Стабилизатор посто нного напр же ни относитс к электротехнике и может быть использован в качестве вторичного источника электропитани аппаратуры св зи и метрологии. Известны полупроводниковые стабилизаторы посто нного напр жени с са мозащитой от перегрузок, содержащие последовательно регулирующий транзис тор, однокаскадный усилитель обратно св зи, источник опорного напр жени на стабилитроне и резисторе делитель выходного напр жени и устройст so запуска 1 и 2. Дл этих стабилизаторов характерны минимальные падение напр жени ми потери мощности в, регулирующем элементе , максимальна простота Схемного решени , малые габариты и вес« Недостатками стабилизаторов вл ютс невысока стабильность выходного напр жени при изменении нагрузки и выходного напр жени и ее зависимость от условий эксплуатации, что существенно ограничивает применение известных стабилизаторов о Наиболее близким к предлах аемому вл етс полупроводниковый стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий транзистор, включенный в силовую шину эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, одно каскадный усилитель обратнойсв зи на транзисторе с типом проводимости, противоположным регулирующему 7 коллектором соединенным с базой регулирующего транзистора, опорный стабкли трон, один из выводов которого подключен к выходному выводу стабилизатора , токоограничительный резистор, делитель выходного напр жени , выходом соединенный с базой усилительно™ го транзистора, и стабилизирующий транзистор (с тем же типом проводимости , что и регулирующий), эмиттер которого подключен к эмиттеру усилительного транзистора, коллектор - к общей щине стабилизатора,- а база к другому выводу опорного стабилитро на JjJ . Однако стабилизатор имеет недоста точно высокую стабильность выходного напр жени при изменении тока нагруз ки и входного напр жени и не обеспечивает существенного ослаблени вли ни условий эксплуатации на стабильность выходного нaпp жeннй « Это объ сн етс тем, что база-эмкттерный переход стабилизирующего транзистора включен последовательно с базаэмнттерннм переходом усилительного транзистора Б контур сравнени выход него напр жени с опорным; кроме тог стабилизирующий транзистор лишь утценьшает величину изменений тока и напр жени опорного стабилитрона, но устранить их полностью принципиально не может. Нестабильность выходного напр жени стабилизаторов определ етс величинами динамического сопротивлени опорного стабилитрона и входных сопротивлений транзисторов контура сравнени о Последнее и обуславливает невысокую эффективность в части ста бильности выходного напр жени при изменении нагрузки и входного напр жени Цель изобретени - повышение стабильности при сохранении устойчивости стабилизаторов. Поставленна цель достигаетс тем, что в стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий транзистор , включенный в силовую шину эмиттером к входному- выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора , усилитель обратной св зи на транзисторе .с типом проводимости, противоположным регулирующему, параллельно включенную выходным выводам цепь из последовательно соединенных тркоограничительного резистора и опорного стабилитрона, один из выводов которого подключен к выходному выводу стабилизатора, делитель выходного напр жени , выходом соединенный с базой усилительного транзистора , и стабилизирующий транзистор, введены транзистор, первый и второй резисторы, введенный транзистор под- ключей в коллекторную цепь усилительного транзистора коллектором к базе регулирующего транзистора, а эмиттером через первый введенный резистор к коллектору усилительного транзистора , коллектор стабилизирующего транзистора соединен с базсй введенного транзистора и с выходным выводом стабилизатора, эмиттер стабилизирующего транзистора через второй введенный резистор - с другим выводом опорного стабилитрона и эмиттером усилительного транзистора, а база - с коллектором усилительного транзистора, причем .усилительный, стабилизирующий и введенный транзисторы имеют один и тот же тип прово .римостИо С лдность изобретени состоит в исклвзчении дестабилизирующего вли ни изменеккй тока усилительного транзистора на опорное напр жение стабилизатора и в уменьшении входного сопротивлени усилительного кас када, а также в ослаблении, дестабилизирующего вли ни входного напр жени стабилизатора на режим усилительного транзистора (на то.-с базы регулирующего транзистора) за счет того, что стабилизирующий транзистор подключен параллельно опорному стабилитрону и работает совместно с резистором в независимом от входного напр жени режиме слежени эа током усилительного транзистора, при котором изменени тока стабилиэьрующйго транзистора равны и противофаэнк изменени м тока усилительного транзистора , и за счет того, что в контур сравнени стабилизатора включен толь ко один баэа-эмиттерный переход усилительного транзистора. Это позволило существенно улучшит электрические параметры (стабильност уровень примененной составл ющей выходного напр жени ) стабилизаторов напр жени с самозащитой от перегрузок , практически без снижени их устойчивости; .