Регулирующий элемент стабилизатора

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ Союз Советских Соц 1 иалнстических Республик(22) Заявлено 11,1179 (21) 2863604/24-07 с присоединением заявки Йо(51) М. Кл.З Н 02 М 1/00//0 05 Е 1/56 Государственный комитет СССР ио аслам изобретений и открытий. изобретения В.И. Анисимов, М.В. Капитонов, Н.Н. Про опенко и Ю,М, Соколов сЛенинградский ордена Ленина электротехн ческийннетнзут"им. В.И. Ульянова (Ленина) и р)ахтинский технологическийинститут(54) РЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ СТАБИЛИЗАТОРА Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в схемах стабилизаторов напряжения и тока.Известны регулирующие элементы (РЭ) стабилизаторов тока и напряжения, выполненные на составных транзисторах Г 1) 12) и (3),Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулирующий элемент стабилизатора, содержащий силовой транзистор, база которого соединена с эмиттером согласующего транзистора, входной транзистор, эмиттер которого подключен к базе согласующего транзистора, и токостабилизирующий каскад, состоящий из токостабилизирующего транзистора, база которого подключена к коллектору. согласующего транзистора, а эмиттер через резистор соединен с коллектором силовоготранзистора, и источника опорного напряжения, включенного между коллекторами силового и согласующего транзисторов 3)Йедостатком известных устройств является их сравнительно низкое внутреннее сопротивление, что снижает область их применения. Известный регулирующий элемент.может быть представлен эквивалентнымтрехполюсником, параметры которогоопределяются параметрами входящих внего элементов. Рассматривая базувходного транзистора известного РЭкак базу эквивалентного трехполюсника(транзистора), можно показать, чтопри холостом ходу в цепи эмиттераего силового транзистора внутреннеесопротивление РЭ не превышает величиныж 1ЯхУ +Ч, .Р)где У - проводимость коллектор-базаФ15. токостабилизирующего транзистора при включении посхеме с общей базойУ - проводимость коллектор-базавходного транзистора при 20 включении по схеме с общейбазой.Так как в большинстве случаевУ У 11 МОм, то из (1) следует, чтовнутреннее сопротивление известного 25 РЭ не превышает 500 кОм. Обычно этогойедостаточно для построения высококачественных генераторов тока (ГТ),выполненных, например, по схеме сглубокой отрицательной .обратной 30 связью. Действительно, для базовой868944, схемы ГТ выходное сопротивление определяется формулойН 1 т Н 1 (2)где Н - внутреннее сопротивлениерегулирующего элемента врежиме холостого хода эмиттерной цепи.Таким образом, недостаточно высоое значенйе сопротивления известного устройства ограничивает его применение. Цель изобретения - расширение области применения регулирующего зле мента путем повышения его внутреннего сопротивленияПоставленная цель достигается тем, что в регулирующем элементе стабилизатора коллектор токостабилизирующего транзистора соединен с базой согласующего транзистора, а коллектор входного транзистора подключен к эмиттеру силового транзистора.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема регулирующего элемента стабилизатора; на фиг2 - один из вариантов этой схемы;на фиг3 - эквивалентная схема РЭ.Устройство (фиг. 1) содержит силовой 1 и согласующий 2 транзисторы,между коллекторами которых включен источник 3 опорного напряжения. База транзистора 1 соединена с эмиттером транзистора 2К коллектору транзистора 2 подключена база токостабилизирующего транзистора 4, Между коллектором транзистора 1 и эмиттером транзистора 4 включен резистор 5.Коллектор транзистора 4 соединен с базой транзистора 2 и эмиттером входного транзистора б. Коллектор транзистора б подключен к эмиттеру транзистора 1. Предлагаемое устройство является по существу трехполюсником (составным транзистором), узел 7 которого эквивалентен коллектору, узел 8 - базе, а узел,9 - эмиттеру. В качестве транзисторов 1 и 2 могут использоваться составные транзисторы.В схеме (фиг. 2) согласующий транзистор включает транзисторы 10 и 11. В частном случае надлежащий режим по току транзистора 11 устанавливается резистором 12.