SU650066A1

SU650066A1 - Dc voltage stabilizer

Info

Publication number: SU650066A1
Application number: SU762347831A
Authority: SU
Inventors: Владимир Гурьевич Калинин; Валерий Петрович Коробочкин; Александр Иванович Пономаренко; Юрий Гурьевич Калинин
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1976-04-13
Publication date: 1979-02-28

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл иитани стабилизированным наир жением радиоэлектронных приборов и средств автоматики .The invention relates to electrical engineering and can be used for stabilizing the imitation of electronic devices and automation equipment.

Известен стабилизатор посто нного папр жени с самозащитой от перегрузок и короткого замыкани , содержащий регулирующий транзистор, один или несколько вспомогательных транзисторов различного типа проводимости, усилитель посто нного тока, источник эталонного напр жени и делители входного и выходного напр жени 1.A DC stabilizer with self-protection against overloads and short circuits is known, which contains a control transistor, one or several auxiliary transistors of various conductivity types, a DC amplifier, a reference voltage source, and input and output voltage divisors 1.

Наиболее близким к изобретению техническим рещением вл етс стабилизатор напр жени посто нного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состо щий из выходного транзистора, например , р-л-р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р-л-р типа , коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора , входного согласующего транзистора п-р-п типа, усилительный транзистор р-п-р типа, коллектор которого через резистор соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напр жени - с эмиттером выходного транзистора, и делитель напр жени 2.Closest to the invention, the technical solution is a DC voltage regulator, comprising a composite control transistor consisting of an output transistor, for example, a p-l-p type included in the negative stabilizer bus, an intermediate matching transistor-p-l-p type , the collector of which is connected through a resistor to the collector of an output transistor, an input matching transistor of a pn type, an amplifying transistor of a pnp type, the collector of which is connected via a resistor to the base of the input popping the transistor emitter through a reference voltage source - the emitter of the output transistor, and a voltage divider 2.

Недостатком известных стабилизаторов вл етс низкий коэффициент стабилизаПИИ .A disadvantage of the known stabilizers is the low stabilization factor.

Целью изобретени вл етс повыщение коэффпциепта стабилизации стабилизатора . Дл этого в стабилизатор напр жени The aim of the invention is to increase the stabilizer stabilization coefficient. To do this in voltage stabilizer

посто нного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состо щий из выходного транзистора, например, р-п-р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р-п-р типа, коллектор которого через резистор соедипен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора п-р-п типа, усилительный транзистор р-п-р типа,a direct current containing a composite regulating transistor consisting of an output transistor, for example, a pnp type included in the negative stabilizer bus, an intermediate matching transistor ppn type, the collector of which is connected to the collector of the output transistor through a resistor, input matching transistor pnp type amplifying transistor pnp type,

коллектор которого через резистор соединен с базой входного согласующего транзистора , эмиттер через источник опорного напр жени - с эмиттером выходного транзистора, и делитель напр лсени , в стабилпзатор введены три стабилизирующих каскада, при этом первый из них выполнен на полевом транзисторе с обратной св зью по току и включен между положительной шиной стабилизатора « промежуточнымthe collector of which is connected via a resistor to the base of the input matching transistor, the emitter through the voltage source to the emitter of the output transistor, and the voltage divider, three stabilizing stages are inserted into the stabilizer, the first of which is performed on the field-effect transistor with current feedback and is inserted between the positive stabilizer bus "intermediate

