RU2472203C1 - Compensation stabiliser of dc voltage - Google Patents

Compensation stabiliser of dc voltage Download PDF

Info

Publication number
RU2472203C1
RU2472203C1 RU2011137092/08A RU2011137092A RU2472203C1 RU 2472203 C1 RU2472203 C1 RU 2472203C1 RU 2011137092/08 A RU2011137092/08 A RU 2011137092/08A RU 2011137092 A RU2011137092 A RU 2011137092A RU 2472203 C1 RU2472203 C1 RU 2472203C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
output
base
resistor
voltage
Prior art date
Application number
RU2011137092/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Григорьевич Буковшин
Александр Николаевич Лукьянчиков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2011137092/08A priority Critical patent/RU2472203C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2472203C1 publication Critical patent/RU2472203C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: compensation stabiliser of DC voltage is proposed, comprising a controlling transistor, connected by an emitter and a collector to accordingly input and output leads, a differential amplifier on the first and second transistors, connected emitters of which via a resistor of the differential amplifier are connected to a common bus, at the same time the collector of the second transistor is connected with a base of the controlling transistor, and the collector of the first transistor - with an output lead, the base of the second transistor is connected to the point of connection of the leads of start-up and limiting resistors and a support element, the other lead of which is connected with a common bus, the other lead of the limiting resistor is connected to the output lead, and also a divider of output voltage, the output of which is connected with the base of the first transistor, at the same time a diode and a capacitor are introduced, and the capacitor is connected between the output of the start-up resistor and the base of the controlling transistor, the base-emitter transition of which is shunted with a diode in reverse direction.
EFFECT: increased reliability of a device and stability of output voltage.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering and can be used in secondary power sources of electronic equipment.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения, например, по а.с. 1509853 G05G 1/569, 1684782 G05F 1/56, позволяющие надежно запускать схему стабилизатора при подаче входного напряжения.Known DC voltage stabilizers, for example, by A. with. 1509853 G05G 1/569, 1684782 G05F 1/56, allowing you to reliably start the stabilizer circuit when the input voltage is applied.

Общим недостатком известных стабилизаторов является большое число элементов, выполняющих только функцию запуска, что приводит к усложнению устройства и, следовательно, к ухудшению массогабаритных показателей.A common disadvantage of the known stabilizers is the large number of elements that perform only the start function, which leads to the complication of the device and, consequently, to the deterioration of overall dimensions.

Известны стабилизаторы напряжения постоянного тока по а.с. 1001053, G05F 1/58 и 1343403, G 1/569, в которых схема пусковой цепи упрощена, однако обязательное наличие дополнительного источника питания существенно ограничивает их применение.Known DC voltage stabilizers for AS 1001053, G05F 1/58 and 1343403, G 1/569, in which the starting circuit diagram is simplified, however, the mandatory presence of an additional power source significantly limits their application.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является компенсационный стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1665354 G05F 1/56, принятый за прототип.The closest in technical essence to the proposed one is a compensating DC voltage stabilizer according to as 1665354 G05F 1/56, adopted as a prototype.

Схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено:The scheme of the prototype device is presented in figure 1, where it is indicated:

1 - регулирующий транзистор;1 - regulating transistor;

2, 3 - первый и второй резисторы делителя выходного напряжения;2, 3 - the first and second resistors of the output voltage divider;

4, 5 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя;4, 5 - the first and second transistors of a differential amplifier;

6 - резистор дифференциального усилителя;6 - resistor of a differential amplifier;

7 - опорный элемент;7 - supporting element;

8 - ограничительный резистор опорного элемента;8 - limiting resistor of the support element;

11 - пусковой резистор;11 - starting resistor;

12 - вспомогательный транзистор;12 - auxiliary transistor;

13 - токозадающий резистор.13 - current-setting resistor.

