RU148943U1

RU148943U1 - DC VOLTAGE STABILIZER

Info

Publication number: RU148943U1
Application number: RU2014137503/08U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Бондарь; Мария Сергеевна Жаворонкова
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2014-12-20

Abstract

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, коллектором подключенный к выходному выводу, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, при этом база транзистора УПТ соединена с выходом делителя выходного напряжения, выполненным на четвертом и пятом резисторах, подключенных к выходному выводу и общему выводу соответственно, а эмиттер соединен с катодом стабилитрона и через первый резистор - с общим выводом, пусковую RC-цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора и подключенную параллельно регулирующему транзистору, кроме того, эмиттер транзистора защиты соединен с точкой соединения конденсатора и третьего резистора RC-цепи, коллектор - с общим входным выводом, база - с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анод которого подключен к выходному выводу, отличающийся тем, что в устройство введены второй стабилитрон однотипный первому, второй конденсатор, второй диод, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, анодом - к аноду первого стабилитрона, а катодом - к коллектору регулирующего транзистора, соединенного с анодом второго диода и одним из выходов второго конденсатора, другой выход которого подключен к общему выводу, катод второго диода подключен к к входному выводу.A DC voltage stabilizer containing a control transistor connected to an output terminal by a collector, a direct current amplifier (DC) on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the control transistor, while the base of the transistor is connected to the output of the output voltage divider made on the fourth and fifth resistors connected to the output terminal and the common terminal, respectively, and the emitter is connected to the cathode of the zener diode and through the first resistor to the common terminal , an RC starting circuit, consisting of a series-connected capacitor and a third resistor and connected in parallel with a regulating transistor, in addition, the emitter of the protection transistor is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the collector with a common input terminal, the base with one terminal a second resistor, the other terminal of which is connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the output terminal, characterized in that the second zener diode of the same type as the first, the second capacitor, the second diode, is introduced into the device moreover, the second zener diode is connected opposite the first zener diode, the anode to the anode of the first zener diode, and the cathode to the collector of the regulating transistor connected to the anode of the second diode and one of the outputs of the second capacitor, the other output of which is connected to the common output, the cathode of the second diode is connected to the input conclusion.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры.The utility model relates to electrical engineering and can be used in sources of secondary power supply of radio equipment.

Уровень техникиState of the art

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе противоположного типа проводимости, стабилитрон, первый и второй резисторы, резисторы делителя выходного напряжения (третий и четвертый резисторы), конденсатор, первый и второй диоды формирующие цепь состоящую из двух последовательно соединенных первого и второго диодов, включенную между выходными выводами стабилизатора, пусковую последовательную RC-цепь из конденсатора и первого резистора, одним выводом подключенную к точке соединения первого и второго диодов, а другим - к входному выводу стабилизатора и эмиттеру регулирующего транзистора, коллектор которого подключен к выходному выводу стабилизатора, а база соединена с коллектором транзистора УПТ, база которого соединена с выходом делителя выходного напряжения выполненном на третьем и четвертом резисторах, а эмиттер, через стабилитрон подсоединен к выходному выводу и через второй резистор - к общему выводу стабилизатора (патент RU №2367000, МПК: G05F 1/56).Known DC voltage stabilizer containing a control transistor, a direct current amplifier (DC) on a transistor of the opposite type of conductivity, a zener diode, first and second resistors, resistors of the output voltage divider (third and fourth resistors), a capacitor, the first and second diodes forming a circuit consisting of two serially connected first and second diodes, connected between the output terminals of the stabilizer, the starting serial RC circuit from the capacitor and the first resistor, one output connected to the connection point of the first and second diodes, and the other to the input terminal of the stabilizer and the emitter of the regulating transistor, the collector of which is connected to the output terminal of the stabilizer, and the base is connected to the collector of the transistor UPT, the base of which is connected to the output of the output voltage divider made on the third and fourth resistors, and the emitter, through the zener diode, is connected to the output terminal and through the second resistor to the common output of the stabilizer (patent RU No. 2367000, IPC: G05F 1/56).