т. е, реализовать достаточно стабильные и мощные источники напр жени при минимальном числе кас кадов усилени без применени частот но-корректирующих емкостных элементов (выходного конденсатора и конден саторов в цепи обратной св зи). На чертеже приведена схема предла гаемого стабилизатора. Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, включенный в силовую шину эмиттером к входному выводу стабилизатора, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, усилитель обратной св зи на транзисторе 2 с типом проводимости, противоположным регулирующему; опорный стабилитрон 3, один из выводов которого подсоединен к выходному выводу стабилизатора , а другой - к эмиттеру усилительного транзистора, токоограничительный резистор 4, делитель выходного напр жени на резисторах 5 и б, выходомсоединенный с базой усилительного транзистора 2, стабили зирук ций транзистор 7 (такого же типа проводимости, что и усилительный) коллекторна цепь которого подключена параллельно опорному стабилитрону 3, а база - к коллектору усилительного транзистора 2 и к эмиттеру тран зистора 8 такого же типа проводимоети , что и усилительный, через резистор 9, транзисторы 2 и 7 соединены эмиттерами через резистор 10. Стабилизатор работает следующим образом. При уменьшении (увеличении) тока нагрузки или увеличении (уменьшении) входного (питсющего) напр жени Ugx стабилизатора его выходное напр жение Ugbix повышаетс (снижаетс ) . Это изменение УВЫХ через опорный стабилитрон 3 передаетс на ограничительный резистор 4 (эмиттер усилительного транзистора 2), вызыва запирание (отпирание) транзистора 2 и уменьшение (увеличение) его коллекторного тока УК л а следовательно, коллектор ного тока транзистора 8 (тока базы регулирующего транзистора 1). Транзистор 8 работает в качестве эмиттер ного повторител опорного напр жеHHHUof , стабилитрона 3, обеспечива тем самым стабильное напр жение литани коллекторной цепи транзистора 2. Стабилизирующий транзистор 7 совместно с резистором 10 работает в качестве токоБОго повторител коллекторного напр жени J 9К2 транзистора 2 . (ток эмиттера транзистора 7 повтор ет изменени напр жени U) ) и питаетс такнсе стабильным напр жением стабилитрона 3. Поэтому режим работы транзисторов 2 и 7 (а значит и ток опорного стабилитрона 3) не, зависит от напр жени (J gx . Уменьшение (увеличение ) тока 31 выдел етс на резисторе 9, вызыва пропорциональное увеличение (уменьшение) напр жени Цдц и тока транзистора 8, Таким образом, ток транзистора 7 в процессе работы стабилизатора измен етс пропорционально и противофазно току l). Величина изменени тока транзистора 7 определ тьс только величиной изменени токаЗц и соотношением величин сопротивлений резисторов 9 и 10. Е личина изменени тока Jjc определ етс изменением напр жени обратной св зи UQC (напр жени рассогласовани ) , т.е. величиной изменени (нестабильности) напр жени о Так, при равенстве величин сопрстизлений резисторов 9 и 10 (без учета базовых токов транзисторов 2, 7 и нестабильности напр жени U д) изменени токов транзисторов 2 и 7 будут равны и противофазны, в результате суммарный ток 3 этих транзисторов , а следовательно, ток и напр жение опорного стабилитрона 3 не бу-дут измен тьс при изменейии тока нагрузки и напр жени U в; . Практически (с -ч.еток базовых токов транзисторов 2, 7 IT нестабильности напр жени Квых) сопротивлени резисторов 9 и 10 выбираютс из следующего эмпирического соотношени 0,75Rt5iR g Rg(1) В этом случае изменени тока транзистора 7 будут несколько превышать изменени тока 3; и тем самым компенсировать вли ние токов баз трак-, зисторов 2 и 7 и нестабильности UBb:/ на ток и напр жение опорного стабилитрона 3. Таким образом, в предлагаемой схеме полностью устран ютс изменени тока и напр жени -стабилитрона 3 при изменении тока нагрузки и напр жени U ех . . Поэтому в предлагаемом стабилизаторе изменение напр жени ос (т.