Стабилизатор-прототип содержит регулирующий транзистор 1 p-n-p-типа, делитель выходного напряжения на первом 2 и втором 3 резисторах, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования на транзисторах 4 и 5 и резисторе 6, источник опорного напряжения на опорном элементе 7 и ограничительном резисторе 8, узел запуска на вспомогательном транзисторе 12 p-n-p-типа, токозадающем резисторе 13 и пусковом резисторе 11. При этом регулирующий транзистор 1 подключен эмиттером к входной шине, а через резистор 13 - к коллектору вспомогательного транзистора 12, база которого соединена с выходом усилителя (коллектором транзистора 5) и базой транзистора 1, коллектор которого соединен с выходной шиной. Эмиттер транзистора 12 через резистор 11 соединен с опорным входом усилителя (базой транзистора 5) и первыми выводами опорного элемента 7 и резистора 8, вторые выводы которых соединены с общей и выходной шинами соответственно. Средний вывод делителя выходного напряжения соединен с сигнальным входом усилителя (базой транзистора 4).The prototype stabilizer includes a pnp-type control transistor 1, an output voltage divider on the first 2 and second 3 resistors, a differential amplifier of the error signal on the transistors 4 and 5 and the resistor 6, the reference voltage source on the reference element 7 and the limiting resistor 8, the trigger assembly an auxiliary transistor 12 pnp-type, a current-causing resistor 13 and a starting resistor 11. In this case, the control transistor 1 is connected by an emitter to the input bus, and through the resistor 13 to the collector of the auxiliary transistor 12, the base which is connected to the output of the amplifier (collector of transistor 5) and the base of transistor 1, the collector of which is connected to the output bus. The emitter of the transistor 12 through a resistor 11 is connected to the reference input of the amplifier (the base of the transistor 5) and the first conclusions of the reference element 7 and the resistor 8, the second conclusions of which are connected to the common and output buses, respectively. The middle output of the output voltage divider is connected to the signal input of the amplifier (base of transistor 4).

Работает стабилизатор-прототип следующим образом. При подаче на вход стабилизатора питающего напряжения, значение которого превышает обратное напряжение пробоя базо-эмиттерного перехода транзистора 12, по цепи эмиттер-база транзистора 1, база-эмиттер транзистора 5, резистор 6 начинает протекать ток, который открывает транзисторы 5 и 1. В результате на выходе стабилизатора появляется напряжение, которое через резистор 8 подается на опорный элемент 7 и опорный вход усилителя. В стабилизаторе создается положительная обратная связь, способствующая запуску стабилизатора. Как только разность между входным и опорным напряжением становится меньше порогового значения напряжения база-эмиттер транзистора 12, последний переходит в активный режим. При достижении выходным напряжением номинального значения в активный режим переходит транзистор 4 усилителя, а в контуре стабилизатора устанавливается отрицательная обратная связь. При изменении выходного напряжения, вызываемого изменениями напряжения питания и тока нагрузки, изменяется сигнал на выходе усилителя и напряжение на параллельно включенных управляющих цепях транзисторов 1 и 12. Это приводит к изменению токов транзисторов 1 и 12. Изменение тока транзистора 12 приводит к изменению падения напряжения на опорном элементе 7 и дополнительному изменению токов транзистора 5 усилителя и транзистора 1. В конечном итоге выходное напряжение возвращается на ранее установленный уровень с заданной точностью.The stabilizer prototype works as follows. When a supply voltage is applied to the input of the stabilizer, the value of which exceeds the reverse breakdown voltage of the base-emitter junction of the transistor 12, the emitter-base of the transistor 1, the base-emitter of the transistor 5, the resistor 6 starts to flow current, which opens the transistors 5 and 1. As a result a voltage appears at the output of the stabilizer, which is supplied through the resistor 8 to the reference element 7 and the reference input of the amplifier. A positive feedback is created in the stabilizer, which contributes to the launch of the stabilizer. As soon as the difference between the input and reference voltage becomes less than the threshold voltage value of the base-emitter of the transistor 12, the latter goes into active mode. When the output voltage reaches the nominal value, the transistor 4 of the amplifier goes into active mode, and negative feedback is established in the stabilizer circuit. When the output voltage changes due to changes in the supply voltage and load current, the signal at the amplifier output changes and the voltage at the parallel-connected control circuits of transistors 1 and 12. This leads to a change in the currents of transistors 1 and 12. A change in the current of transistor 12 leads to a change in voltage drop the supporting element 7 and the additional change in the currents of the transistor 5 of the amplifier and transistor 1. Ultimately, the output voltage returns to the previously set level with a given accuracy.

Однако стабилизатор-прототип имеет недостаточно высокую стабильность выходного напряжения при изменении в широком диапазоне входного напряжения. Это обусловлено протеканием дополнительного тока запуска в режиме стабилизации через опорный элемент 7. Изменение входного напряжения приводит к изменению нерегулируемой составляющей тока, протекающего через опорный элемент 7, что приводит к изменению опорного напряжения и, следовательно, к увеличению нестабильности выходного напряжения. Кроме того, транзистор запуска работает в инверсном режиме, что лишает стабилизатор технической надежности работы.However, the prototype stabilizer does not have a sufficiently high stability of the output voltage when changing in a wide range of input voltage. This is due to the flow of additional starting current in the stabilization mode through the reference element 7. A change in the input voltage leads to a change in the unregulated component of the current flowing through the reference element 7, which leads to a change in the reference voltage and, therefore, to an increase in the instability of the output voltage. In addition, the start transistor operates in inverse mode, which deprives the stabilizer of technical reliability.