выводом источника опорного напр жени ,the reference voltage source,

состо щего из двух последовательно включенных стабилитронов, второй токостасилизирующий каскад выполнен на нолевом транзисторе с обратной св зью но току и включен меладу положительной тиной стабилизатора и эмиттером усилительного транзистора, база которого соедигшна с выходом делител напр жени , включенного в цепь истока полевого транзистора первого токостабилизируюш;его каскада, третий токостабилпзирующий каскад выполнен на бипол рном транзисторе п-р-п тина с резистором в цепи эмиттера и источником смещени на диоде и включен между коллектором промежуточного согласующего транзистора и базой входного согласуюндего трапзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером транзистора третьего токостабплизирующего каскада, причем база транзистора третьего токостабилизируюи1его каскада через ограпичительный резистор соединена с истоком полевого транзистора второго токостабилизирующего каскада.consisting of two series-connected Zener diodes, the second toktotasiliziruyuschy cascade is performed on a zero-current transistor with feedback but current and is switched on by a positive tin of the stabilizer and an emitter of the amplifying transistor, the base of which is connected to the output of the voltage divider connected to the source circuit of the field-effect transistor of the first current stabilizer; its cascade, the third tocostabilization cascade is made on a bipolar transistor p-ptin with a resistor in the emitter circuit and a source of bias on the diode and turn intermediate between the collector and base of transistor matching soglasuyundego trapzistora input, an emitter connected to the emitter of the third transistor tokostabpliziruyuschego cascade, wherein the third transistor tokostabiliziruyui1ego cascade ograpichitelny base through a resistor connected to the source of the second FET tokostabiliziruyuschego cascade.

Принципиальна электрическа схема стабилизатора напр жени посто нного тока представлена на чертеже.The principal electrical circuit of the DC voltage regulator is shown in the drawing.

Стабилизатор содержит состазноГ регулирующий транзистор, состо щий из выходного транзистора 1 р-п-р тина, включенного в о;р1щательную шину стабилизатора промежуточного согласующего транзистора р-л-р тина 2, коллектор которого через резистор 3 соединен с коллектором транзистора 1, входного сог.ласуюидего транзистора 4 л-р-п типа, усилительный транзистор 5 р-п-р типа, коллектор которого соедпнен с базой входного согласующего транзистора 4, эмиттер через источник опорного напр жени на стабилитронах 6, 7 (диодах) - с эмнттером выходного транзистора 1, а база - с выходов. делител выходного напр жени на резнеторе 8, включенном в цепь «стока нолевого транзистора 9 первого токостабилизирующего каекада, сток которого соединен с промежуточным выходом источника опорного напр жени , а затвор - с общей шиной , второй токостабилизирующий каскад на полевом транзисторе 10, затвор которого соединен с общей шпной, сток - с амиттером усилительного транзистора 5, а исток через резистор И с общей щиной, н через органичительный резистор 12 - с базой транзистора 13 л-р-л типа третьего токостабилизирующего каскада, эмиттер которого соединен с эмиттером входного согласующего транзистора 4 и через резистор 14 - с коллектором промежуточного согласующего транзистора 2 и с выходом источника смещени на диоде 15, включенном между базой транзпстора 13 и коллектором транзистора 2, кнопку 16 отключени нагрузки, полевой транзистор 17, включенный между эмиттером трапзистора 1 и базой транзистора 2.The stabilizer contains a solenoid regulating transistor consisting of an output transistor 1 pn pt, included in a p; p1 erasing bus stabilizer intermediate matching transistor pnl-pt 2, whose collector through a resistor 3 is connected to the collector of transistor 1, the input co .since of transistor 4 l-p-p type, amplifying transistor 5 p-p-p type, the collector of which is connected to the base of the input matching transistor 4, emitter through the source of the reference voltage on the zener diodes 6, 7 (diodes) - with the output transmitter Zistor 1, and the base - from the outputs. the output voltage divider on the chopper 8, connected to the "drain circuit of the zero transistor 9 of the first tokostabilizing caecad, the drain of which is connected to the intermediate output of the reference voltage source, and the gate with a common bus, the second current stabilizing cascade on the field-effect transistor 10, the gate of which is connected to common sleep, drain - with the amp amp amplifier transistor 5, and the source through the resistor And with a common length, n through the terminating resistor 12 - with the base of the transistor 13 l-pl type of the third current-stabilizing cascade, emitter to connected to the emitter of the input matching transistor 4 and through a resistor 14 to the collector of the intermediate matching transistor 2 and to the output of a bias source on a diode 15 connected between the base of the transistor 13 and the collector of the transistor 2, a field-effect transistor 17 connected between the emitter the trapsistor 1 and the base of the transistor 2.

