Стабилизатор напряжения постоянного тока

Союз Советсннд Соцнвлнстнческнк Рвслублнк(51)М. Кл з С 05 Г 1/56 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР но делам изобретений открытий(23) Приоритет Опубликовано 070182 Бюллетень М 1 Дата опубликования описания 07. 01. 82(72) Авторы изобретения В.И. Анисимов, М.В.,Капитонов, Н.Н. Прокопенко,Ю.М. Соколов и А.В. ЛещукЛенинградский ордена Ленина электротехнический(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике и может Фыть использовано в схемах вторичных источников питания.Известны схемы непрерывных стабилизаторов постоянного напряжения последовательного типа, содержащие регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования и источники опорного напряжения и тока, связанные со входом стабилизатора 1).Один из недостатков таких стабилизаторов - сравнительно невысокий коэффициент стабилизации.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу регулирующего элемента и выходной клемме, источник опорного тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента и выходом усилителя сигнала рассогласования, авход - с входной клеммой и входом регулирующего элемента,В источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя и.который включает в себя первый стабилитрон,подключенный к базе токостабилизирующего транзистора и через первый диод соединенный со вторым стабилитроном, делительвыходного эталонного напряжения,включенный между общей шиной и эмиттером токостабилизирующего транзистора, управляемыи стабилизатор тока,который выполнен на двух транзисторах,резисторе и диоде, где коллектор первого транзистора подключен к первомустабилитрону, его эмиттер соединенс коллектором второго транзистора ичерез резистор подключен к входной 15 клемме, база первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, а база второго транзистора соединена с управляющим входом источникаопорного тока и через второй диод 20 соединена с входной клеммой, к которой одним концом подсоединен токозадающий двухполюсник ) 2 1. Недостатком указанного устройства 25 является невысокий коэффициент стабилизации, что обусловлено сравнительно высокой нестабильностью выходного напряжения опорного источникапри изменении напряжения на входе 30 стабилизатора.Цель изобретения - повышение коэфФициента стабилизации стабилизаторапостоянного напряжения.Поставленная цель достигается введениел в источник опорного напряжения двух дополнительных транзисторов,причем база первого дополнительноготранзистора соединена с первым стабилитроном, его эмиттер через введенный дополнительный резистор соеди.нен с общей шиной, а коллектор подключен к эмиттеру второго транзистора управляемого стабилизатором тока, эмиттер второго дополнительноготранзистора подключен к коллекторутокостабилизирующего транзистора,коллектор этого дополнительного транзистора соединен с базой второготранзистора, управляемого стабилизатора тока, а база через введенныйэлемент опорного напряжения соединена со вторым стабилитроном и черезтокозадающий двухполюсник подключена к входной клемме.На фиг. 1 приведена схема стабилизатора напряжения постоянного тока;на Фиг, 2 - эквивалентная схема источника опорного напряжения стабилизатора, необходимая для расчета пара.метров устройства,Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит регулирующийэлемент 1, выход которого соединенс первым входом усилителя 2 сигналарассогласования, Выход усилителя 2соединен с управляющим входом.регулирующего элемента 1 и выходом источника 3 опорного тока. Второй входусилителя 2 подключен к выходу ис-точника 4 опорного напряжения. Источник 4 опорного напряжения включаетв себя первый стабилитрон 5, подключенный к базе токостабилизирующеготранзистора б и через первый диод 7соединенный со вторым стабилитроном8, делитель 9 выходного эталонногонапряжения, включенный между общейшиной и эмиттером транзистора б,управляемый стабилизатор 10 тока.Коллектор первого транзистора 11стабилизатора 10 тока подключен кстабилитрону 5, его эмиттер соединен с резистором 12 и коллекторомвторого транзистора 13. База транзистора 11 подключена к эмиттерутранзистора 13, а база транзистора13 соединена со входом источника 3опррного тока и через второй диод14 соединена с резистором 12 и силовыл входом регулирующего элемента 1.База первого дополнительного транзистора 15 источника 4 соединена сбазой транзистора б, эмиттер транзистора 15 чере дополнительный резистор 16 соединен с общей шиной,аего коллектор подключен к эмиттерутранзистора 13. Эмиттер второго дополнительного транзистора 17 подключен к коллектору транзистора б, коллектор транзистора 17 соединенс базой транзистора 13, а база транзистора 17 через введенный элемент18 опорного напряжения соединена со.стабилитроном 8 и через токозадающий двухполюсник 19 подключена квходной клемме. Вьход регулирующегоэлемента 1 подключен к выходнойклемме.Устройство работает следующим образом,Источник 4 опорного напряжениястабилизатора (Фиг.1) имеет болеевысокую стабильность выходного напрякения Овь,х от изменения входногонапряжения О по сравнению с источ ником опорного напряжения известногостабилизатора, что и обусловливаетповышенный коэффициент стабилизациипредлагаемого стабилизатора. Действительно, коэффициент стабилизации 20 К стабилизатора напряжения пристЙн = сопьС определяется соотношени- ем 30 К "Иж " Л К " , (3) ст ьОл О х стоп О45 является составляющей коэффициентастабилизации, обусловленной нестабильностью выходного напряжения Олисточника 4 опорного напряжения при 50 изменении входного напряжения О ;К = "- - коэффициент стас оп О лбильности источника опорного напряжения при изменении напряжения на 55 входе стабилизатора.