RU2755670C1 - Стабилизатор напряжения питания электронных схем - Google Patents
Стабилизатор напряжения питания электронных схем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755670C1 RU2755670C1 RU2021102847A RU2021102847A RU2755670C1 RU 2755670 C1 RU2755670 C1 RU 2755670C1 RU 2021102847 A RU2021102847 A RU 2021102847A RU 2021102847 A RU2021102847 A RU 2021102847A RU 2755670 C1 RU2755670 C1 RU 2755670C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- field
- channel
- effect transistor
- voltage
- source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения питания при создании микромощных электронных схем с автономным электропитанием. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. Стабилизатор напряжения питания электронных схем содержит нестабильный источник напряжения; полевой транзистор с p-n-переходом и n-каналом; два резистора; полевой транзистор с индуцированным n-каналом; нагрузку. 4 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения питания при создании микромощных электронных схем с автономным электропитанием.
Уровень техники
Известен стабилизатор постоянного напряжения, [SU А.С. №1129594 Стабилизатор постоянного напряжения], содержащий включенный в силовую цепь регулирующий транзистор, узел обратной связи, входы которого подключены к выходному выводу и общей шине, а выход к базе регулирующего транзистора и через регулируемый двухполюсник к входному выводу, причем регулируемый двухполюсник выполнен в виде параллельно соединенных потенциометра и λ-транзистора, состоящего из двух включенных последовательно полевых транзисторов разного типа проводимости, при этом сток первого транзистора подключен к входному выводу, затвор первого транзистора соединен со стоком второго транзистора и базой регулирующего транзистора, затвор второго транзистора является управляющим выводом λ-транзистора и подключен к средней точке потенциометра, крайние выводы которого подключены между входным выводом и базой регулирующего транзистора.
Недостатком данного устройства являются значительная сложность схемной реализации.
Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является стабилизатор напряжения питания электронных схем (патент RU №2727713, МПК G05F 3/16).
Стабилизатор напряжения питания электронных схем содержит регулирующий биполярный транзистор n-р-n типа в виде эмиттерного повторителя, коллектор которого подключен к потенциальному выходу нестабильного источника напряжения, полевой транзистор с р-n-переходом и n-каналом, сток которого соединен с коллектором регулирующего транзистора, потенциометр в виде двух последовательно соединенных резисторов, при этом свободный вывод первого резистора присоединен к базе регулирующего транзистора, и нагрузку, включенную между эмиттером биполярного транзистора и общей шиной источника, исток полевого транзистора подключен к точке соединения базы биполярного транзистора и первого резистора, затвор полевого транзистора подключен к точке соединения первого и второго резисторов, а свободный вывод второго резистора соединен с общей шиной через два последовательно включенных в прямом направлении полупроводниковых диода.
Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности обусловленные:
- низким коэффициентом стабилизации по напряжению;
- низким коэффициентом стабилизации тока по входному напряжению;
- низким коэффициентом полезного действия по мощности.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в стабилизатор напряжения питания электронных схем содержащий: нестабильный источник напряжения; полевой транзистор с p-n-переходом и n-каналом; два резистора; нагрузку, причем сток полевого транзистора с p-n-переходом и n-каналом подключен к потенциальному выходу нестабильного источника напряжения, второй выход которого служит общей шиной устройства; исток полевого транзистора с р-n-переходом и n-каналом подключен к первому выводу первого резистора, а затвор подключен к точке соединения второго вывода первого резистора и первого вывода второго резистора; второй вывод второго резистора соединен с общей шиной; второй вывод нагрузки подключен к общей шине источника, введен полевой транзистор с индуцированным n-каналом, причем: сток полевого транзистора с индуцированным n-каналом подключен к потенциальному выходу нестабильного источника напряжения и стоку полевого транзистора с p-n-переходом и n-каналом; затвор полевого транзистора с индуцированным n-каналом подключен к первому выводу первого резистора и истоку полевого транзистора с p-n-переходом и n-каналом; исток полевого транзистора с индуцированным n-каналом, соединен с первым выводом нагрузки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора напряжения питания электронных схем.
На фиг. 2 представлена модель исследования параметров схемы устройства при температуре -40°С и напряжении источника 1:7,7 В (фиг. 2.а); 9 В (фиг. 2.б); 12 В (фиг. 2.в).
На фиг. 3 представлена модель исследования параметров схемы устройства при температуре 25°С и напряжении источника 1: 7,7 В (фиг. 3.а); 9 В (фиг. 3.б); 12 В (фиг. 3.в).
На фиг. 4 представлена модель исследования параметров схемы устройства при температуре 50°С и напряжении источника 1:7,7 В (фиг. 4.а); 9 В (фиг. 4.б); 12 В (фиг. 4.в).