е. нестабильность напр жени О g) , обусловленное Практически входным сопротивлением лишь одного транзистора 2 (база-эмиттерный переход которого включен в контур сравнени опорного напр жени UQ стабилитрона 3 с частью напр жени снимаемой с резистоpa 5 делител выходного напр жени 5 и (б) будет значительно меньше, чем в известных.The constant voltage stabilizer is not related to electrical engineering and can be used as a secondary source of power for communications equipment and metrology. Semiconductor constant voltage stabilizers with self-overload protection are known, containing sequentially regulating transistor, single-stage feedback amplifier, reference voltage source on the Zener diode and resistor, output voltage divider and start-up devices 1 and 2. These stabilizers are characterized by minimal voltage drop in power loss in the regulating element, maximum simplicity of the circuit solution, small size and weight. The disadvantages of stabilizers are low stability. the output voltage when changing the load and the output voltage and its dependence on the operating conditions, which significantly limits the application of known stabilizers. The closest to the limit of the capacitor is a semiconductor constant voltage regulator containing a regulating transistor included in the power bus by the emitter to the input terminal , and the collector - to the output of the stabilizer, one cascade feedback amplifier on a transistor with a conductivity type opposite to the regulating 7 collector ohm connected to the base of the regulating transistor, a reference stabilizer, one of the terminals of which is connected to the output of the stabilizer, a current-limiting resistor, an output voltage divider, an output connected to the base of the amplifier transistor, and a stabilizing transistor (with the same type of conductivity as regulating), the emitter of which is connected to the emitter of the amplifying transistor, the collector - to the common stabilizer bar, - and the base to another output of the reference stabilizer on JjJ. However, the stabilizer has an insufficiently high stability of the output voltage when the load current and the input voltage change and does not significantly weaken the effect of operating conditions on the stability of the output voltage. This is because the base-emitter junction of the stabilizing transistor is connected in series with base-to-voltage transition of the amplifying transistor B circuit comparing the output of its voltage with the reference; in addition to the stabilizing transistor, it only increases the magnitude of the changes in the current and voltage of the reference Zener diode, but cannot completely eliminate them. The instability of the output voltage of the stabilizers is determined by the dynamic resistance of the reference Zener diode and the input resistance of the comparison transistors of the Circuit Last and causes low efficiency in terms of the stability of the output voltage when the load and the input voltage change. The aim of the invention is to increase stability while maintaining the stability of the stabilizers. The goal is achieved by the fact that a constant voltage regulator containing a regulating transistor connected to the input-output emitter to the power bus and a collector to the output output of the stabilizer, a feedback amplifier at the transistor with a type of conductivity opposite to the regulating one, is parallel to a circuit connected to the output pins from a series-connected tric-limiting resistor and a reference zener diode, one of the pins of which is connected to the output of the stabilizer, the output divider voltage, the output connected to the base of the amplifying transistor, and the stabilizing transistor, entered the transistor, the first and second resistors, entered the sub switch transistor into the collector circuit of the amplifying transistor collector to the base of the regulating transistor, and the emitter through the first inserted resistor to the collector of the amplifying transistor, collector the stabilizing transistor is connected to the base of the inserted transistor and to the output terminal of the stabilizer, the emitter of the stabilizing transistor through the second entered A resistor - with a different output of the Zener diode and an emitter of the amplifying transistor, and the base - with the collector of the amplifying transistor, and the amplifying, stabilizing and inserted transistors have the same type of wire. In this case the invention is to eliminate the destabilizing effect of the changing current of the amplifying transistor on the stabilizer reference voltage and in reducing the input impedance of the amplifier circuit, as well as in weakening the destabilizing effect of the stabilizer input voltage and the mode of the amplifying transistor (from the base of the regulating transistor) due to the fact that the stabilizing transistor is connected in parallel to the reference Zener diode and works in conjunction with the resistor in the current-tracking mode of the amplifying transistor with which the current of the stabilizing transistor is equal to and the counter-current variation of the current of the amplifying transistor, and due to the fact that only one Bae-Emitter junction of the amplifying transistor is included in the reference circuit of the stabilizer. This made it