Стабилизатор постоянного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801108909 сю 6 05 Г 1/00 ААРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЬ ИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С(21) 3355819/24-07 ным через первый резистор со сто- (22) 19,11,81ком первого нолевого транзистора и (46) 15.05.85. Бюп. В 18 затвором второго полевого транэис- (72) А.А. Сибилев, А.Ю. Колчанов, тора, исток которого подключен к А.И. Козырь и А.ф. Белов базе управляющего транзистора, зат (53) 621316.722(088,8) вор - к катоду первого диода, под- (56) 1. Авторское свидетельство СССР ключенного анодом к входному выво- У 452814. кл. С 05 Р 1/64, 1972ду, а сток через второй резистор2. Авторское свидетельство СССР соединен с общей шиной, подключен- Р 895216, кл:. С 05 Р 1/64, 1981 ной через третий резистор к истоку (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО первого полевого транзистора, о т- НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий двухтактный л и ч а ю щ и й с я тем, что, с управляемый статический преобраэова- целью улучшения температурной статель напряжения автогенераторного бильности стабилизатора постоян-типа с переключающими транзисторами, ного напряжения, он снабжен вторым объединенными эмиттерами, соединен- диодом и двумя дополнительными реными с общей шиной, управляющим зисторами, причем анод второго транзистором. соединенным эмиттером диода подключен к затвору указанс входным выводом стабилизатора ного первого полевого транзистора, и трансформатором, обмотка обратной а катор - к указанной общей шине, связи которого средней точкой сое- один из выводов первого дополнидинена с коллектором управляющего тельного резистора соединен с укатранзистора, крайними выводами - занным входным выводом, а другойс базами переключающих тракзисто- . с затвором первого .полевого транров, а вторичная обмотка подключе- эистора и с одним из выводов втона к выпрямителю, первый вывод кото- рого дополнительного резистора, дру рого соединен с общей шиной, а вто- гой вывод которого соединен с оброй - с выходным выводом, соединен- щей шиной.1 1108909 2Изобретение относится к электро- зистор с истоком петехнике и, в частности, может быть транзистора,использовано в устройствах электро- Недостатком иэвепитания детекторов ионизирующего затора постоянногоизлучения и фотоэлектронных умно 5 ляется низкая терможителей. выходного напряжениИзвестен стабилизатор постоянно- ная температурным уго напряжения Ы , содержащий двух- его узлов.тактный управляемый статический пре- Целью иэобретениобразователь напряжения автогенера шение температурнойторного типа с переключающими - ре-выходного напряжени.гулирующими транзисторами и управ- Указанная цель дляющим транзистором в базовых це- что в стабилизаторпях, выпрямитель с фильтром, источ- ряжения, содержащийник эталонного напряжения и усили управляемый статичетель сигнала рассогласования в це- ватель напряжения апи обратной связи, трансформатор с типа с переключающдополнительной.обмоткой со средней объединенными эмиттточкой, включенной через двухполу- ными с общей шиной,нериодный диодный выпрямитель на ре- транзистором, соедизистор, подсоединенный между базой с входным выводом суправляющего транзистора и средней и трансформаторомточкой резистивного делителя на связи которого средвходе преобразователя. динена с коллектороНедостатком устройства является 2 транзистора, крайнинизкая стабильность выходного нап- базами переключающиряжения в области малых выходных а вторичная обмоткамощностей и токов нагрузки. выпрямителю, первый Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор постоянного З 0 напряжения 2, содержащий двухтактный управляемый статический преобразователь напряжения автогенераторного типа с переключающими транзисторами, объединенными эмиттерами, 35 соединенными с общей шиной стабилизатора, управляющим транзистором, соединенным эмиттером с входным выводом стабилизатора и трансформато- ром, обмотка обратной связи которо- Ю го средней точкой соединена с коллектором управляющего транзистора, крайними