CS242282B1 - Zapojení stabilizátoru napětí pro konstatní proudový odběr s extrémně malým příčným proudem - Google Patents

Abstract

Zapojení je složeno z řídicího tranzistoru připojeného společně s regulačním tranzistorem na napájecí nestabilizované napětí, který je svým emitorem a druhou bází připojen na bázi regulačního tranzistoru, z jehož emitoru je odebíráno výstupní stabilizované napětí, přičemž mezi první bází a emitorem řídicího tranzistoru je zapojen odpor a mezi první bází a záporným pólem zdroje jsou zapojeny diody a odpor. Zapojení umožňuje získání velmi stabilního napětí v širokém rozmezí teplot a napětí při minimální vlastní spotřebě.

Description

Vynález se týká zapojení stabilizátoru napětí pro konstantní proudový odběr s extrémně malým příčným proudem.

V současné době se ke stabilizaci malých stejnosměrných napětí používá jako referenčních zdrojů nejčastěji Zenerových diod. Některá zapojení též využívají jako zdroje referenčního napětí přechod tranzistoru báze—emitor, polarizovaného buď v závěrném nebo v propustném směru.

Nevýhodou zapojení stabilizátorů se Zenerovou diodou je poměrně značný minimální příčný proud, který musí procházet diodou, aby nastal Zenerův, popřípadě lavinový jev. To vede k nevýhodné energetické bilanci stabilizátoru, zvláště v případě, kdy ze stabilizátoru je třeba odebírat jen velmi malý proud.

Vlastní spotřeba stabilizátoru pak často převyšuje několikanásobně spotřebu napájeného obvodu. Vliv příčného proudu se nepříznivě projevuje i v oteplení diod, které je velmi nežádoucí, zvláště v některých aplikacích, například v hybridních integrovaných obvodech.

Stabilizátory napětí využívající přechodu báze—emitor u tranzistorů lze rozdělit do dvou skupin.

První skupina využívá přechodu báze—emitor polarizovaného v propustném směru, kde se v menší míře projevují nevýhody popsané u Zenerových diod. Ostrý zlom vstupní charakteristiky tranzistoru nastává až při větších proudech báze.

Druhou skupinou tvoří stabilizátory, využívající přechod báze—emitor polarizovaný v závěrném směru. Jedná se o využití nedestruktivního lavinového jevu, který nastává při malých proudech na hranici elektrické pevnosti polovodičového přechodu.

Nevýhodou tohoto způsobu je jednak poměrně značný rozptyl závěrného napětí přechodu báze—emitor, jednak omezený výběr napětí, vyplývající z použité technologie. Výběr napětí je také omezen skutečností, že ne všechny typy přechodů báze— —emitor vyhovují z hlediska strmosti charakteristik.

Odstranění uvedených nevýhod řeší zapojení stabilizátoru napětí pro konstantní proudový odběr s extrémně malým příčným proudem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že řídicí tranzistor, připojený kolektorem na zdroj nestabilizovaného napětí spolu s kolektorem regulačníhotranzistoru, je svým emitorem a druhou bází spojen s bází regulačního tranzistoru, jehož emitor je výstupem stabilizovaného napětí, přičemž mezi první bázi a emitor řídicího tranzistoru je zapojen předpěť-ový odpor, a mezi první bázi řídicího tranzistoru a společný pól zdrojů napětí jsou zapojeny do série dvě kompenzační diody a regulační -odpor.

Výhodou zapojení stabilizátoru napětí podle vynálezu je, že umožňuje získání velmi stabilního napětí v širokém rozmezí teplot a napájecích napětí při minimální vlastní spotřebě. Proto lze uvedené zapojení považovat za velmi výhodné zvlášť v těch aplikacích, kdy jsou kladeny vysoké nároky na účinnost zařízení.

Na připojeném výkrese je patrno zapojení stabilizátoru napětí podle vynálezu.

Stabilizátor napětí pro konstantní proudový odběr s extrémně malým příčným proudem podle vynálezu je složen z regulačního tranzistoru Ti, řídicího tranzistoru Tž, předpěťového odporu Ri, kompenzačních diod Di a Dj a regulačního odporu R2, přičemž řídicí tranzistor T2, připojený kolektorem 21 na zdroj U_N nestabilizovaného napájecího napětí spolu s kolektorem 12 regulačního tranzistoru Ti, je svým emitorem 23 a druhou bází 2'4 spojen s bází 13 regulačního tranzistoru Ti, jehož emitor 11 je výstupem stabilizovaného napětí, přičemž mezi první bází 22 a emitor 23 řídicího tranzistoru T2 je zapojen předpěťový odpor Ri, a mezi první bází 22 řídicího tranzistoru T2 a společný pól zdrojů napětí jsou zapojeny do série dvě kompenzační diody Di a D2 a regulační odpor R2.

Novost vynálezu spočívá v tom, že jako referenční zdroj pro stabilizátor napětí se používá pólem řízený tranzistor zapojený jako zdroj proudu. Tím se dosáhne toho, že proud protékající stabilizátorem, který určuje vlastní spotřebu stabilizátoru, lze snížit řádově na jednotky mikroampér.

Další výhodou zapojení stabilizátoru napětí podle vynálezu je možnost spojitého nastavení výstupního napětí změnou regulačního odporu R2. Z výstupních charakteristik pólem řízeného tranzistoru je patrné, že při velmi malých proudech, řádově μΑ, kolektoru je tento proud téměř nezávislý na. napětí U_CE mezi kolektorem a emitoT2 rem pólem řízeného tranzistoru velmi širokém rozmezí.

Záporné předpětí pro řídicí elektrodu řídicího tranzistoru T2 se získává na předpěťovém odporu Ri, který ve funkci záporné zpětné vazby působí rovněž proti zvětšování proudu kolektoru řídicího tranzistoru T2.

Velikost výstupního napětí U_s je určena rovnicí:

U + U +(I_C -I_B )(Ri + R2} +

Dl D2 T2 Ti

Η^- u_BE — U_s (1)

Tl

Protože velikost předpěťového odporu Ri je určena potřebným předpětím řídicí elektrody řídicího tranzistoru T2, je hodnota U_s stabilizovaného napětí přímo úměrná velikosti regulačního odporu R2.

Kompenzační diody Di a D2 jsou určeny ke kompenzaci teplotní závislosti báze—eMinimální velikost stabilizovaného napěmitor regulačního tranzistoru Ti.

.24 2 2 82 tí je zřejmá z rovnce (1} položí-li se regulační odpor R2 > 0. Maximální velikost stabilizovaného napětí a napájecího napětí je dána mezními hodnotami napětí mezi elektrodami tranzistorů. Úbytek napětí na stabilizátoru závisí na velikosti odebíraného proudu.

Claims (1)

1. pSedmEt

   Zapojení stabilizátoru napětí pro konstantní proudový odběr s extrémně malým příčným proudem, vyznačující se tím, že řídicí tranzistor (Tz), připojený kolektorem (21) na zdroj (U_N) nestabilizo váného napájecího napětí spolu s kolektorem (12) regulačního tranzistoru (Ti), je svým emitorem (23) a druhou bází (24) spojen s hází (13) regulačního tranzistoru (Ti), jehož eVYNÁLEZU mitor (11) je výstupem stabilizovaného napětí, přičemž mezi první bází (22) a emitor (23) řídicího tranzistoru (Ta) je zapojen předpěťový odpor (Ri), a mezi první bází (22) řídicího tranzistoru (Tž) a společný pól zdrojů napětí jsou zapojeny do série dvě kompenzační diody (Di, Dz) a regulační odpor (Rž).

   1 list výkresů