CS242282B1

CS242282B1 - Voltage stabilizer connection for constant current consumption with extremely small transverse current

Info

Publication number: CS242282B1
Application number: CS848933A
Authority: CS
Inventors: Petr Landkammer
Original assignee: Petr Landkammer
Priority date: 1984-11-22
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS893384A1

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.The wiring is composed of a control transistor connected together with the control transistor on unstabilized power supply, which is connected to its emitter and second base based on the control transistor from which the emitter is withdrawn output stabilized voltage, wherein between the first base a the emitter of the control transistor is connected resistance and between the first base and the negative pole sources are connected diodes and resistor. The wiring makes it very stable voltage across a wide range of temperatures and voltages with minimal self-consumption.

Description

Vynález se týká zapojení stabilizátoru napětí pro konstantní proudový odběr s extrémně malým příčným proudem.The invention relates to the connection of a voltage stabilizer for a constant current consumption with an extremely low transverse current.

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.Currently, Zener diodes are used as reference sources to stabilize small DC voltages. Some circuits also use a base-emitter transistor polarized in either the reverse or forward direction as a reference voltage source.

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.The disadvantage of using stabilizers with a Zener diode is the relatively high minimum transverse current that must pass through the diode for the Zener or avalanche effect to occur. This leads to a disadvantageous energy balance of the stabilizer, especially when only a very small current needs to be drawn from the stabilizer.

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.The actual consumption of the stabilizer then often exceeds several times the consumption of the power supply circuit. The influence of the transverse current is also adversely affected by diode warming, which is highly undesirable, especially in some applications, for example in hybrid integrated circuits.

Stabilizátory napětí využívající přechodu báze—emitor u tranzistorů lze rozdělit do dvou skupin.Voltage stabilizers using base-emitter transistors can be divided into two groups.

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.The first group utilizes a forward-emitter polarized transition, where the disadvantages described in Zener diodes are less pronounced. A sharp break in the input characteristic of the transistor occurs only at larger base currents.

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.The second group consists of stabilizers using the base-emitter transition polarized in the reverse direction. This is the use of a non-destructive avalanche phenomenon, which occurs at low currents at the boundary of the electrical strength of the semiconductor transition.

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.The disadvantage of this method is, on the one hand, the relatively large dispersion of the base-emitter transition voltage and, on the other hand, the limited voltage selection resulting from the technology used. Voltage selection is also limited by the fact that not all types of base transitions — emitters meet the steepness characteristics.

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.The elimination of these disadvantages is solved by the connection of a voltage stabilizer for constant current consumption with extremely low transverse current according to the invention, which consists in that the control transistor connected by the collector to the unstabilised voltage source together with the collector There is a bias resistor connected between the first base and the emitter of the control transistor, and two compensating diodes and a control resistor are connected in series between the first base of the control transistor and the common pole of the voltage sources.

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.The advantage of connecting the voltage stabilizer according to the invention is that it allows to obtain a very stable voltage over a wide range of temperatures and supply voltages with minimum self-consumption. Therefore, this connection can be considered very advantageous especially in those applications where high efficiency demands are placed on the device.

Na připojeném výkrese je patrno zapojení stabilizátoru napětí podle vynálezu.The attached drawing shows the connection of the voltage stabilizer according to the invention.

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.Voltage for the constant current consumption extremely low crossflow of the invention is composed of a control transistor Ti, a control transistor TZ biasing resistor Ri, compensation diodes Di and Dj, and the control resistor R2, the control transistor T2 connected to the collector 21 to the source U _N of the unstabilized supply voltage together with the collector 12 of the control transistor T1 is connected by its emitter 23 and the second base 24 to the base 13 of the transistor T1 whose emitter 11 is a stabilized voltage output, between the first base 22 and the emitter 23 of the transistor T2. the bias resistor R1, and between the first base 22 of the control transistor T2 and the common pole of the voltage sources are connected in series two compensation diodes D1 and D2 and a control resistor 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.The novelty of the invention is that a pole-controlled transistor connected as a current source is used as the reference source for the voltage stabilizer. This achieves that the current flowing through the stabilizer, which determines the actual consumption of the stabilizer, can be reduced to the order of microampers.

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.Another advantage of the voltage stabilizer connection according to the invention is the possibility of continuously adjusting the output voltage by changing the control resistance R2. It is apparent from the output characteristics of the pole-controlled transistor that at very low currents, of the order of μΑ, of the collector, this current is almost independent of. voltage U _CE between collector and emitoT2 rem pole controlled transistor very wide range.

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.A negative bias for the control electrode of the control transistor T2 is obtained at the bias resistor R1, which in the negative feedback function also counteracts the increase in the collector current of the control transistor T2.

Velikost výstupního napětí U_s je určena rovnicí:The magnitude of the output voltage U _s is determined by the equation:

U + U +(I_C -I_B )(Ri + R2} +U + U + (I _C -I _B) (Ri + R2} +

Dl D2 T2 TiD1 D2 T2 Ti

Η^- u_BE — U_s (1)Η ^- at _B E - U _s (1)

TlTl

Protože velikost předpěťového odporu Ri je určena potřebným předpětím řídicí elektrody řídicího tranzistoru T2, je hodnota U_sstabilizovaného napětí přímo úměrná velikosti regulačního odporu R2.Since the magnitude of the biasing resistance R1 is determined by the required biasing of the control electrode of the control transistor T2, the stabilized voltage U _{s is} directly proportional to the magnitude of the control resistor R2.

Kompenzační diody Di a D2 jsou určeny ke kompenzaci teplotní závislosti báze—eMinimální velikost stabilizovaného napěmitor regulačního tranzistoru Ti.The compensation diodes D1 and D2 are designed to compensate the temperature dependence of the base — the minimum size of the stabilized voltage regulator of the transistor 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..24 2 2 82 is evident from equation (1} when the control resistor R2> 0 is placed. The maximum stabilized voltage and supply voltage is given by the voltage limits between the electrodes of the transistors.

Claims

pSedmEt

Voltage stabilizer connection for constant current consumption with extremely low transverse current, characterized in that the control transistor (Tz) connected by the collector (21) to a source (U _N ) of the unstabilized supply voltage together with the collector (12) of the control transistor (Ti) is connected by its emitter (23) and second base (24) to a throw (13) of a regulating transistor (Ti), whose invention is a stabilized voltage output, between the first base (22) and the emitter (23) of the control transistor (Ta) a bias resistor (Ri) is connected, and two compensating diodes (Di, Dz) and a control resistor (Rz) are connected in series between the first base (22) of the control transistor (Tz) and the common pole of the voltage sources.

1 sheet of drawings