выводами - с базами переключающих транзисторов, а вторичная обмотка подключена к выпрямителю,45 первый вывод которого соединен с общей шиной стабилизатора, а второй - с выходным выводом стабилизатора, соединенным через первый резистор со стоком первого полевого 50 транзистора и затвором второго полевого транзистора, исток которого подключен к базе управляющего транзистора, затвор - к катоду первого диода, подключенного анодом к входному 55 выводу стабилизатора, а сток через второй резистор соединен с общей шиной, соединенной через третий рервого полевогостного стабнлинапряжения явстабильностья, обусловленходом параметровя является улучстабильностия стабилизатораостигается тем,постоянного напдвухтактныйский преобразовтогенераторногоими транзисторами,ерами, соединенуправляющимненным эмиттеромтабилизатораобмотка обратнойней точкой соем управляющегоми выводами - сх транзисторов,подключена квывод которого соединен с общей шиной, а второй - с выходным выводом, соединенным через первый резистор со стоком первого полевого транзистора и затвором второго полевого транзистора, исток которого подключен к базе управляющего транзистора, затвор - к катоду первого диода. подключенного анодом к входному выводу, а сток через второй резистор соединен с общей шиной, соединенной через третий резистор с истоком первого полевого транзистора, введен второй диод и два дополнительных резистора, причем анод второго диода подключен к затвору указанного первого полевого транзистора, а катод - к укаэанной общей шине, один иэ выводов первого дополнительного резистора соединен с указанным входным выводом, а второй - с затвором первого полевого транзистора и с одним из выводов второго дополнительного резистора, другой вывод которого соединен с общей шиной. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного напряжения.Вторичная обмотка 1 трансформатора 2 двухтактного управляемого"сю- напряжение сток-исток транзистора 13;8 сопротивление резистора 12в цепи стока транзистора 5 13,Ь- сопротивление резистора21 в цепи. истока транзистора 13.Для высоковольтных стабилизатор 1 О ров с выходными напряжениями единицы киловольт напряжениями .1 с.и,.Уо.сфя Кр можно пренебречь, посколькупоследние составляют единицы вольтно сравнению с о.с 1. В этом слу чае выходное напряжение может бытьзаписано в виде: ОЬ =Го.с с, аего температурное изменение сЩ,Иос- 12 Л3 11статического преобразователя 3 напряжения автогенераторного типа спереключающими транзисторами 4 и 5,управляющим транзистором 6 соединена с выпрямителем 7, один из выводов 8 которого соединен с общейшиной 9 стабилизатораа другойвывод 10 подсоединен к выходномувыводу 11 стабилизатора и черезпервый резистор 12 соединен со стоком первого полевого транзистора13, затвором второго полевого транзистора 14. Исток второго полевоготранзистора 14 подключен к базе уп-,равляющего транзистора 6, а стокего через второй резистор 15 соединен с общей шиной 9 и через конденсатор 16 со своим затвором и катодомпервого диода 17, анод которого подключен к входному выводу 18 стабилизатора. Эмиттеры переключающих транзисторов 4 и 5 объединены, через четвертый резистор 19 подключены к отрицательной шине питания 9 и черезконденсатор 20 соединены с базойуправляющего транзистора 6,Исток транзистора 13 в цепи обратной связи через третий резистор 21соединен с общей шиной первичногопитания 9. Затвор первого полевоготранзистора 13 соединен с анодом вто 30рого диода 22, а катод второго диода22 соединен с общей шиной 9. Затворпервого полевого транзистора 13 соединен с первыми выводами дополнительных резисторов 23 и 24, причем второй вывод резистора 23. соединен с ,входным выводом 18 стабилизатора, авторой вывод резистора 24 - с общейшиной 9. Обмотка 25 обратной связитрансформатора 2 соединена среднейточкой с коллектором транзистора 6,а крайними выводами - с базами транзисторов 4 и 5.Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.Выходное напряжение стабилизатора при замкнутой цепи обратной связи в соответствии с фиг. 1 можетбыть записано: д 0 вы Ис, Оо с- ,ф -- У т.