Недостатком данного устройства является утеря работоспособности в результате кратковременной перегрузки по току, а также ограниченные функциональные возможности обусловленные:The disadvantage of this device is the loss of performance as a result of short-term overcurrent, as well as limited functionality due to:

низкой температурной стабильностью выходного напряжения (узким диапазоном рабочих температур) в случае широкого диапазона выходных напряжений;low temperature stability of the output voltage (narrow range of operating temperatures) in the case of a wide range of output voltages;

узким диапазоном выходных напряжений при высокой температурной стабильности (широком диапазоне рабочих температур).a narrow range of output voltages at high temperature stability (a wide range of operating temperatures).

Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является стабилизатор постоянного напряжения (патент RU №2480809, МПК: G05F 1/569).The closest analogue is the prototype of the claimed technical solution is a constant voltage stabilizer (patent RU No. 2480809, IPC: G05F 1/569).

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, при этом база второго транзистора соединена с выходом делителя выходного напряжения на четвертом и пятом резисторах, а эмиттер через стабилитрон - с выходным выводом и через первый резистор - с общим выводом, пусковую RC-цепь состоящую из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора, и подключенную параллельно регулирующему транзистору, кроме того, эмиттер транзистора защиты соединен с точкой соединения конденсатора и третьего резистора RC-цепи, коллектор - с общим входным выводом, база - с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анод которого подключен к выходному выводу.The stabilizer contains a regulating transistor connected by an emitter to the input terminal, and a collector to the output terminal, a DC amplifier on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor, while the base of the second transistor is connected to the output of the output voltage divider to fourth and fifth resistors, and the emitter through a zener diode - with an output terminal and through the first resistor - with a common terminal, an RC starting circuit consisting of series-connected con the capacitor and the third resistor, and connected in parallel with the regulating transistor, in addition, the emitter of the protection transistor is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the collector with a common input terminal, the base with one terminal of the second resistor, the other terminal of which is connected to the cathode a diode whose anode is connected to the output terminal.

Недостатком данного устройства является утеря работоспособности при кратковременном пропадании питающего напряжения, а также ограниченные функциональные возможности обусловленные:The disadvantage of this device is the loss of performance during short-term power failure, as well as limited functionality due to:

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к расширению функциональных возможностей обусловленных обеспечением высокой температурной стабильности выходного напряжения (широкого диапазона рабочих температур) при одновременном расширении диапазона выходных напряжений.The technical result that can be achieved using the proposed utility model is to expand the functionality due to the high temperature stability of the output voltage (wide range of operating temperatures) while expanding the range of output voltages.

Технический результат достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, коллектором подключенный к выходному выводу, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, при этом база транзистора УПТ соединена с выходом делителя выходного напряжения выполненном на четвертом и пятом резисторах, подключенных к выходному выводу и общему выводу соответственно, а эмиттер соединен с катодом стабилитрона и через первый резистор - с общим выводом, пусковую RC-цепь состоящую из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора и подключенную параллельно регулирующему транзистору, кроме того, эмиттер транзистора защиты соединен с точкой соединения конденсатора и третьего резистора RC-цепи, коллектор - с общим входным выводом, база - с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анод которого подключен к выходному выводу, введены второй стабилитрон однотипный первому, второй конденсатор, второй диод, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, анодом к аноду первого стабилитрона, а катодом к коллектору регулирующего транзистора, соединенного с анодом второго диода и одним из выходов второго конденсатора, другой выход которого подключен к общему выводу, катод второго диода подключен к к входному выводу.The technical result is achieved by the fact that in the DC voltage stabilizer containing a control transistor, connected to the output terminal by a collector, a direct current amplifier (CT) on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the control transistor, while the base of the transistor is connected to the output of the divider output voltage performed on the fourth and fifth resistors connected to the output terminal and the common terminal, respectively, and the emitter is connected to the cathode stabilizer it is also through the first resistor - with a common output, the starting RC circuit consisting of a series-connected capacitor and a third resistor and connected in parallel with the regulating transistor, in addition, the emitter of the protection transistor is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the collector - with a common input terminal, the base - with one terminal of the second resistor, the other terminal of which is connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the output terminal, a second zener diode of the same type as the first, second capacitor, W swarm diode, and the second zener diode is turned on counter to the first zener diode, the anode to the anode of the first zener diode, and the cathode to the collector of the regulating transistor connected to the anode of the second diode and one of the outputs of the second capacitor, the other output of which is connected to the common output, the cathode of the second diode is connected to input pin.

Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing

На фиг. представлена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения.In FIG. Functional diagram of a DC voltage stabilizer is presented.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Стабилизатор постоянного напряжения содержит общий вывод 1, выходной вывод 2, первый и второй стабилитроны 3 и 9, регулирующий транзистор 4, входной вывод 5, резисторы 6 и 7 делителя выходного напряжения (четвертый и пятый резисторы), первый, второй и третий резисторы 8, 12 и 13, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе 10, имеющий противоположный тип проводимости, первый и второй диоды 11, 17, первый и второй конденсаторы 14 и 16, транзистор 15 защиты.The DC voltage stabilizer contains a common terminal 1, output terminal 2, the first and second zener diodes 3 and 9, a control transistor 4, input terminal 5, resistors 6 and 7 of the output voltage divider (fourth and fifth resistors), the first, second and third resistors 8, 12 and 13, a direct current amplifier (DC) on the transistor 10 having the opposite type of conductivity, the first and second diodes 11, 17, the first and second capacitors 14 and 16, the protection transistor 15.

Регулирующий транзистор 4, коллектором подключенный к выходному выводу 2, коллектор транзистора 10 соединен с базой регулирующего транзистора 4, при этом база транзистора 10 соединена с выходом делителя выходного напряжения выполненном на четвертом и пятом резисторах 6 и 7, подключенных к выходному выводу 2 и общему выводу 1 соответственно, а эмиттер соединен с катодом стабилитрона 9 и через первый резистор 8 - с общим выводом 1, пусковая ЯС-цепь состоит из последовательно соединенных конденсатора 14 и третьего резистора 13 и подключена параллельно регулирующему транзистору 4, эмиттер транзистора 15 защиты соединен с точкой соединения конденсатора 14 и третьего резистора 13 RC-цепи, коллектор - с общим входным выводом 1, база - с одним выводом второго 12 резистора, другой вывод которого соединен с катодом первого диода 11, анод которого подключен к выходному выводу 2, анод первого стабилитрона 9 соединен с анодом второго стабилитрона 3, катод которого подключен к коллектору регулирующего транзистора 4, соединенного с анодом второго диода 17 и одним из выходов второго конденсатора 16, другой выход которого подключен к общему выводу 1, катод второго диода 17 подключен к входному выводу 5.The control transistor 4, connected to the output terminal 2 by a collector, the collector of the transistor 10 is connected to the base of the control transistor 4, while the base of the transistor 10 is connected to the output of the output voltage divider made on the fourth and fifth resistors 6 and 7 connected to the output terminal 2 and the common terminal 1, respectively, and the emitter is connected to the cathode of the zener diode 9 and through the first resistor 8 with a common terminal 1, the starting YA circuit consists of a series-connected capacitor 14 and a third resistor 13 and a parallel is connected about the control transistor 4, the emitter of the protection transistor 15 is connected to the connection point of the capacitor 14 and the third resistor 13 of the RC circuit, the collector is connected to a common input terminal 1, the base is connected to one terminal of the second 12 resistor, the other terminal of which is connected to the cathode of the first diode 11, the anode of which is connected to the output terminal 2, the anode of the first zener diode 9 is connected to the anode of the second zener diode 3, the cathode of which is connected to the collector of the regulating transistor 4, connected to the anode of the second diode 17 and one of the outputs of the second capacitor 16, the other od is connected to the common terminal 1, the cathode of the second diode 17 is connected to the input terminal 5.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.The DC voltage stabilizer operates as follows.

