного напряжения с функцией подавления опасных колебаний выходного напряжения, возникающих при определенном наборе параметров системы. Технический результат - обеспечение заданных нелинейных динамических свойств системы и заданных показателей быстродействия и точности стабилизации выходного напряжения при отказе от параметрического синтеза. В системе управления нелинейной динамикой к силовой части преобразователя подключена система управления, состоящая из основной подсистемы и вспомогательной подсистемы управления, аппроксиматоры на основе нейронных сетей. Сигнал управления преобразователем обеспечивает стабилизацию среднего значения выходного напряжения. В системе обеспечивается коррекция сигнала ошибки, тем самым обеспечивается стабилизация проектного динамического режима (1-цикла). 3 ил.

Выходной токовый каскад с автоматическим активно-пассивным переключением // 2554566

Изобретение относится к выходному токовому каскаду. Технический результат заключается в создании выходного токового каскада с автоматическим активно-пассивным переключением. Для этого предложен выходной токовый каскад (100), имеющий вход (IN), выход (OUT) для подсоединения к входу устройства (200), в которое должен подаваться ток, регулирующую ступень (T1, T2, Z1), которая устанавливает выходной ток (Iout), и ступень (Uv; Uv, -Uv) подачи энергии, которая способна обеспечивать энергию выходного тока (Iout). Выходной токовый каскад (100) имеет первый транзистор (T1), который регулирует выходной ток по замкнутому циклу в пассивном режиме работы, и второй транзистор (T2; T2, Т3), который регулирует выходной ток (Iout) по замкнутому циклу в активном режиме работы, при этом первый транзистор (T1) и второй транзистор (T2; T2, Т3) управляются регулирующей ступенью (ОР1) по разомкнутому циклу, а в активном режиме работы ступенью подачи энергии (Uv; Uv, -Uv) управляют по разомкнутому циклу таким образом, чтобы она обеспечивала энергию выходного тока (Iout). 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Стабилизатор // 2555324

Изобретение относится к радиотехнической и автомобильной промышленностям, в частности к стабилизаторам характеристик электрических цепей, и может быть использовано в устройствах стабилизации яркости источников света в электрооборудовании автомобильной техники. Технический результат направлен на повышение надежности и качества стабилизации яркости светодиода. Технический результат достигается тем, что стабилизатор дополнительно содержит последовательно соединенные резистор и светодиод, подсоединенные к выходу стабилизатора, а элемент делителя, соединенный между базой и отрицательным полюсом источника, выполнен в виде фоторезистора и расположен на пути светового потока светодиода. Предлагаемое изобретение повышает надежность и качество стабилизации яркости светодиода за счет изменений в широком диапазоне интенсивности свечения светодиода при малых изменениях напряжения питания и обладает более широкими функциональными возможностями. 1ил.

Стабилизированный источник питания // 2559800

Предлагаемое изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры. Техническим результатом настоящего изобретения является снижение потери мощности на силовом транзисторе и повышение надежности стабилизированного источника вторичного питания. Указанный результат достигается тем, что в качестве силового транзистора релейного стабилизатора применен МДП транзистор и использована обмотка преобразователя напряжения для отпирания силового транзистора. 1 ил.

Способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока // 2561068

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от контактной сети однофазного переменного тока. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности инвертора. В способе управления зависимым инвертором однофазного переменного тока при указанном в материалах заявки управлении вентилями анодной и катодной групп моста зависимого инвертора в первом и втором полупериодах импульсов управления с регулируемы углом βрег и нерегулируемым углом β в соответствующих зонах регулирования дополнительно подают на всех зонах регулирования, кроме первой, в первом полупериоде напряжения импульсов управления с нерегулируемым углом β на управляемый вентиль катодной группы средней цепочки предыдущей зоны, а во втором полупериоде - на управляемый вентиль анодной группы средней цепочки предыдущей зоны. Импульсы управления с нерегулируемым углом β, подаваемые в каждом полупериоде на одну соответствующую пару управляемых вентилей крайних цепочек соответствующих зон, подают с задержкой по времени относительно нерегулируемого угла β на величину угла отпирания γ1 соответствующего управляемого вентиля средней цепочки предыдущей зоны. 4 ил.