RU165171U1

RU165171U1 - DC VOLTAGE STABILIZER

Info

Publication number: RU165171U1
Application number: RU2016100532/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Бондарь; Мария Сергеевна Жаворонкова
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2016-10-10

Abstract

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий: регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам; усилитель постоянного тока на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения, выполненным на четвертом и пятом резисторах, а эмиттер - с катодом первого стабилитрона и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с общим выводом, причем делитель выходного напряжения подключен параллельно выходным выводам; пусковую RC-цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора и подключенную параллельно регулирующему транзистору; транзистор защиты, коллектор которого соединен с точкой соединения конденсатора и третьего резистора RC-цепи, эмиттер - с 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 введен второй стабилитрон, однотипный первому стабилитрону, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, анодом к аноду первого стабилитрона, а катодом к выходному выводу.A DC voltage stabilizer, comprising: a control transistor connected by an emitter to an input terminal and a collector to output terminals; a direct current amplifier on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor, the base is connected to the output of the output voltage divider, made on the fourth and fifth resistors, and the emitter to the cathode of the first zener diode and the first output of the first resistor, the second output of which is connected to a common output, wherein the output voltage divider is connected in parallel with the output terminals; RC starting circuit, consisting of a series-connected capacitor and a third resistor and connected in parallel with a regulating transistor; a protection transistor, the collector of which is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the emitter to the input terminal, the base to 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, characterized in that a second zener diode is introduced into the device, the same type of the first zener 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 output terminal.

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 радиоэлектронной аппаратуры.The utility model relates to electrical engineering and can be used in sources of secondary power supply of electronic equipment.

Уровень техникиState of the art

Известный стабилизатор постоянного напряжения содержит общий вывод, выходной вывод, входной основной вывод, дополнительный вывод, три транзистора, пять резисторов, стабилитрон, диод, конденсатор (авт. свид. SU 1343403, МКИ: G05F 1/569).The known DC voltage stabilizer contains a common terminal, an output terminal, an input main terminal, an additional terminal, three transistors, five resistors, a zener diode, a diode, a capacitor (auth. Certificate SU 1343403, MKI: G05F 1/569).

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности обусловленные:The disadvantages of this device are limited functionality due to:

невозможностью самостоятельного запуска после устранения короткого замыкания на выходе;the inability to start independently after eliminating a short circuit at the output;

обязательным наличием дополнительного источника питания, используемого только для включения;the mandatory presence of an additional power source, used only for inclusion;

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 №2324217, МПК: G05F 1/569).The closest analogue to the prototype of the claimed technical solution is a constant voltage stabilizer (patent RU No. 23224217, IPC: G05F 1/569).

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

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности обусловленные:The disadvantage of this device is the 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, подключенный эмиттером к входному, а коллектором - к выходному выводам; УПТ на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения выполненном на четвертом и пятом резисторах, а эмиттер - с катодом первого стабилитрона и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с общим выводом, причем делитель выходного напряжения подключен параллельно выходным выводам; пусковую RC-цепь состоящую из последовательно соединенных конденсатора и третьего резистора и подключенную параллельно регулирующему транзистору; транзистор защиты, коллектор которого соединен с точкой соединения конденсатора и третьего резистора RC-цепи, эмиттер - с входным выводом, база - с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с катодом диода, анод которого подключен к выходному выводу, введен второй стабилитрон однотипный первому стабилитрону, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, анодом к аноду первого стабилитрона, а катодом к выходному выводу.The technical result is achieved by the fact that in a DC voltage stabilizer, comprising: a regulating transistor connected by an emitter to the input, and a collector to the output terminals; UPT on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor, the base - with the output of the output voltage divider made on the fourth and fifth resistors, and the emitter - with the cathode of the first zener diode and the first output of the first resistor, the second output of which is connected to the common output, moreover, the output voltage divider is connected parallel to the output terminals; RC starting circuit consisting of a series-connected capacitor and a third resistor and connected in parallel with a regulating transistor; a protection transistor, the collector of which is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the emitter is connected to the input terminal, the base is connected to 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, the second zener diode of the same type is introduced the first zener 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 output terminal.

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, входной вывод 3, регулирующий транзистор 4, однотипные стабилитроны 5 и 9, резисторы 6 и 7 делителя выходного напряжения, первый, второй и третий резисторы 8, 12, 13, транзистор 10 УПТ, диод 11, конденсатор 14, транзистор 15 защиты.The DC voltage stabilizer contains a common terminal 1, output terminal 2, input terminal 3, regulating transistor 4, the same type of zener diodes 5 and 9, resistors 6 and 7 of the output voltage divider, the first, second and third resistors 8, 12, 13, transistor 10 UPT, diode 11, capacitor 14, protection transistor 15.

