SU890381A1 - Стабилизатор посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания аппаратуры стабилизированным током.

Известен стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий т^Йнзис-⁵ тор, резисторный датчик тока, опорный стабилитрон, компенсирующий резистор II] .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является стабилизатор постоянного тока, содержащий два регулирующих транзистора разного типа проводимости, два источника опорного напряжения, два резисторных датчика тока, первую компенсирующую цепь, при этом эмиттеры транзисторов подключены к входному и выходному выводам через датчикитока.и соединены с первой компенсирующей цепью, база одного транзистора соединена с коллектором другого транзистора и через источник опорного напряжения подключена к соответствующему входному и выходному выводу [2] .

Недостатками известных устройств являются низкая стабильность выходного тока и значительная мощность рассеяния на регулирующем транзисторе при перегрузках, что снижает КПД стабилизатора.

Цель изобретения - повышение коэффициента стабилизации и повышение КПД путем уменьшения мощности рассеяния на регулирующем транзисторе.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного тока введена вторая компенсирующая цепь, состоящая из резистора и включенная между входным и выходным выводами.

При этом первая компенсирующая цепь может быть выполнена на двух резисторах, которые шунтируют коллекторноэмйттерные переходы соответствующих транзистора с источником опорного напряжения.

Для повышения температурной стабильности стабилизатора следует создать тепловой контакт между источником опорного напряжения и регулирующим транзистором.

Для расширения пределов регулировки выходного напряжения стабилизатора следует регулирующий транзистор выполнить из несколько последовательно соединенных транзисторов, базы кото- ι рых через диодно-резистивные цепи соединяются с дополнительным источником напряжения, другой вывод которого подключается к точке соединения источника опорного напряжения с базой ι регулирующего транзистора.

, На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема стабилизатора постоянного тока,' на фиг. 2 - электрическая схема стабилизатора с одним регулирующим транзистором, состоя- ² щим из нескольких последовательно соединенных транзисторов.

Стабилизатор постоянного тока (фиг. 1) содержит регулирующие транзисторы 1 и 2, эмиттеры которых через резисторные датчики тока 3 и 4 подключены к входному 5 и выходному 6 выводам, базы транзисторов 1 и 2 .соединены с коллекторами транзисторов 2 и 1 и через источники опорного напря- ³ жения 7 и 8 соединены с входным 5 и выходным 6 выводами. Первая компенсирующая цепь выполнена в виде резистора 9 и включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, вторая компенси- ³ рующая цепь выполнена на резисторе 10 · и включена между выводами 5 и 6. Первая компенсирующая цепь может быть выполнена на двух резисторах 11 и 12, которые включаются соответственно 4 между эмиттером транзистора 1 (2) и выводом 6(5) стабилизатора. Запуск стабилизатора может осуществляться с помощью цепочки, состоящей из резистора 13 .и ключа 14 и включенной 4 между базой транзистора 1 и общим выводом 15 стабилизатора. Нагрузка включается между выводами 6 и 15, а источник питания - между выводами 5 и 15. J

Регулирующий транзистор стабилизатора состоит из четырех последовательно соединенных транзисторов 1, 16-18, базы которых через резисторы 19“24 и диоды 25-27 подключены к дополни- j тельному источнику напряжения на стабилитроне 28, подключенным к базе транзистора 1. Ток смещения стабилитрона 28 задается резистором 29 от основного источника питания. Резистор 30 используется для осуществления дополнительной компенсации по входному j напряжению питания. Второй компенсирующий резистор 10 предназначен для компенсации уменьшения выходного тока при увеличении питающего напряжения от действия первой компенсирую0 щей отрицательной связи через резистор 9 (или через резисторы 11 и 12).

Стабилизатор постоянного тока (фиг. 1) работает следующим образом. После запуска стабилизатора ре5 зистор 13 отключается ключом 14. Ток транзисторов 1 и 2 определяется источником опорного напряжения 7 и 8 и резисторами 3 и 4. При. увеличении питающего напряжения растет напряжение '0 на регулирующих транзисторах 1 и 2, на резисторах 9 и 10. В связи с тем, что напряжение на резисторах 3 и 4 от тока через резистор 9 изменяется линейно, а ток транзисторов 1 и 2 от 5 этого напряжения изменяется нелинейно за счет нелинейности входной характеристики транзистора, то ток нагрузки при отсутствии резистора 10 и при увеличении напряжения сначала увеличивается, а в конце диапазона уменьшается. Ток через резистор 10 увеличивается линейно с ростом напряжения. Соответствующим выбором резисторов 9 и 10 можно скомпенсировать уменьшение тока нагрузки в конце рабочего диапазона изменения питающего напряжения и тем самым в несколько раз повысить стабильность выходного тока. Одновременно введение резистора 10 снижает мощность рассеяния на регулирующих транзисторах 1 и 2 и увеличивает температурную стабильность тока нагрузки. При коротком замыкании в нагрузке регулирующие транзисторы закрываются.