е. при разомкнутой обратной связи температурная стабильность выходного напряжения обусловлена температурным уходом выпрямителя 7, переключающих транзисторов 4 и 5, управляющего и регулирующего транзисторов, а при замкнутой цепи отрицательной обратной связи температурная стабильность выходного напряжения улучшается и определяется в основном цепью обратной связи.При использовании термостабильного резистора 52 в цепи обратной связи выходное напряжение стабилизатора может быть записано в функции тока в цепи делителя выходного напряжения, а термостабильность выходного напряжения будет определяться изменением этого тока при изменении окружающей температуры, т.е. можно записать: где Т- окружающая температура. Ток в цепи делителя обратной связи может быть записан в виде:4 ых =о.с ч ф"и. "А где У - выходное напряжение стабилизатора постоянногонапряжения,"Зос-. ток в цепи делителя обратной связи ОдВ е Уотс - напряжение отсечки транзистора в цепи делителя обратной связи,1108909 где 1"р, - температурный уход переходадиода,д = - (22 + 2,4) мВ на 1 С.Из приведенного выражения для б(.з,очевидно, что температурная стабильэность тока в цепи обратной связи,а следовательно и выходного напряжения устройства тем лучше, чем меньше коэффициент а(, при работе в об 1 ч ластях ниже температурно стабильнойточки.-рф - ф ПреДположим теперь, что изменилась окружающая температура. Пустьона изменится в сторону увеличения.1 Как видно из сток - затворных харакк полевых транзисторов и прих формул, преобладает темпее изменение тока стока заменения контактной разностиалов по сравнению с изменека стока эа счет измененияости носителей, т.е. теристи/4 - температурный коэффициентведенныостока стока транзистора в ратурноцепи обратной связи,. счет иэо(,р; температурный коэффициент 20 потенциподвижности,кием тос.н- температурный коэФФициент подвижннапряжения отсечки,Ъ- ток стока транзистора 13,3,1оэ - темкеретуркьй коэфрикиект ээ 2 АИ 1 Гтока в цепи. обратной связи вызванный температурток стоным дрейфом диода,ъо(.р еи,рс.сб Иу=, М елей при ч- подвижность носи температуре Тб И - коэффициент, зав исходного полупр го материала и т водимости я полевых ереходом и ициента Исящий т водниково ипа ов оЛя.о У= - -Ъде- темпертока вратнойтемпер разность поте турное иэ цепи делисвязи, вьтурным др менениетеля об"званноеейфом дио 5 сО.с В 3 Г 2 5Эсцг максимальное значение тока стока транзистора. 13,напряжение на диоде 22 вцепи затвора транзистора13,Изменение тока в цепи делителяобратной,связи при изменении температуры может быть охарактеризованотемпературным коэффициентом: ка стремится к увеличению,поскольку коэфФициент д зимеет отрицательное значение, и в соответствии с этим уменьшается изменение.выходного напряжения при увеличении:окружающей температуры.Рсли температурный уход выходного напряжения имеет другой знак, э т.е. при уменьшении окружающей температуры, выходное напряжение уменьшается, то выбирая положение рабочей точки выше температурностабильной, где преобладает изменение тока 4 ее стока (тока в цепи обратной связи)эа изменением подвижности носителей,т.е.Азбимеет пол"жительное значение, то вновь произойдет температурная компенсация.3Степень термостабилизации в предлагаемом устройстве может быть изменена соотношением резисторов 23и 24, а значение выходного напряжения изменением резисторов 12 и 21.Используя паспортные данные диодов и полевых транзисторов, можноподсчитать температурный уход выходного напряжения, Без температурнойкомпенсации последний составляетв среднем до Ор 57 на 10 С, а притемпературной компенсации до Ор 157на 10 бСр т.е. улучшение составляетболеер чем в два раза.1108909 едактор М. Кузнецова Техред Ж. Кастелевич С, Шекм орр каз 2856/4 Тираж 863 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.писное 5 ю ещатегиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная 4 Таким образом, прЕдлагаемый стабилизатор постоянноГо напряжения позволяет обеспечитй температурную компенсацию ухода выходного напряжения стабилизатора при любой комбинации параметров его элементов.