Регулирующий транзистор 4 подключен эмиттером к входному выводу 3, коллектором - к выходному выводу 2, а базой к коллектору транзистора 10 УПТ, база которого соединена с выходом делителя выходного напряжения выполненном на резисторах 6 и 7, а эмиттер через встречно включенные однотипные стабилитроны 9 и 5 - с выходным выводом 2 и через резистор 8 - с общим выводом 1. Причем делитель выходного напряжения выполненный на резисторах 6 и 7 подключен параллельно выходным выводам 2 и 1. Пусковая RC-цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора 14 и резистора 13 подключена параллельно регулирующему транзистору 4. Коллектор транзистора 15 защиты соединен с точкой соединения конденсатора 14 и резистора 13 RC-цепи, а эмиттер - с входным выводом 3, база - с одним выводом резистора 12, другой вывод которого соединен с катодом диода 11, анод которого подключен к выходному выводу 2.The control transistor 4 is connected by the emitter to the input terminal 3, the collector to the output terminal 2, and the base to the collector of the transistor 10 UPT, the base of which is connected to the output of the output voltage divider made on the resistors 6 and 7, and the emitter through the counter-connected zener diodes 9 and 5 - with output pin 2 and through resistor 8 - with common pin 1. Moreover, the output voltage divider made on resistors 6 and 7 is connected in parallel to the output pins 2 and 1. The RC starting circuit, consisting of a series-connected capacitor 14 and a resistor 13 are connected in parallel with the regulating transistor 4. The collector of the protection transistor 15 is connected to the connection point of the capacitor 14 and the RC resistor 13, and the emitter is connected to the input terminal 3, the base is connected to one terminal of the resistor 12, the other terminal of which is connected to the cathode of the diode 11, the anode of which is connected to the output terminal 2.

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

При подаче напряжения на вход стабилизатора ток, проходящий через 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, the current passing through 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 enters the 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, а напряжение на выходе также уменьшается до нуля. На выходе стабилизатора при этих условиях протекает остаточный ток, определяемый величиной сопротивления резистора 13, так как конденсатор 14 шунтирован эмиттер-коллекторным переходом открытого транзистора 15. Этот ток вызывает восстановление работоспособности стабилизатора, когда короткое замыкание устраняется.In operating mode, the collector current of the transistor 10 flows through the base of the control transistor 4, providing the necessary load current. When a short circuit occurs at the output of the base of the transistor 10, a bias bias voltage is applied, 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 the output voltage also decreases to zero. Under these conditions, the residual current flows at the output of the stabilizer, which is determined by the resistance of the resistor 13, since the capacitor 14 is shunted by the emitter-collector junction of the open transistor 15. This current causes the stabilizer to recover when the short circuit is eliminated.

При коротком замыкании на выходе стабилизатора 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. Это создает условия для автоматического запуска стабилизатора в рабочий режим. Процесс запуска стабилизатора протекает так же, как при подаче входного напряжения.In the event of a short circuit at the output of the stabilizer, 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. This creates the conditions for the automatic start of the stabilizer in operating mode. The process of starting the stabilizer proceeds in the same way as when applying the input voltage.

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 незначительно превышающее 6 В. 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 take a value slightly greater than 6 V. At other stabilization voltages, a significant temperature coefficient of the 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 5, 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 5, 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 5, 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 MF “Power supply communication devices ", M .: Communication, 1975, S. 184), providing Vaeth mutual compensation coefficients voltage stabilizing zener 5, 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, comprising: a control transistor connected by an emitter to an input terminal and a collector to output terminals; a direct current amplifier on a transistor of the opposite type of conductivity, the collector of which is connected to the base of the regulating transistor, the base is connected to the output of the output voltage divider, made on the fourth and fifth resistors, and the emitter to the cathode of the first zener diode and the first output of the first resistor, the second output of which is connected to a common output, wherein the output voltage divider is connected in parallel with the output terminals; RC starting circuit, consisting of a series-connected capacitor and a third resistor and connected in parallel with a regulating transistor; a protection transistor, the collector of which is connected to the connection point of the capacitor and the third resistor of the RC circuit, the emitter to the input terminal, the base to 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, characterized in that a second zener diode is introduced into the device, the same type of the first zener 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 output terminal.