При подаче напряжения на вход стабилизатора, одновременно с зарядом конденсатора 16, ток, проходящий через диод 17 конденсатор 14 и резистор 13, создает отпирающее напряжение на базе транзистора 10, что приводит к открыванию транзисторов 4 и 10. После достижения выходным напряжением своего номинального значения, стабилизатор переходит в рабочий режим.When voltage is applied to the input of the stabilizer, simultaneously with the charge of the capacitor 16, the current passing through the diode 17 of the capacitor 14 and the resistor 13 creates a trigger voltage at the base of the transistor 10, which leads to the opening of the transistors 4 and 10. After the output voltage reaches its nominal value, the stabilizer goes into operating mode.

В рабочем режиме ток коллектора транзистора 10 протекает через базу регулирующего транзистора 4, обеспечивая необходимый ток нагрузки. При коротком замыкании на выходе, на базу транзистора 10 подается отпирающее напряжение смещения, растет ток эмиттера транзистора 10 и уменьшается ток опорного стабилитрона 9. Когда ток стабилитрона 9 уменьшится до нуля, стабилитрон 9 закрывается и дальше увеличение тока эмиттера становится невозможным, транзисторы 4 и 10 закрываются, а напряжение на выходе уменьшается до нуля.In operating mode, the collector current of the transistor 10 flows through the base of the control transistor 4, providing the necessary load current. With a short circuit at the output, the bias voltage is applied to the base of the transistor 10, the emitter current of the transistor 10 increases and the current of the reference zener diode 9 decreases. When the current of the zener diode 9 decreases to zero, the zener diode 9 closes and an increase in the emitter current becomes impossible, transistors 4 and 10 close, and the output voltage decreases to zero.

Одновременно анод диода 11 соединяется с общим выводом 1, вследствие этого транзистор 15 открывается, а конденсатор 14 при этом шунтируется эмиттер-коллекторным переходом и разряжается до напряжения, равного падению напряжения на переходе. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора 14, и он оказывается готовым к повторному пуску. После устранения короткого замыкания стабилизатор автоматически запускается в рабочий режим. Процесс запуска стабилизатора протекает так же, как при подаче входного напряжения.At the same time, the anode of the diode 11 is connected to the common terminal 1, as a result of which the transistor 15 opens, and the capacitor 14 is bypassed by the emitter-collector junction and discharged to a voltage equal to the voltage drop across the junction. This provides a quick discharge of the capacitor 14, and it is ready to restart. After eliminating the short circuit, the stabilizer automatically starts up in the operating mode. The process of starting the stabilizer proceeds in the same way as when applying the input voltage.

Открытое состояние транзистора 15 исключает возможность включения стабилизатора при короткозамкнутой нагрузке.The open state of the transistor 15 eliminates the possibility of turning on the stabilizer with a short-circuited load.

При кратковременном «проседании» или пропадании питающего напряжения рабочий режим стабилизатора поддерживается током разряда конденсатора 16. Диод 17 предохраняет разряд конденсатора 16 через источник питания в случае «проседания» или пропадании питающего напряжения.In case of short-term “subsidence” or loss of supply voltage, the stabilizer operating mode is supported by the discharge current of capacitor 16. Diode 17 protects the discharge of capacitor 16 through the power source in case of “subsidence” or loss of supply voltage.

При длительном пропадании питающего напряжения, происходит разряд конденсатора 14, транзисторы 4 и 10 закрываются, стабилизатор оказывается готовым к повторному пуску. При подаче входного напряжения стабилизатор автоматически запускается в рабочий режим.With prolonged power failure, the capacitor 14 is discharged, transistors 4 and 10 are closed, the stabilizer is ready for restart. When the input voltage is applied, the stabilizer automatically starts up in the operating mode.

Таким образом, введение в схему прототипа конденсатора 16 и диода 17 обеспечивает сохранение работоспособности стабилизатора при кратковременном пропадании питающего напряжения, что существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.Thus, the introduction of the prototype circuit of the capacitor 16 and the diode 17 ensures the stability of the stabilizer with a short-term loss of supply voltage, which significantly expands the functionality of the proposed DC voltage stabilizer.