Стабилизатор иа1пр жени посто нного тока работает следуюн им образом.The DC stabilizer works in the following way.

После включени входного напр жени нагрузка кратковременно отключаетс сAfter switching on the input voltage, the load is momentarily disconnected from

помощью кнопки 16 и на выходе стабплизатора по вл етс напр жение, величина которого может регулироватьс резистором 8. Пзмененпе величины выходного напр женн передаетс через опорные диоды 6,using the button 16 and a voltage appears at the output of the stabilizer, the value of which can be regulated by a resistor 8. The replacement voltage of the output voltage is transmitted through the reference diodes 6,

7 (стабилитроны) в эмиттер усилительного транзистора 5, усиливаетс им, а также транзисторами 13, 4 и в противофазе подаетс в базовую пень транзистора 4, восстанавлива заданное значение выходного напр жени . С «змеиением тока нагрузки ианр жение , нропорциональное его величине, снимаетс с токоизмерительного резистора7 (zener diodes) into the emitter of the amplifier transistor 5, is amplified by it, as well as by the transistors 13, 4, and in antiphase is fed to the base stump of the transistor 4, restoring the set value of the output voltage. With the serpentine load current, the magnitude, proportional to its magnitude, is removed from the current-carrying resistor.

3и подаетс через диод 15, делитель на резисторах И, 12, в исток транзистора 10,3 and is fed through diode 15, a divider across resistors I, 12, to the source of transistor 10,

затем усиленное транзисторами 10, 5, 13,then amplified by transistors 10, 5, 13,

4напр жение в противофазе подаетс на управл ющий электрод транзистора 2 регулирующего элемента, компенсиру изменение выходного нанр жени , обуслозленное изменением тока нагрузки.4, the antiphase voltage is applied to the control electrode of the transistor 2 of the regulating element, compensating for a change in the output voltage caused by a change in the load current.

Выходное напр лсение стабилизатора посто нного тока, iiaj.cHHe наир жени па токоизмерительиом резисторе 3, вследствие увеличени тока нагрузки, не будет близКИМ к разности входного п выходного нанр жени . При дальнейшем снижении сопротивлени нагрузки выходное сопротивление стабилизатора сильно увеличиваетс , поскольку транзисторы регулирующегоThe output voltage of the dc stabilizer, iiaj.cHHe, is calculated by measuring the resistor 3, due to an increase in the load current, will not be close to the difference of the input and output voltage. With a further decrease in the load resistance, the output resistance of the stabilizer is greatly increased, since the transistors

элемента близки к состо нию насыщени , выходное напр жение стабилизатора начинает уменьшатьс , а ток нагрузки измен етс незначительно. После снижени величины выходного напр жени меньше суммариого напр жени стабилизации опорных диодов 6, 7 ток через последние, а также через токостабилизирующий каскад на транзисторе 9 резко падает, транзисторthe cell is close to saturation, the output voltage of the stabilizer begins to decrease, and the load current varies slightly. After reducing the value of the output voltage less than the sum of the voltage of the stabilization of the reference diodes 6, 7, the current through the latter and also through the current stabilizing cascade on the transistor 9 drops sharply, the transistor

5закрываетс , закрыва транзисторы 13, 4, 2, 1 и стабилизатор переходит во второе5 closes, closing the transistors 13, 4, 2, 1 and the stabilizer goes to the second

устойчивое закрытое состо ние.stable closed state.