Осуществление изобретения
Стабилизатор напряжения питания электронных схем содержащий: нестабильный источник 1 напряжения; полевой транзистор 2 с p-n-переходом и n-каналом; резисторы 3 и 4; полевой транзистор 5 с индуцированным n-каналом; нагрузку 6, причем сток полевого транзистора 2 с р-n-переходом и n-каналом соединен со стоком полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом и потенциальным выходом нестабильного источника 1 напряжения, второй выход которого служит общей шиной устройства; исток полевого транзистора 2 с p-n-переходом и n-каналом подключен к затвору транзистора 5 с индуцированным n-каналом и первому выводу резистора 3, второй вывод которого соединен с затвором полевого транзистора 2 с p-n-переходом и n-каналом и первым выводом резистора 4, второй вывод которого соединен с общей шиной; исток полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом, через нагрузку 6, подключен к общей шине источника 1 напряжения.
Стабилизатор напряжения питания электронных схем работает следующим образом.
Полевой транзистор 2 с p-n-переходом и n-каналом, и резистор 3 представляют собой стабилизатор тока, нагрузкой которого служит резистор 4. С учетом стабилизации тока, напряжение снимаемое с последовательно соединенных резисторов 3, 4 и поступающее на затвор полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом оказывает стабилизирующее воздействие. За счет отрицательной обратной связи при постоянном напряжении на затворе транзистора 5 с индуцированным n-каналом величина изменения напряжения в нагрузке 6 оказывается существенно меньше величины прироста напряжения источника и, таким образом, осуществляется стабилизация уровня выходного напряжения.
Максимальная величина выходного напряжения стабилизатора при минимальном напряжении источника 1 может быть только такой, чтобы их разность поддерживала полевые транзисторы 2 и 5 в активном режиме.
Исходя из требуемой величины выходного напряжения стабилизатора и тока нагрузки 6, по коэффициенту усиления полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом определяется необходимое напряжение на затворе. Величины резисторов 3, 4 выбираются таким образом, чтобы ток через резисторы 3, 4 (напряжение падения на резисторах 3, 4) обеспечивал поддержание полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом в активном режиме.
При минимально возможном напряжении источника 1 подбирается величина резистора 3 таким образом, чтобы при увеличении напряжения источника 1 изменение уровня напряжения на истоке полевого транзистора 2 с p-n-переходом и n-каналом и, соответственно, на затворе полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом не превышало плюс 5% от первоначальной величины. При этом величина напряжения между истоком и затвором, полевого транзистора 2 с p-n-переходом и n-каналом, является напряжением отсечки, которое определяется током делителя образованного сопротивлением канала полевого транзистора 2 и резистора 3. Как правило, эта величина напряжения оказывается недостаточной для поддержания полевого транзистора 5 с индуцированным n-каналом в активном режиме, поэтому для установки необходимого напряжения в нагрузке 6 служит дополнительно включенный резистор 4.
Ток стока полевых транзисторов 2, 5 используемых в схеме стабилизатора характеризуется температурной зависимостью. Причем если в случае полевого транзистора 2, в силу незначительной величины протекающего тока и стабилизирующего эффекта, температурные изменения тока стока крайне малы, то в случае полевого транзистора 5, ток стока которого имеет существенную величину, температурный режим оказывает более значительное влияние (фиг. 2, 3, 4 (а)), фиг. 2, 3, 4 (б)), фиг. 2, 3, 4 (в)). При этом степень «значительности» может быть существенно снижена при обеспечении работы полевого транзистора 5 в режиме нахождения рабочей точки в окрестностях точки с нулевым температурным коэффициентом смещения (термостабильной точки) (П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», М.: БИНОМ, 2014 г., с. 130, рис. 3.13). Однако, при этом следует учесть, что «термостабильный режим» жестко связан с напряжением источника 1, током стока и напряжением на затворе транзистора 5 и сопротивлением нагрузки 6, а значит в условиях применения нестабильного источника 1 напряжения, полная реализация «термостабильного режима» достаточно проблематична. Как показали результаты моделирования предлагаемого стабилизатора напряжения в сравнении с прототипом (таблица) его температурной коэффициент напряжения
стабилизации в интервале высоких температур (в интервале максимально вероятного использования [25; 50]°С, в среднем, в 3 раза лучше, а в интервале низких температур (в интервале минимально вероятного использования [-40; 25]°С, в среднем, в 3 раза хуже.
По остальным параметрам имеет место существенный выигрыш, в частности:
- по «Коэффициенту стабилизации по напряжению», в среднем, в 15 раз;
- по «Коэффициенту стабилизации тока по входному напряжению», в среднем, в 15 раз;
- по «Коэффициенту полезного действия по мощности», в среднем, на 10,7%.
Что позволяет сделать вывод, что, в целом, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями в сравнении с прототипом.