В случае прототипа, приемлемая температурная стабильность выходного напряжения обеспечивается при использовании в качестве стабилитрона 9, стабилитрона с напряжением стабилизации близким к 6 В. Так как лишь в этом случае стабилитроны имеют температурный коэффициент напряжения стабилизации стремящийся к нулю (см. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», М.: Мир, 1998 г., с.350). Соответственно, в силу критичности выбора величины сопротивления резистора 8, выходное напряжение стабилизатора может принимать значение лишь несколько превышающее 6 В (порядка в 1, 2 раза). При других напряжениях стабилизации, значительный температурный коэффициент напряжения стабилизации приводит к ограничению диапазона рабочих температур устройства.In the case of the prototype, acceptable temperature stability of the output voltage is ensured when using a zener diode 9, a zener diode with a stabilization voltage close to 6 V. Since only in this case the zener diodes have a temperature coefficient of stabilization voltage tending to zero (see P. Horowitz, U. Hill. "The Art of Circuit Engineering", Moscow: Mir, 1998, p. 350). Accordingly, due to the criticality of the choice of the resistance value of the resistor 8, the output voltage of the stabilizer can only take a value exceeding 6 V (about 1, 2 times). At other stabilization voltages, a significant temperature coefficient of stabilization voltage leads to a limitation of the operating temperature range of the device.

Использование в качестве стабилитрона 9 лавинного стабилитрона, то есть стабилитрона с напряжением стабилизации более 6 В, характеризуемого положительным коэффициентом напряжения стабилизации (см. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», М.: Мир, 1998 г., с. 351), и стабилитрона 3, однотипного стабилитрону 9, но включенного ему встречно (в прямом направлении), а значит характеризуемого отрицательным коэффициентом напряжения стабилизации (см. Китаев В.Е., Бокуняев А.А., Колканов М.Ф. «Электропитание устройств связи», М.: Связь, 1975 г., с. 184), обеспечивает взаимную компенсацию коэффициентов напряжения стабилизации стабилитронов 3, 9, а значит и расширение диапазона рабочих температур устройства, что существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.The use as a zener diode 9 of an avalanche zener diode, that is, a zener diode with a stabilization voltage of more than 6 V, characterized by a positive coefficient of stabilization voltage (see P. Horowitz, W. Hill. "The Art of Circuit Engineering", Moscow: Mir, 1998, p. 351), and Zener diode 3, of the same type as Zener diode 9, but turned on in the opposite direction (in the forward direction), and therefore characterized by a negative stabilization voltage coefficient (see Kitaev V.E., Bokunyaev A.A., Kolkanov M.F. “Power supply communication devices ", M .: Communication, 1975, S. 184), providing Vaeth mutual compensation voltage stabilizing zener coefficients 3, 9, and hence the expansion device operating temperature range, which significantly extends the functionality of the proposed DC voltage stabilizer.

Claims

A DC voltage stabilizer containing a control transistor connected to an output terminal by a collector, a direct current amplifier (DC) on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the control transistor, while the base of the transistor is connected to the output of the output voltage divider made on the fourth and fifth resistors connected to the output terminal and the common terminal, respectively, and the emitter is connected to the cathode of the zener diode and through the first resistor to the common terminal , an RC starting circuit, consisting of a series-connected capacitor and a third resistor and connected in parallel with a regulating transistor, in addition, the emitter of the protection transistor is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the collector with a common input terminal, the base with one terminal a second resistor, the other terminal of which is connected to the cathode of the diode, the anode of which is connected to the output terminal, characterized in that the second zener diode of the same type as the first, the second capacitor, the second diode, is introduced into the device moreover, the second zener diode is connected opposite the first zener diode, the anode to the anode of the first zener diode, and the cathode to the collector of the regulating transistor connected to the anode of the second diode and one of the outputs of the second capacitor, the other output of which is connected to the common output, the cathode of the second diode is connected to the input conclusion.