Из соотношений (2) иследует,что при большом петлевом усилениистабилизатора (Кст- со ) коэффициент стабилизации К ограничен конечным значением коэ 4 фициента стабильности К источника опорногост опнапряжения.В источник 4 опорного напряжениястабилизатора (Фиг.1) введены Кст этого источника, Эквивалентная схеЬО вх ьхвых вхгде ЬО и ЬО - прирацения навх вьхпрякений на входе и выходестабилизатора;О и О - постоянные уроввыхни напряженияна входе и выходе стабилизатора.Коэффициент К содержит две сосст35 тавляющие1 1 1(2)ст стл стКгде К - составляюцая коэффициенст 1та стабилизации, обусловленная ко нечностью петлевого стабилизатораи неидеальностью регулирующего элемента 1 и источника 3 опорного тока;Ь 0 Вхетоа ац у(4) г е Ю - коэффициент передачи потоку транзистора 13 для с мы с общей базой;К - коэффициент передачи делителя 9 (КА 1),Из соотношения (4) видно, что коэффициент Кето для источника 4 может достигать очень больших вел чин (К ф 10 ) .В источнике опорного напряжения известного стабилизатора нет цепей компенсации выходной проводимости о-р-в транзисторов, осуществляется только частичная компенсация выход ной проводимости р-и-р транзистора, поэтому коэффициент стабильнос д х 5 и 0 5 ма источника .4 (фиг.2) включает тк ь калл .к и- сопротивления закрытых коллекторных переходов транзисторов 6,11,15 и 17; й д 6 - дифференциальное сопротивление стабилитрона 5. Диод 7 в схеме отсутствует, поскольку он открыт только в момент запуска стабилизатора.Основная причина нестабильности источника 4 от изменения напряжения Овх - конечное значение дифферен-циального сопротивления стабилитрона 5 (Вд Ф 100 Ом для полупроводниковых стабилизаторов), Предположим, что напряжение на входе и"точника (Фиг.2) изменяется на величину Ь.овх, На эту же величину изменяются напряжения коллектор-база транзисторов 11, 15 и.17. При этом через сопротивления Гк Ги Гкр текут45 . О токи + ),. Токтранзис тора 15 поступает в цепь эмиттера и коллектора транзистора 13 и далее передается в цепь эмиттера и коллектора транзистора 11; при этом в цепи базы транзистора 15 происхо дит его компенсация, т,е, в стабилитрон 5 идет только незначительная часть этого тока. Аналогичным образом ток ),4 транзистора 11 поступает в эмиттер и коллектор транзистора 13, эмиттер транзистора 11 и далее возвращается в коллектор транзистора 11, где компенсируется. Токтранзистора 17 компенсируется, но он не поступает в стабилитрон 5 и не создает нестабильности, Ток транзистора 6 также компенсируется и поступает в стабилитрон 5, но этот ток ничножно мал, поскольку при изменении входного напряжения Ойхнапряжение коллектор-ба за транзистора 6 практически не изменяется.Можно показать, что коэффициент стабильности источника 4 стабилизатора (Фиг.1) определяется прибли женным соотношением К ст оэтого источника ( К т - 1-31104) в 10-100 раз меньше, чем для опорного источника предлагаемого стабилизатора.аким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения имеет в 10-100 раз более высокий коэффициент стабилизации по сравнению с известным стабилизатором,что обусловлено повышенной стабильностью его источника опорного напряжения от изменения выходного напряжения.Формула изобретенияСтабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, усилитель сигнала рассогласования, первый вход которого подключен к выходу регулирующего элемента и выходной клемме, источник опорного тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента и выходом усилителя сигнала рассогласования, а вход с входной клеммой и входом регулирующего элемента, источник опорного напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя и который включает в себя первый стабилит-. рон, подключенный к базе токостабилизирующего транзистора и через первый диод соединенный со вторым стабилитроном, делитель выходного эталонного напряжения, включенный между общей шиной и эмиттером токостабилизирующего транзистора, управляемый стабилизатор тока, который выполнен на двух транзисторах, резисторе и диоде, где коллектор первого транзистора подключен к первому стабилитрону, его эмиттер соединен с коллектором второго транзистора и через резистор подключен к входной клемме, база первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, а база второго транзистора соединена с управляющим входом источника опорного тока и через второй диод соединена с входной клеммой, к которой одним концом подключен токозадающий двухполюсник, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения коэффициента стабилизации, в источник опорного напряжения введены два дополнительных транзистора, причем база первого соединена с первым стабилитроном, его эмиттер через введенный дополнительный резистор соединен с общей шиной, а коллектор подключен к змиттеру второго транзистора управляемого стабилизатора тока, эмиттер второго дополнительного транзистора подключен к коллектору токостабилизирующего транзистора, коллектор этого дополнительного транзистора соединен с базой второго транзистора управляемого стабилиза 896608тора тока, а база через введенныйэлемент опорного напряжения соединена со вторым стабилитроном и черезтокоэадающий двухполюсник подключена к входной клемме. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ОМЛ Р 3922596,кл. 323-4.2. оеаг 1 ое 9 гаед сгсцс.Оаса Воо 1, 1978, 19, р, 273,Гд. 123.896608 Фиг. Составитель В. СоловьевТехред Т. Маточка Корректо актор И. Михеева ила 5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 11698/37 Тираж 907 ВНИИПИ Государственног по делам изобретены 113035, Москва, Ж, РауПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д.