Claims (1)
- Стабилизатор напряжения питания электронных схем, содержащий нестабильный источник напряжения; полевой транзистор с р-n-переходом и n-каналом; два резистора; нагрузку, причем сток полевого транзистора с р-n-переходом и n-каналом подключен к потенциальному выходу нестабильного источника напряжения, второй выход которого служит общей шиной устройства; исток полевого транзистора с p-n-переходом и n-каналом подключен к первому выводу первого резистора, а затвор подключен к точке соединения второго вывода первого резистора и первого вывода второго резистора; второй вывод второго резистора соединен с общей шиной; второй вывод нагрузки подключен к общей шине источника; отличающийся тем, что в устройство введен полевой транзистор с индуцированным n-каналом, причем сток полевого транзистора с индуцированным n-каналом подключен к потенциальному выходу нестабильного источника напряжения и стоку полевого транзистора с p-n-переходом и n-каналом; затвор полевого транзистора с индуцированным n-каналом подключен к первому выводу первого резистора и истоку полевого транзистора с p-n-переходом и n-каналом; исток полевого транзистора с индуцированным n-каналом соединен с первым выводом нагрузки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102847A RU2755670C1 (ru) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102847A RU2755670C1 (ru) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755670C1 true RU2755670C1 (ru) | 2021-09-20 |
Family
ID=77745711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021102847A RU2755670C1 (ru) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755670C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767990C1 (ru) * | 2021-10-06 | 2022-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
RU2771355C1 (ru) * | 2021-12-07 | 2022-05-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
RU2772574C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-05-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1180867A1 (ru) * | 1984-04-13 | 1985-09-23 | Предприятие П/Я В-8719 | Стабилизатор посто нного напр жени |
US5852359A (en) * | 1995-09-29 | 1998-12-22 | Stmicroelectronics, Inc. | Voltage regulator with load pole stabilization |
RU2220438C1 (ru) * | 2002-06-14 | 2003-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Стабилизированный источник постоянного тока |
RU2394266C1 (ru) * | 2009-05-15 | 2010-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Компенсационный стабилизатор напряжения |
-
2021
- 2021-02-05 RU RU2021102847A patent/RU2755670C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1180867A1 (ru) * | 1984-04-13 | 1985-09-23 | Предприятие П/Я В-8719 | Стабилизатор посто нного напр жени |
US5852359A (en) * | 1995-09-29 | 1998-12-22 | Stmicroelectronics, Inc. | Voltage regulator with load pole stabilization |
RU2220438C1 (ru) * | 2002-06-14 | 2003-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" | Стабилизированный источник постоянного тока |
RU2394266C1 (ru) * | 2009-05-15 | 2010-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Компенсационный стабилизатор напряжения |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767990C1 (ru) * | 2021-10-06 | 2022-03-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
RU2771355C1 (ru) * | 2021-12-07 | 2022-05-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
RU2772574C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-05-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения питания электронных схем |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2755670C1 (ru) | Стабилизатор напряжения питания электронных схем | |
RU2146388C1 (ru) | Схема генерирования внутреннего питающего напряжения | |
JP2006053898A (ja) | 過電流保護回路およびそれを利用した電圧生成回路ならびに電子機器 | |
US7893681B2 (en) | Electronic circuit | |
US9893618B2 (en) | Voltage regulator with fast feedback | |
CN115378413A (zh) | 控制电路及控制方法 | |
CN114326890B (zh) | 电压调节电路 | |
RU2727713C1 (ru) | Стабилизатор напряжения питания электронных схем | |
US20160139621A1 (en) | Voltage reference source and method for generating a reference voltage | |
RU2771355C1 (ru) | Стабилизатор напряжения питания электронных схем | |
JP6964585B2 (ja) | スイッチングレギュレータ | |
US7358713B2 (en) | Constant voltage source with output current limitation | |
RU2767990C1 (ru) | Стабилизатор напряжения питания электронных схем | |
CN112882528B (zh) | 负载开关的控制电路 | |
US11068004B2 (en) | Regulator with reduced power consumption using clamp circuit | |
RU165174U1 (ru) | Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения | |
RU2772574C1 (ru) | Стабилизатор напряжения питания электронных схем | |
RU162000U1 (ru) | Стабилизатор постоянного напряжения | |
RU209200U1 (ru) | Стабилизатор постоянного напряжения | |
RU2772113C1 (ru) | Компенсационный стабилизатор напряжения | |
RU2795282C1 (ru) | Электронный стабилизатор постоянного напряжения | |
RU2798487C1 (ru) | Электронный стабилизатор постоянного напряжения | |
CN219159233U (zh) | 一种风扇的调速控制电路及散热装置 | |
RU161999U1 (ru) | Стабилизатор постоянного напряжения | |
CN111555741B (zh) | 上电清除电路 |