Стабилизатор постоянного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>729573 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 090277 (21} 2451342/24-07 (5()М. Кл.2

G 05 Р 1/56 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 2504.SO. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания .250480 (53) YQK 621, 316,,722,1(088,8) (72) Авторы изобретения

В.Е,Батшевер, M. Е. Кучер и С. А. Керцман (71) Заявитель (54) стАБилизАтОР пОстОяннОГО нАпРяжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиоэлектронной аппаратуры. 5

Известен стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, токостабилизирующий элемент и цепь обратной связи, выполненную на дифференциальном усилителе с источником эт алонного напряжения (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор, содержащий регулирующий элемент, включенный в одну из силовых шин, токостабилизирующий элемент, включенный между входом и управляющим электродом регулирующего элемента, к которому также подключен выход усилителя постоянного тока, и каскад сравнения с источником эталонного напряжения (2).

Однако часть напряжения обратной связи в таких стабилизаторах теряется на верхней ветви резистивного де25 лителя и на сопротивлении участка эмиттер — база управляющего каскада.

Только после таКих потерь напряжение обратной связи сравнивается с этanонным, Соответственно при этом во много раз уменьшается выделенный сигнал ошибки.

В результате все существующие тоанзисторные стабилизаторы напряжения являются инерционными для частот гармоник выпрямленного напряжения.

Поэтому для сглаживания выходного напряжения на выходе стабилизатора применяются емкости: обычно один конденсатор включают параллельно нагрузке, другим — шунтируют верхнее плечо оезистивного делителя напряжения обратной связи, Кроме того, схема с общим эмиттером в управляющем каскаде, как известно, является усилителем мощности, что приводит при малых уровнях входных сигналов ссаибки к их маскировке на фоне собственных шумов усилителя, а следовательно к росту инерционности стабилизатора.

Для расширения функциональных возможностей путем повышения коэффициента стабилизации, расширения рабочей полосы частот и улучшения динамических характеристик, и упрощения схемы в стабилизаторе постоянного напряжения, содеожашем регулирующий элемент, включенный в одну из

729573 силовых шин токостабилизируюший элемент, включенный между входом и управляющим электродом оегулируюшего элемента,к которому также подключен вы.ход усилителя постоянного тока,и каскад сравнения с источником эталонного напряжения, усилитель постоянного

5 тока выполнен на транзисторе по схеме с общей базой, эмиттер которого соединен с выходом каскада сравнения через дополнительно введенную цепочку из параллельно соединенных резистора и конденсатора, каскад сравнения выполнен по схеме с общим эмиттером, эмиттер которого подключен к источнику эталонного напряжения, а база к одному из выходных выводов. 15

Кроме того, резистор цепочки выполнен переменным, а между выходом усилителя постоянного тока и другим выходным выводом может быть включен конденсатор, 2G

На .чертеже дана принципиальная схема предлагаемого стабилизатора.

Он содержит регулируюший элемент 1, между входом и управляюшим электродом которого включены токостабилизирую- 25 щий двухполюсник 2, усилитель постоянного тока на транзисторе 3, выходом подключенный к управляюшему электроду регулируюшего элемента 1, и включенный по схеме с обшей базой каскад сравнения, выполненный на

30 транзисторе 4, включенном по схеме с общим эмиттером, к змиттеру которого подключены источник эталонного напряжения, выполненный на стабилитроне 5 и резисторе б, и цепочка из резистора 7 и конденсатора 8, подключенная между входом усилителя постоянного тока и выходом каскада сравнения.

Резистор б обеспечивает необходи- 40 мый ток через стабилитрон 5 и на него падает напряжение, равное разности напряжений выходного и эталонного.

Переменный резистор 7 служит для установки и регулировки выходного напряжения; при этом следует иметь ввиду, что изменение выходного напряжения в меньшую сторону ограничено величиной, близкой к эталонному напряжению.