Недостатком устройства-прототипа является необходимость соблюдения определенного соотношения между токами регулирующего и запускающего транзисторов.The disadvantage of the prototype device is the need to comply with a certain ratio between the currents of the regulating and starting transistors.

Задача - повышение надежности устройства и стабильности выходного напряжения.The task is to increase the reliability of the device and the stability of the output voltage.

Для решения поставленной задачи в компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным выводами, дифференциальный усилитель на первом и втором транзисторах, соединенные эмиттеры которых через резистор дифференциального усилителя подключены к общей шине, при этом коллектор второго транзистора соединен с базой регулирующего транзистора, а коллектор первого транзистора - с выходным выводом, база второго транзистора подключена к точке соединения выводов пускового и ограничительного резисторов и опорного элемента, другой вывод которого соединен с общей шиной, другой вывод ограничительного резистора подключен к выходному выводу, а также делитель выходного напряжения, выход которого соединен с базой первого транзистора, согласно изобретению, введены диод и конденсатор, подключенный между выводом пускового резистора и базой регулирующего транзистора, базо-эмиттерный переход которого шунтирован диодом в обратном направлении.To solve the problem, a compensating DC stabilizer containing a control transistor, an emitter and a collector connected respectively to the input and output terminals, a differential amplifier on the first and second transistors, the connected emitters of which are connected through a resistor of a differential amplifier to a common bus, while the collector of the second transistor connected to the base of the regulating transistor, and the collector of the first transistor to the output terminal, the base of the second transistor is connected to the connection point of the terminals of the starting and limiting resistors and the reference element, the other terminal of which is connected to the common bus, the other terminal of the limiting resistor is connected to the output terminal, as well as the output voltage divider, the output of which is connected to the base of the first transistor, according to the invention, a diode and a capacitor are introduced connected between the output of the starting resistor and the base of the control transistor, the base-emitter junction of which is shunted by the diode in the opposite direction.

Схема предлагаемого компенсационного стабилизатора постоянного напряжения представлена на фиг.2, где обозначено:The scheme of the proposed compensation DC voltage stabilizer is presented in figure 2, where it is indicated:

1 - регулирующий транзистор;1 - regulating transistor;

2, 3 - первый и второй резисторы делителя выходного напряжения;2, 3 - the first and second resistors of the output voltage divider;

4, 5 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя;4, 5 - the first and second transistors of a differential amplifier;

6 - резистор дифференциального усилителя;6 - resistor of a differential amplifier;

7 - опорный элемент;7 - supporting element;

8 - ограничительный резистор опорного стабилитрона;8 - limiting resistor of the reference zener diode;

9 - конденсатор;9 - capacitor;

10 - диод.10 - diode.

Предлагаемый стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным выводами, дифференциальный усилитель на транзисторах 4 и 5, соединенные эмиттеры которых подключены к общей шине через резистор 6. При этом коллектор второго транзистора 5 подключен к базе регулирующего транзистора 1, а коллектор первого транзистора 4 соединен с выходным выводом. Выход делителя выходного напряжения на резисторах 2 и 3 соединен с базой первого транзистора 4. База второго транзистора 5 подключена к точке соединения выводов пускового 11, ограничительного 8 резисторов и опорного элемента 7, в качестве которого может быть использован, например, стабилитрон. При этом другие выводы ограничительного резистора 8 и опорного элемента 7 подсоединены к выходной и общей шинам соответственно. Другой вывод пускового резистора 11 соединен с выводом конденсатора 9, другой вывод которого подключен к базе регулирующего транзистора 1, базо-эмиттерный переход которого шунтирован диодом 10.The proposed stabilizer contains a control transistor 1, an emitter and a collector connected respectively to the input and output terminals, a differential amplifier on transistors 4 and 5, the connected emitters of which are connected to a common bus through a resistor 6. In this case, the collector of the second transistor 5 is connected to the base of the control transistor 1, and the collector of the first transistor 4 is connected to the output terminal. The output of the output voltage divider on resistors 2 and 3 is connected to the base of the first transistor 4. The base of the second transistor 5 is connected to the connection point of the terminals of the starting 11, the limiting 8 resistors and the supporting element 7, for which, for example, a zener diode can be used. In this case, the other terminals of the limiting resistor 8 and the support element 7 are connected to the output and common buses, respectively. The other terminal of the starting resistor 11 is connected to the terminal of the capacitor 9, the other terminal of which is connected to the base of the control transistor 1, the base-emitter junction of which is shunted by the diode 10.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.The proposed stabilizer works as follows.