В этом состо нии транзистор 5 заперт, так как база его подключена к выходу стабнлизатора через большое сопротивление опорного диода, а к общей шине стабилизатора через много меньщее сопротивление резистора 8. Кроме того, в режиме короткого замыкани переходы эмиттер- база транзисторов 2 и 4 шунтируютс соответственно транзисторами 17 и 13. Дл перевода устройства в рабочее состо ние необходимо кратковременно отключить нагрззку с помощью кнопки 16 или через резистор и нормально разомкнутую кнопкуIn this state, the transistor 5 is locked because its base is connected to the output of the stabilizer through a large resistance of the reference diode, and to the common bus of the stabilizer through a much lower resistance of the resistor 8. In addition, in the short-circuit mode, the emitter-base transitions of the transistors 2 and 4 are shunted respectively, transistors 17 and 13. To bring the device into a working state, it is necessary to momentarily disconnect the load using the button 16 or through a resistor and a normally open button

кратковременно подать входное напр жение на выход стабилизатора.briefly apply the input voltage to the output of the stabilizer.

Таким образом, в предлагаемом устройстве включение в эмиттер усилительного транзистора 5 токостабнлизирующего каскада па пол рном транзисторе 10, соеди5 ценного истоком с делителем входного нанр жени , а стоком - через последовательно включенные опорные диоды с выходом стаоилизатора дает возможность исключить вли ние величины выходного5 напр жени на величину тока опорных диодов и одновременно уменьшить зависимость выходного напр жени от величины тока нагрузки на рабочем участке нагрузочной характеристики, расширить диапа-ю зон регулировки выходного напр жени , повысить коэффициент стабилизации, онизить выходное сопротивление и одновременно эффективно подавить лульсации входного Напр жени . Применение регу-15 лируемото источника опорного напр жени на -пол рном транзисторе, подключенного через опорный диод к выходу стабилизатора , также способствует расширению пределов плавной регулировки величины выход-20 ного напр жени и защите стабилизатора от лерегрузок и коротких замыканий, питание коллектора транзистора 5 от транзистора противоположного типа Проводимости 13, выполн ющего функции стабилиза-25 тора тока и динамической нагрузки, устран ет дестабилизирующее вли ние источника входного напр жени на усилитель ошибки, а эмиттерна св зь транзистора 13 с транзистором 4 через резистор 14 опо-39 собствует снижению величины тока короткого замыкани и выходного сопротивлени . Повышению коэффициента усилени и снижению величины тока короткого замыкани способствует также транзистор 17.35 Смещение входной характеристики усилительного транзистора, обусловленное изменением температуры, может бытьвзначительной степени скомиенсировано путем выбора режима работы пол рных транзис-40 торов 9, 10, поскольку температурный коэффициент тока стока последних определ етс положением рабочей точки на стокозатворной характеристике и в области малых напр жений исток-затвор имеет45 знак, противоположный температурному дрейфу усилительного транзистора. Стабилизатор прост в настройке, некритичен к параметрам составл ющих его элементов , легко обеспечивает коэффициент50 стабилизации и коэффициент подавлени пульсаций, равный нескольким тыс чам. при выходном сопротивлении, близком к нулю и токе короткого замыкани несколько миллиампер, может быть использован55 в качестве источника питани электронных устройств и полезен при проектировании б стабилизаторов в интегральном исполненнн . Ф о р м у л а и з о б р е т е н н г j f Стабилизатор напр жени посто нного тока, содержащий составной регулирующий транзистор, состо щий из выходного транзистора , например, р-п-р типа, включенного в отрицательную шину стабилизатора, промежуточного согласующего транзистора р-п-р типа, коллектор которого через резистор соединен с коллектором выходного транзистора, входного согласующего транзистора п-р-п типа, усилительный транзистор типа, коллектор которого соединен с базой входного согласующего транзистора, эмиттер через источник опорного напр жени - с эмиттером выходного транзистора и делитель напр жени , отличающийс тем, что, с целью повышени коэффициента стабилизации, в стабилизатор «ведены три токостабилизирующих каскада, лри этом первый из них выполнен на полевом транзисторе с обратной св зью по току и включен между положительной шиной стабилизатора и промежуточным выходом источника опорного напр жени , состо щего из двух последовательно включенных стабилитронов, второй токостабилизирующий каскад выполнен на полевом транзисторе с обратной св зью ло току « включен между положительной шиной стабилизатора и эмиттером усилительного транзистора, база которого соединена с выходом делител напр жени , включенного в цепь истока полевого транзистора иервого токостабилизирующего каскада, третий токостабилизирующий «аскад выполнен на бипол рном транзисторе п-р-п типа с резистором в цепи эмиттера и источником