Конденсатор 8 малой емкости служит

50 для уменьшения потерь на переменном резисторе 7 при передаче .сигналов ошибки от схемы сравнения к управляюшему каскаду, Резисторы 9 или 10 служат для исключения шунтирования переходом эмиттер — база транзистора 4, находяшегося в насыщении, резистора 6 (применение резистора 9 предпочтительнее, таК как обеспечивается дополнительная Я) отрицательная обратная связь по входному напряжению).

Конденсатор 11 (имеющий величину одного порядка с емкостью 8) обеспечивает совместно с большим выходным сопротивлением управляюшего каскада предотврашение попадания на базу регулятора гармонических составляюших с выхода токостабилизируюшего двухполюсника.

Таким образом, сигнал ошибки поступает практически без потерь на базу транзистора 4 и ретранслируется на вход усилителя 3. Ретрансляция оптимальна при непосредственном соединении коллектора транзистора 4

r. змиттером транзистора 3, т .е. при полностью закорочеыном резисторе 7 для случая его включения, показанного на чертеже .

Увеличивая величину переменного резистора 7 и соответственно при этом увеличивая степень насышения транзистора 4, регулируетея выходное напряжение в пределах заданных минимального и максимального значений.

Благодаря выбранной схеме включения транзистою 3 работает в активном режиме примерно на границе с областью насышения и его дифференциальное сопротивление переходов эмиттер — коллектор сравнительно мало,что в итоге и улучшает коэффициент полезного дествия цепи обратной связи. Лучшие динамические и частотные характеристики такой схемы обусловлены хорошим согласованием малого выходного сопротивления регулятора

Напряжения, выполненного по схеме с общим эмиттером, и нагоузки с малым входным сопротивлением цепи обратной связи, а также значительно меньшим собственнным шумом этой двухкаскадной цепи по сравчению с классическим прототипом.

Коэффициент усиления цепи обратной связи по напряжению при оптимальной ретрансляции сигнала ошибки должен обеспечивать подавление всех гармонических составляюших выпрямленного напряжения стабилизатором до уровня, сравнимого с собственными шумами мошного регулирующего транзистора, Предлагаемая схема стабилизатора конструктивно выгодно отличается от классического прототипа тем, что в ней отсутствуют большие фильтруюшие конденсаторы на выходе стабилизатора.

Это позволит создать набор стабилизаторов для различных напряжений полностью в интегральном исполнении.

Она более надежна, так как транзисторы цепи обратной связи работают в облегченных энергетических режимах более технологична в производстве, так как не предьявляет жестких требований по разводке выводов элементов при монтаже.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержаиий регулирующий

729573

Составитель Н.Лобачев

Редактор Т.Шагова Техред О.Андрейко Корректор М.Иароши

Заказ 1260/41 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП . Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 элемент, включенный в одну из силовых MHH токостабилизирующий элемент, включенный между входом и упоавляющим электродом регулирующего элемента, к которому также подключен выход усилителя постоянного тока, и каскад сравнения на транзисторе с источником эталонного напряжения, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем повышения коэффициента

1Î ста били зации, расширени я рабочей полосы частот и улучшения динамических характеристик и упрощения схемы „в нем усилитель постоянного тока выполнен на транзисторе по схеме с общей базой, эмиттер которого соединен с в ходом каскада сравнения через дополнительно введенную цепочку из параллельно соединенных резистора и конденсатора, транзистор каскада сравнения включен по схеме с Щ общим эмиттером, эмиттер которого подключен к источнику эталонного напряжения, а база — к одному из выходных выводов.

2. Стабилизатор по п.l, о т л и-. ч а ю шийся тем, что, с целью;. регулировки уровня выходного напряжения, резистор цепочки выполнен переменным.

3. Стабилизатор по пп.l и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения пульсации выходного напряжения, между выходом усилителя постоянного тока и другим выходным выводом включен конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

9 395823, кл. G 05 F 1/56, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР р 392481, кл. G 05 F l/58, 1971 (прототип) .