possible to significantly improve the electrical parameters (stability of the applied output voltage component) of voltage stabilizers with self-protection against overloads, practically without reducing their stability; t e, implement sufficiently stable and powerful voltage sources with a minimum number of amplifier cadres without using frequency-correcting capacitive elements (output capacitor and capacitors in the feedback circuit). The drawing shows the scheme of the proposed stabilizer. The stabilizer contains a regulating transistor 1 connected to the power bus by an emitter to the input side of the stabilizer, and a collector to the output side of the stabilizer, a feedback amplifier on transistor 2 with the type of conductivity opposite to the regulating one; the reference Zener diode 3, one of the terminals of which is connected to the output of the stabilizer, and the other to the emitter of the amplifying transistor, a current-limiting resistor 4, an output voltage divider on the resistors 5 and b, output connected to the base of the amplifying transistor 2, stabilizations of the transistor 7 (such the same type of conductivity as the amplifier) collector circuit of which is connected in parallel to the reference Zener diode 3, and the base to the collector of the amplifier transistor 2 and to the emitter of the transistor 8 of the same type is conductive As the amplifying, via a resistor 9, the transistors 2 and 7 are connected via the emitter resistor 10. The stabilizer operates as follows. When the load current decreases (increases) or the input voltage (supply) Ugx of the stabilizer increases (decreases), its output voltage Ugbix rises (decreases). This change in OUT through the reference Zener diode 3 is transmitted to the limiting resistor 4 (emitter of the amplifying transistor 2), causing the locking (unlocking) of the transistor 2 and decreasing (increasing) its collector current UF and therefore the collector current of transistor 8 ). Transistor 8 operates as an emitter follower of the reference voltage HHUof, Zener diode 3, thus ensuring a stable voltage of the collector circuit of transistor 2. Stabilizing transistor 7 together with resistor 10 operates as a current repeater of collector voltage J 9K2 of transistor 2. (the emitter current of transistor 7 repeats voltage changes U)) and is powered by a stable voltage of Zener diode 3. Therefore, the operation mode of transistors 2 and 7 (and hence the current of Zener diode 3) does not depend on the voltage (J gx. Decrease ( an increase in) of current 31 is released on resistor 9, causing a proportional increase (decrease) in the voltage Cdz and the current of transistor 8. Thus, the current of transistor 7 during the operation of the stabilizer varies in proportion and antiphase to current l). The magnitude of the change in the current of the transistor 7 is determined only by the magnitude of the change in the current ToS and the ratio of the resistance values of the resistors 9 and 10. The magnitude of the change in the current Jjc is determined by the change in the feedback voltage UQC (i.e. the error voltage). the magnitude of the change (instability) of the voltage. Thus, with equal values of the resistances of the resistors 9 and 10 (excluding the base currents of the transistors 2, 7 and the voltage instability U d), the changes in the currents of the transistors 2 and 7 will be equal and antiphase, resulting in a total current of 3 these transistors, and consequently, the current and the voltage of the reference Zener diode 3 will not change with a change in the load current and the voltage U in; . Practically (c-base current currents of transistors 2, 7 IT, voltage instability Kwyh) resistances of resistors 9 and 10 are selected from the following empirical relationship 0.75Rt5iR g Rg (1) In this case, the current changes of transistor 7 will slightly exceed the current 3 ; and thereby compensating for the effect of the base currents of the traction, resistor 2 and 7 and the instability of UBb: / on the current and voltage of the reference Zener diode 3. Thus, the proposed circuit completely eliminates the changes in the current and voltage of the stabilizer 3 as the load current changes and voltage U ex. . Therefore, in the proposed stabilizer, the change in the voltage of the OS (i.e., the instability of the voltage O g) is due to practically the input resistance of only one transistor 2 (the base-emitter junction of which is included in the comparison circuit of the reference voltage UQ of the Zener diode 3 with the part of the voltage removed from resistor 5 divider output voltage 5 and (b) will be significantly less than in the known.