смещени на диоде и включен между коллектором :промежуточного согласующего транзистора и базой входного согласующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером транзистора третьего токостабилизирующего каскада , причем база транзистора третьего токостабилизирующего каскада через ограничительный резистор соединена с истоком полевого транзистора второго токостабилизирующего каскада, Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе i. Авторское свидетельство СССР № 497569, кл. G 05F 1/58, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 475610, кл. G 05F 1/58, 1975.Thus, in the proposed device, the inclusion in the emitter of an amplifying transistor 5 of a current-to-capacitance cascade by a polar transistor 10, connected to a source with an input voltage divider, and the drain through successively connected reference diodes with an output of a stabilizer, makes it possible to eliminate the effect of output voltage5 the magnitude of the current of the reference diodes and at the same time reduce the dependence of the output voltage on the magnitude of the load current in the working section of the load characteristic, extend the range of adjust the output voltage boost ratio stabilization onizit output impedance and simultaneously effectively suppress lulsatsii input voltage. The use of regul-15 to power a reference voltage source on an п-pole transistor connected through a reference diode to the output of the stabilizer also helps to expand the limits of the smooth adjustment of the output voltage-20 volt and protect the stabilizer against leftorage and short circuits, a transistor of the opposite conductivity type 13, which serves as a current stabilizer and dynamic load, eliminates the destabilizing effect of the input voltage source on the error amplifier, and the emitter connection of the transistor 13 with the transistor 4 through the resistor 14 supports the reduction of the short circuit current and the output resistance. The transistor 17.35 also contributes to increasing the gain and reducing the magnitude of the short-circuit current. The input characteristic of the amplifying transistor is offset by a change in temperature by choosing the operating mode of polar transistors 9, 10, since the temperature coefficient of the drain current of the latter is determined by the position the operating point on the stockpile characteristic and in the region of low voltages the source-gate45 has the opposite sign to the temperature yfu amplifying transistor. The stabilizer is easy to set up, is not critical to the parameters of its constituent elements, easily provides a stabilization factor50 and a ripple suppression factor of several thousand. with an output resistance close to zero and a short-circuit current of a few milliamperes, 55 can be used as a source of power for electronic devices and is useful in the design of stabilizers in the integrated circuit. Fo rmu l and h o f a n n g jf A DC voltage regulator containing an integral regulating transistor consisting of an output transistor, for example, a pnp type included in the negative bus stabilizer, intermediate matching transistor pnp-type, whose collector through a resistor is connected to the collector of the output transistor, input matching transistor nnp-type, an amplifying transistor of the type, the collector of which is connected to the base of the input matching transistor, emitter through the source reference a voltage with an emitter of the output transistor and a voltage divider, characterized in that, in order to increase the stabilization factor, three current-stabilizing stages are inserted in the stabilizer, the first of which is current-feedback and connected between a positive stabilizer bus and an intermediate output of a voltage source, consisting of two series-connected zener diodes, the second current stabilizing cascade is performed on a field-effect transistor with feedback, a current in the “connected between the positive stabilizer bus and the emitter of the amplifying transistor, the base of which is connected to the output of the voltage divider connected to the source circuit of the field-effect transistor of the first current-stabilizing stage, the third current-stabilizing ascade is made on a bipolar transistor of the pn type with a resistor in the circuit the emitter and the bias source on the diode and is connected between the collector: the intermediate matching transistor and the base of the input matching transistor, the emitter of which is connected to the emitter of the transistor The third current stabilizing stage, the base of the third current stabilizing stage transistor being connected via a limiting resistor to the source of the field effect transistor of the second current stabilizing stage, Information sources taken into account during the examination i. USSR Author's Certificate number 497569, cl. G 05F 1/58, 1975. 2. USSR Copyright Certificate No. 475610, cl. G 05F 1/58, 1975.