При подаче на вход стабилизатора входного напряжения происходит заряд конденсатора 9 через эмиттерный переход транзистора 1, пусковой резистор 11 и параллельно соединенные опорный элемент 7 и базо-эмиттерный переход второго транзистора 5.When an input voltage is applied to the input of the stabilizer, the capacitor 9 is charged through the emitter junction of the transistor 1, the starting resistor 11 and the reference element 7 and the base-emitter junction of the second transistor 5 connected in parallel.

При достижении выходным напряжением номинального значения стабилизатор переходит в режим с отрицательной обратной связью. После выхода на рабочий режим прохождение тока через конденсатор 9 прекращается и соответственно полностью исключается потребление мощности пусковой цепью, а также устраняется связь между входом и выходом стабилизатора.When the output voltage reaches the nominal value, the stabilizer enters the negative feedback mode. After reaching the operating mode, the passage of current through the capacitor 9 stops and, accordingly, power consumption by the starting circuit is completely eliminated, and the connection between the input and output of the stabilizer is eliminated.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется при помощи дифференциального усилителя на транзисторах 4 и 5, воздействующего на регулирующий транзистор 1 таким образом, что выходное напряжения возвращается на установленный уровень с заданной точностью.Stabilization of the output voltage is carried out using a differential amplifier on transistors 4 and 5, acting on the control transistor 1 so that the output voltage returns to the set level with a given accuracy.

С момента достижения выходным напряжением номинального значения питание опорного стабилитрона 7 осуществляется через ограничительный резистор 8 стабильным выходным напряжением, что позволяет стабилизировать ток, протекающий через опорный стабилитрон 7. Это обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения в широком диапазоне изменения входного напряжения и тока нагрузки.From the moment the output voltage reaches the nominal value, the reference zener diode 7 is supplied with a stable output voltage through the limiting resistor 8, which makes it possible to stabilize the current flowing through the reference zener diode 7. This ensures high stability of the output voltage in a wide range of input voltage and load current.

После снятия входного напряжения конденсатор 9 через диод 10 и стабилитрон 7, который в данный момент оказывается включенным в прямом направлении, подсоединяется к входным выводам стабилизатора и разряжается за счет работы самого стабилизатора. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора и значительно уменьшает время подготовки стабилизатора для последующего включения.After removing the input voltage, the capacitor 9 through the diode 10 and the zener diode 7, which is currently turned on in the forward direction, is connected to the input terminals of the stabilizer and discharged due to the operation of the stabilizer itself. This provides a quick discharge of the capacitor and significantly reduces the preparation time of the stabilizer for subsequent inclusion.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор в отличие от прототипаThus, the proposed stabilizer in contrast to the prototype

- во-первых, обеспечивает развязку входной цепи стабилизатора от неуправляемого тока запуска, протекающего через опорный элемент, и тем самым исключает воздействие пусковой цепи на процесс стабилизации выходного напряжения, это приводит к повышению стабильности выходного напряжения и полностью исключает потребление мощности пусковой цепью в рабочем режиме;- firstly, it provides isolation of the input circuit of the stabilizer from an uncontrolled starting current flowing through the reference element, and thereby eliminates the influence of the starting circuit on the process of stabilizing the output voltage, this leads to increased stability of the output voltage and completely eliminates power consumption by the starting circuit in the operating mode ;

- во-вторых, при сохранении высокой надежности запуска снимаются ограничения по выбору параметров элементов запуска, тогда как в прототипе задается определенное соотношение между токами регулирующего и запускающего транзисторов.- secondly, while maintaining high reliability of the start, the restrictions on the choice of parameters of the start elements are removed, while in the prototype a certain ratio is set between the currents of the regulating and starting transistors.

