Транзисторный стабилизатор постоян-ного напряжения c выходным конденса-topom

 

ОП И САН И Е,,ЗИ22д

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВйд " Е Ь ЛВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 12.04.79 (21) 2751449j24-07 с присоединением заявки Л (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетейь № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (-1)М К,з

6 05F 1/56

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. И. Калинкин (71) Заявитель

Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А. Н. Туполева (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯ Н НОГО

НА П Р Я)К Е Н ИЯ С В Ы ХОД Н ЫМ

КОНДЕНСАТОРОМ

Изобретение относится к промышленной радиоэлектронике и может найти применение в устройствах электропитания узлов радиоаппаратуры, автоматики, вычислительной техники и средств связи.

Известен стабилизатор напряжения без выходного конденсатора, в котором корректиру:ощая емкость C„-, улучшающая динамические свойства, включена в цепь базы оконечного регулирующего транзистора (1).

В этом стабилизаторе устойчивость обеспечивается при меньшей величине емкости

C„- по сравнению с емкостью C„„, включенной непосредственно на выходные зажимы.

Однако возможны значительные выбросы в переходной характеристике при скачках тока нагрузки, поскольку между С; и нагрузкой имеется сопротивление Р— и перехода регулирующего транзистора. Кроме того, эксперименты показывают, что при наличии соединительных проводов между стабилизатором и нагрузкой стабилизатор без выходного конденсатора может самовозбуждаться из-за паразитной индуктивности между конденсатором Со и нагрузкой.

Известен также стабилизатор, в котором применяется выходной конденсатор, подключаемый непосредственно к выходным зажимам стабилизатора, и дополнительный дифференцирующий конденсатор Cp„@, подключенный параллельно резистору верхнего плеча резистивного делителя схемы

5 сравнения и входящий в контур усиления сигнала по производной (гибкая обратная связь1 (2).

В таком стабилизаторе резистивный делитель состоит пз одного среднего вывода

10 и подключенных к нему резисторов верхнего и нижнего плеч делителя, подбором сопротивлений которых производится настройка только статической коррекции (жесткой обратной связи) стабилизатора.

Настройка динамической коррекции (гибкой обратной связи) осуществляется подбором емкости дополнительного дифференцирующего конденсатора C„„, наличие которого увеличивает массу корректирующих конденсаторов и усложняет схему коррекции.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор с одним выходным конденсатором, подключенным непосредственно к выходным зажимам стабилизатора, состоящий из составного регулирующего транзистора, однокаскадного или многокаскадного транзисторного усилителя обратной связи, резистивно 0 го делителя схемы сравнения с одним среднпм вь1водом п подключенных к псму резисторов верхнего и пп>«!его елен де.штсля (3).

Б этом стабилизаторе в fio;Iffo;f к Н,1спсатор C,„,,„ не входит в контур усиления 5 обратной связи, и поэтому для обеспечения устойчивости и качества регулирования требуется большое значение см;ocTII выходного конденсатора, порядка нескольких

ТЫСЯЧ МКф. 10

Цель о изобретения является уменьшение емкости выходного конденсатора, улу lllloнис динамических свойств стабилизатора и раздельная настройка статической и динамической коррекции. 15

Это достигается тем, что корректирующий выходной конденсатор подключен к выходным зажимам через дополнительный резистор и дополнительный вывод, включенные в нижнее плечо резистивпого дели- 20 теля схемы сравнения. Прп этом одпп и тот же корректирующий конденсатор является как выходным (буферным) конденсатором, так и дифференцирующим конденсатором в контуре обратной связи. 25

На чертеже показана схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор содер>кит составной (двойной) регулирующий транзистор 1, транзи- з0 сторный усилитель 2 обратной связи, выходной резистивный делитель с двумя средними выводами на резисторах 3 — 5 и корректирующий выходной конденсатор 6 (Со), который подклЕочен к выходным за- 55 жимам стабилизатора через дополнительный средний вывод и резистор 5 (»;,), являющийся частью нижнего плеча резистивного делителя схемы сравнения. В предлагаемом стабилизаторе резисторы 3 и 4 рсзистивного делителя позволяют осуществить настройку статической коррекции, а дополнительный вывод и резистор 5 настройку динамической коррекции так, что Один и тот >ке конлеlfc2Top б исполь- 45 зуется как дифференцирующий конденсатор в контуре обратной связи и как выходной (буферный) конденсатор. Такое включение одного корректирующего конденсатора существенно улучшает его использова- 50 ние и позволяет уменьшить его емкость и массу, улучшает динамические свойства стабилизатора при отсутствии дополнительного дифференцируЕощего кондсеп атора, 55