Эквивалентная схема регулирующего элемента (фиг. 1), на основе которой рассчитывается внутреннее сопротивление РЭ, приведена на фиг. 3, Эта схема включает в себя проводимости коллектор-база У 4,У 1 и У 1 соответствующих транзисторов 4, 2 и 1 и упрощенную эквивалентную схему транзистора б, содержащую зависимый генератор тока АЬ 1 зь и узлы Э, Бь и КЬ, где б,ай - коэффициент передачи тока эмиттера. Генератор тока 1 о устанавливает статический режим Р. Так как сопротивление резистора 5 выбирается весьма большим, в схеме(фиг. 3) он замещен генератором постоянного тока.Устройство (фиг. 1) работает следующим образом,Предположим, что напряжение наузле 7 регулирующего элемента изменилось на величину Овь, . При этом потечет ток через сопротивление коллектор-база транзистора 1 (В, = /У 1),который компенсируется по цепи: эмиттер и коллектор транзистора 2, источ 0 ник 3 опорного напряжения, узел 7.Потекут также токи через сопротивления коллектор-база транзисторов 2 и 4(Н =/У, Н 4 = 1/У 4 ),которые поступают вначале в эмиттер транзистора б,15 далее в эмиттер транзистора 1, а затем в узле 7 происходит их компенсацияДля доказательства преимуществпредлагаемого устройства достаточно2 О убедиться, что его внутреннее сопротивлениеВЭ(У 1 У У 4 ) (3)Рассмотрим эквивалентную схему(фиг. 3) и найдем отношение25О выСогласно определению расчет Уследует выполнять при холостом ходув эмиттерной цепи транзистора 1. НаЗОсхеме (фиг. 3) этот режим создаетсягенератором тока 1 О, который имеетбольшое внутреннее сопротивление.Для наглядности изложения транзисторб в схеме (фиг. 3) заменен простейшейэквивалентной схемой.З 5 В устройстве основное влияние наУ, оказывают проводимости коллекторбаза транзисторов 1, 2 и 4, действиекоторых (фиг. 3) моделируется элементами У У 1 и У 4,40 Из рассмотрения фиг. 1 и фиг. 3следует, что все приращение П выприкладывается к переходам коллекторбаза транзисторов 1, 2 и 4. Поэтомутоки через элементы У, У и У 4 равны45Пььг х 4 ю (5)= П Вьх У 1 ф (б )1 = Цеычу . (7)С другой стороны на основе первого закона Кирхгофа1 ВЬ ч=1 д" =(а)1 ЗЕ=(" "ЬН 4+"+ "сфа) (В)Преобразуя (8) с учетом (5) - (7),находим55Сравнивая (13) и (1) можно убедиться, что в предлагаемом устройстве внутреннее сопротивление в 10-100раз выше, чем в известном РЭ. Физически это можно объяснить еще и тем,что в предлагаемом объекте имеетсяслабая положительная обратная связь,которая повышает В;Экспериментальные исследованияизвестной и предлагаемой схем показывают, что при введении новых связейсогласно формулы изобретения В повышается с 500-1000 кОм до 90-100 МОм,Это позволяет выполнять на основепредлагаемого устройства более высококачественные стабилизаторы тока.Дополнительным достоинством предлагаемого РЭ является более высокое,чем у известного входное сопротивление по цепи базы транзистора 6. Кроме этого, он имеет более высокийкоэффициент передачи тока из узла 9 20к узлу 7 при коротком эаьаюкании вцепи узла 8.В общем случае в качестве силовогои согласующего транзисторов могутиспользоваться составные транзисторы д 5(фиг. 2). При этом пути прохождениякомпенсирующих токов (фиг. 3) не изменяются и величина й регулирующегоэлемента остается весьма высокой.Формула изобретения ЗОРегулирующий элемент стабилизатора, содержащий силовой транзистор,база которого соединена с эмиттером согласующего транзистора, входной. транзистор, эмиттер которого подключен к базе согласующего транзистора, и токостабилизирующий каскад, состоящий иэ токостабилиэирующего транзистора, база которого подключена к коллектору согласующего транзистора, а эмиттер через резистор соединен с коллектором силового транзистора, и источника опорного напряжения, включенного между коллекторами силового и согласующего транзисторов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения регулирующего элемента путем повышения его внутреннего сопротивления, коллектор токостабилизирующего трайзистора соединен с базой согласующе" го транзистора, а коллектор входного транзистора подключен к эмиттеру силового транзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Векслер Г.М. и Штильман В,И.Транзисторные сглаживающие фильтры.М., фЭнергияф, 1979, с. 116-117,рис. 5-3.2. Патент США 9 3536986 кл.323-41975.3Авторское свидетельство СССРР 637798, кл. 6 05 Р 1/56, 1978,868944 Составитель С. Ситко Техред Л,Пекарь Корректор О. Вил о дактор илиал ППП ффПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная акаэ 8350/80 Тираж 733 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Иосква, Е, Раушск