Claims (1)

Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным выводами, дифференциальный усилитель на первом и втором транзисторах, соединенные эмиттеры которых через резистор дифференциального усилителя подключены к общей шине, при этом коллектор второго транзистора соединен с базой регулирующего транзистора, а коллектор первого транзистора - с выходным выводом, база второго транзистора подключена к точке соединения выводов пускового и ограничительного резисторов и опорного элемента, другой вывод которого соединен с общей шиной, другой вывод ограничительного резистора подключен к выходному выводу, а также делитель выходного напряжения, выход которого соединен с базой первого транзистора, отличающийся тем, что введены диод и конденсатор, подключенный между выводом пускового резистора и базой регулирующего транзистора, базоэмиттерный переход которого шунтирован диодом в обратном направлении. Compensating DC voltage stabilizer containing a control transistor, an emitter and collector connected respectively to the input and output terminals, a differential amplifier on the first and second transistors, the connected emitters of which are connected through a resistor of the differential amplifier to a common bus, while the collector of the second transistor is connected to the base of the control transistor , and the collector of the first transistor with an output terminal, the base of the second transistor is connected to the connection point of the start leads th and limiting resistors and a reference element, the other terminal of which is connected to the common bus, the other terminal of the limiting resistor is connected to the output terminal, as well as the output voltage divider, the output of which is connected to the base of the first transistor, characterized in that a diode and a capacitor connected between the output of the starting resistor and the base of the control transistor, the base-emitter junction of which is shunted by the diode in the opposite direction.
RU2011137092/08A 2011-09-07 2011-09-07 Compensation stabiliser of dc voltage RU2472203C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137092/08A RU2472203C1 (en) 2011-09-07 2011-09-07 Compensation stabiliser of dc voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011137092/08A RU2472203C1 (en) 2011-09-07 2011-09-07 Compensation stabiliser of dc voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2472203C1 true RU2472203C1 (en) 2013-01-10

Family

ID=48806224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011137092/08A RU2472203C1 (en) 2011-09-07 2011-09-07 Compensation stabiliser of dc voltage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2472203C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191748U1 (en) * 2018-12-29 2019-08-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" DC COMPENSATION STABILIZER

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1665354A1 (en) * 1989-03-02 1991-07-23 Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" Dc voltage regulator of the compensation type
RU2286592C1 (en) * 2005-07-12 2006-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Constant voltage stabilizer
US20080074096A1 (en) * 2004-07-20 2008-03-27 Ricoh Company, Ltd. Switching regulator, power supply circuit and secondary cell charging circuit including the same
RU2360274C1 (en) * 2008-04-02 2009-06-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Direct voltage stabiliser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1665354A1 (en) * 1989-03-02 1991-07-23 Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" Dc voltage regulator of the compensation type
US20080074096A1 (en) * 2004-07-20 2008-03-27 Ricoh Company, Ltd. Switching regulator, power supply circuit and secondary cell charging circuit including the same
RU2286592C1 (en) * 2005-07-12 2006-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Constant voltage stabilizer
RU2360274C1 (en) * 2008-04-02 2009-06-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Direct voltage stabiliser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191748U1 (en) * 2018-12-29 2019-08-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" DC COMPENSATION STABILIZER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106558987B (en) Low quiescent current linear regulator circuit
TWI489242B (en) Immediate response low dropout regulation system and operation method of a low dropout regulation system
US9606556B2 (en) Semiconductor integrated circuit for regulator
TWI639909B (en) Voltage regulator
JP2005011067A (en) Constant voltage generator
US10847218B2 (en) Band-gap reference start-up circuit with greater noise margin for start-up
JP5989482B2 (en) Power switching circuit
KR20160137408A (en) Voltage regulator
CN114995570A (en) High-precision low-temperature-drift reference voltage circuit and debugging method thereof
JP2010246294A (en) Power supply circuit and electronic apparatus
RU2472203C1 (en) Compensation stabiliser of dc voltage
JP2012009651A (en) Current driving device
JP2003216251A (en) Direct current stabilization power supply
KR20140104897A (en) Overshoot reduction circuit
RU2314558C1 (en) Compensating stabilizer of constant voltage
RU2487392C2 (en) Redundant voltage stabiliser based on mis transistors
WO2018021172A1 (en) Switching regulator
JP4403113B2 (en) Constant voltage power supply
KR101903608B1 (en) Analog circuit configured for fast, accurate startup
RU165174U1 (en) DC COMPENSATION STABILIZER
KR20150071646A (en) Voltage regulator
RU191748U1 (en) DC COMPENSATION STABILIZER
JP4734518B2 (en) Power circuit
JP2008282313A (en) Power supply circuit
CN112558680A (en) Linear regulator and control circuit thereof