Для использования конденсатора 6 в качестве выходного (буферного) нужно, чтобы величина сопротивления резне,ора 5 не превышала величины паразитного сопротивления выводов конденсаторов. Паразит- 00 ное сопротивление выводов, применяемых в стабилизаторах электролитических конденсаторов, может составлять 0,7 Ом, а с учетом разброса 300% может составлять

2 Ом. 05

Покажем, что прп cnffpnT!ff;ления; рез1.стора 5, ffe превыЕпаюшп: f),7 Ом, кондснoIlTîð б используется 13 Jàøffîf стабилизаторе oilTllмальпо ll значите Il)H!> эффективнее, Есм H прототпЕ.С. У IHЕь ва f IIEpc;fäòfl l ную функцию IIQIIII обратной связи

Ф„(р) = (г+ рС!;r;), (1+ рСоr„-.) при наличии жестко 1 ооратной связи с коэффициентом передачи п 11 гибкой обратной связи через дифферепцирующуео цеш Со»о- и используя передатолчпые 11>ункцЕИЕ стаб11лизатора с соСТаВЕIЕо1М PPI i Л!МР iЧОП1ПМ ТРаНЗПСТОРОМ, можно пол1 еить из критерия 1урвица формулы для определения вслич1шы емкости конденсатора 6, обуславливающсго устойчивую работу стабилизатора при наличии резистора r; между Со и нижним выходным зажимом:

Со ——

»ЕК>- (. -о + >, ч) (— «оК>)(("о+= i)(;i —,о,:г) ló,"î(+» Кт)1

Из уравнения с/Со/д»; = 0 можно на йти значение, обеспечивающее минимальное значение емкости выходного конденсатора

Со„„„при заданных параметрах регулирующего транзистора (ро, ol, n ) и усилителя обратной связи (Кг, т,-): (pg + =y: ) (., + —.> .-.о) — 2-.1 оо., 2-..; К. .>, о г

Для стабилизатора с двойным регулирующим транзистором (pff = 70. 10 — Ом c -, ol ==1,6 10 — Ом/с, оо — — 9 Ом) и однокаскадным усилителем обратной связи (К,-=140, т,.==10-"с, а=0,5) расчеты дают r; „р ——

=0,6 Ом и Со — — 67 мкф против С„„х ——

=--!2f.,lêô г, l:poòñ lf!.Iå.

Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе конденсатор Со является выходным (буферным), поскольку r; не превышает паразитного coIIpoTHB;IQIIIIsi 0,7 Ом применяемых электролитнчсских конденсаторов и одновременно Со является дифференцирующим. Следовательно, включение и использование одного конденсатора Со улучшает устойчивость и позволяет уменьшить его величину в 6 раз по сравнению с включением выходного конденсатора непосредственно к выходным зажимам. B стабилизаторах с многокаскадными усилителями обратной связи получим еще меньшую величину r- „.<р, например в случае многокаскадного усилителя с К,- = 3000 получим

»5„ =0,03 Ом, что на порядок меньше паразитного сопротивления применяемых в стабилизаторах электролитических конденсатора. Из-за сложности анализа в расчетных формулах не учтено влияние паразитной ипдуктивности выводов конденсаторов, Проведенные эксперименты показывают, что с учетом паразитной индуктивности выводов конденсаторов предлагаемая схема позволяет получить выигрыш в величине емкости выходного конденсатора на два порядка по сравнению с прототипом.

811229

Формула изобретения

Составитель В. Полякова

Корректор Л. Орлова

Техред О. Павлова

Редактор )K. Рожкова

Заказ 369/13 Изд. № 200 Тираж 940 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 типография, пр. Сапунова, 2

Транзисторный стабилизатор постоянного напряжения с выходным конденсатором, содержащий регулирующий и усилительный транзисторы, выходной резистивный делитель и один выходной конденсатор, одним концом подключенный к выходному зажиму на стороне верхнего плеча выходного резистивного делителя, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью уменьшения емкости выходного конденсатора, улучшения динамических свойств стабилизатора и отделения настройки параметров динамической коррекции от настройки параметров статической коррекции, другой конец выходного конденсатора подсоединен к введенному резистору, включенному между нижним плечом выходного резистивного делителя и соответствующим ему нижним выходным зажимом стабилизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Букреев С. С. Компенсационный стабилизатор без выходного конденсатора.—

В кн.: Электронная техника и автоматика.

Под ред. Ю. И. Конева, вып. 5. М., «Советское радио», 1973, с. 31 — 35.

2. Карпов В. И. Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения

15 и тока. М., «Энергия», 1967, с. 100 — 101.

3. Там же.