С другой стороны, поскольку повышение стабильности в предлагаемой схеме достигаетс без увеличени числа каскадов усилени , т.е. без введени в контур обратной св зи стабилизатора дополнительных инерционных звеньев, устойчивость схемы сохран етс В1-.СОКОЙ.On the other hand, since the increase in stability in the proposed scheme is achieved without increasing the number of stages of amplification, i.e. without the introduction of an additional inertial unit in the feedback loop, the stability of the circuit is maintained at B1-SOC.
Стабилизатор напр жени в сравнении с прототипом принципиально обладает значительно более широкими возможност ми повышени стабильности Ug,b)xr поскольку позвол ет легко (простым выбором соотношени величин сопротивлений резисторов 9 и 10 на нижнем пределе неравенства {)) компенсировать изменение напр жени Ugc за счет увеличени изменени тока транзистора 7 относительно соответствующих изменений Эти1м обеспечиваетс противофазное изменение суммарного тока 1 и синфазное изменение тока опорного стабилитрона 3 относительно изменений результате (за счет динамического сопротивлени стабилитрона 3,. сравнимого по величине с входным сопротивлением транзистора 2) напр жение Uon будет измен тьс синфазно с током стабилитрона 3 и напр жением UQC , компенсиру изменение этого напр жени . При этом суммарное изменение напр жений Uof, и UQ , а следовательно , нестабильность U вь|х принципиально могут быть сделаны равными нулю. Эффект компенсации не зависит от режима работы стаб}1лнзатора (от тока нагрузки и входного напр жени ) и разброса параметров регули5 рующего транзистора 1, слабо зависит от температуры окружающей среды (поскольку компенсирующа св зь осу , ществл етс по изменению тока усили тельного транзистора 2 - самой непо0 средственной причине изменени напр жений Uac и Uofj , а следовательно tleuix благодар чему и. в этом случае обеспечиваетс сохранение устойчивости схемы.The voltage stabilizer in comparison with the prototype basically possesses significantly wider possibilities for increasing the stability of Ug, b) xr, since it allows easily (by simply choosing the ratio of the resistance values of resistors 9 and 10 at the lower limit of the inequality {) to compensate for the change in voltage Ugc by increasing changes in the current of the transistor 7 relative to the corresponding changes of Eti1m provides an antiphase change in the total current 1 and a in-phase change in the current of the reference Zener diode 3 in relation to changes As a result (due to the dynamic resistance of the Zener diode 3, comparable in magnitude with the input resistance of the transistor 2), the voltage Uon will change in phase with the current of Zener diode 3 and the voltage UQC, to compensate for the change in this voltage. In this case, the total change in voltages Uof, and UQ, and, consequently, the instability Ub | x can in principle be made equal to zero. The compensation effect does not depend on the operation mode of the stabilizer (on the load current and the input voltage) and on the variation of the parameters of the control transistor 1, it is only weakly dependent on the ambient temperature (since the compensating coupling axis exists by changing the current of the amplifying transistor 2 - the most immediate cause of the voltage changes is Uac and Uofj, and therefore tleuix, due to which, in this case, the stability of the circuit is maintained.
Предлагаемое изобретение позвол ет значительно улучшить, основные электрические параметры (стабильность и уровень переменной составл кщей выходного напр жени ) стабилизаторов напр жени с самозащитой от перегрузок (за счет устранени изменени тока и напр жени опорного стабилитрона при одном транзисторе в контуре сравнени стабилизатора ) ; создать достаточно стабильные и мощные источники посто нного напр жени , обладающие минимальными габаритами и весом (благодар тому, что повышение стабильности и нагрузочной способности стабилизаторов достигаетс без введени дополнительных каскадов усилени , т.е. с сохранением устойчивости без применени частотно-корректирунадих емкостных эле5 ментов).The present invention makes it possible to significantly improve the basic electrical parameters (stability and level of the variable component of the output voltage) of voltage regulators with self-protection against overloads (by eliminating the change in current and voltage of the reference zener diode with one transistor in the stabilizer comparison circuit); to create sufficiently stable and powerful sources of constant voltage with minimal dimensions and weight (due to the fact that an increase in stability and load capacity of stabilizers is achieved without introducing additional amplification stages, i.e., maintaining stability without using frequency-correcting capacitive elements) .