Создание теплового контакта между источниками опорного напряжения на диодах 7 и 8 и транзисторами 1 и 2 · позволяет снизить дополнительную него стабильность выходного тока за счет разогрева транзисторов. Уменьшение напряжения база-эмиттер транзисторов 1 и 2 от разогрева транзисторов компенсируется уменьшением напряжения источников опорного напряжения 7 и 8. · >

Работа стабилизатора тока (фиг. 2) аналогична рассмотренной.

Следует отметить работу самого регулирующего транзистора. При минимальном входном напряжении все тран- зисторы.1, 16-18 полностью открыты. Ток управления транзисторами .16-18 в основном обеспечивается от опорного стабилитрона 28 через развязывающие диоды 25~27 и токозадающие резисторы 23 и 24. При максимальном напряжении питания и минимальном сопротивлении 1® нагрузки напряжения на транзисторах 1, 16-18 определяются выравнивающим делителем напряжения на резисторах 19 22. Данное выполнение регулирующего элемента позволяет расширить диапа- is зон изменения напряжения в сторону меньших значений.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к стабилизированным источникам питани  и может быть использовано дл  питани  аппаратуры стабилизированным током. Известен стабилизатор посто нного тока, содержащий регулирующий трЙнзис тор, резисторный датчик тока, опорный стабилитрон, компенсирующий резистор Щ . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  стабилизатор посто нного тока, содержащий два регулирующих транзистора разного типа проводимости, два источника опорного напр жени , два резисторных датчика тока, первую компенсирующую цепь, при этом эмиттеры транзисторов подключены к входному и выходному выводам через датчикитока.и соединены с первой компенсирующей цепью, бэза одного транзистора соединена с коллектором другого транзистора и через источник опорного напр жени  подключена К соответствуюи ему входному и выходному вы йоду 2 . Недостатками известных устройств  вл ютс  низка  стабильность выходного тока и значительна  мощность рассе ни  на регулирующем транзисторе при перегрузках, что снижает КПД стабилизатора . Цель изобретени  - повышение коэффициента стабилизации и повышение КПД путем уменьшени  мощности рассе ни  на регулирующем транзисторе. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизатор посто нного тока введена втора  компенсирующа  цепь, состо ща  из резистора и включенна  между входным и выходным выводами. При этом перва  компенсирующа  цепь может быть выполнена на двух резисторах , которые шунтируют коллекторноэмИттерные переходы соответствующих транзистора с источником опорного напр жени . Дл  повышени  температурной стабильности стабилизатора следует соэдать тепловой контакт между источником опорного напр жени  и регулирующим транзистором. Дл  расширени  пределов регулировки выходного напр жени  етабилизатора следует регулирующий транзистор выполнить из несколько последовательно соединенных транзисторов, базы которых через диодно-резистивные цепи соедин ютс  с дополнительным источником напр жени , другой вывод которого подключаетс  к точке соединени  источника опорного напр жени  с базой регулирующего транзистора. На фиг. 1 изображена принципиальна  электрическа  схема стабилизатора посто нного тока, на фиг. 2 - электрическа  схема стабилизатора с одним регулирующим транзистором, состо  щим из нескольких последовательно сое диненных транзисторов. Стабилизатор посто нного тока (фиг. 1) содержит регулирующие транзисторы 1 и 2, эмиттеры которых через резисторные датчики тока 3 и t подключены к входному 5 и выходному 6 выводам, базы транзисторов 1 и 2 .сое динены с коллекторами транзисторов 2 и 1 и через источники опорного напр  жени  7 и 8 соединены с входным 5 и выходным 6 выводами. Перва  компенсирующа  цепь выполнена в виде резис тора 9 и включена между эмиттерами транзисторов 1 и 2, втора  компенсирующа  цепь выполнена на резисторе 1 и включена между выводами 5 и 6. Пер ва  компенсирующа  цепь может быть выполнена на двух резисторах 11 и 12 которые включаютс  соответственно между эмиттером транзистора 1(2) и выводом 6(5) стабилизатора. Запуск стабилизатора может осуществл тьс  с помощью цепочки, состо щей из рез стора 13 .и ключа Н и включенной между базой транзистора 1 и общим выводом 15 стабилизатора. Нагрузка включаетс  между выводами 6 и 15, а источник питани  - между выводами 5 Регулирующий транзистор стабилиза тора состоит из четырех последовател но соединенных транзисторов 1, 16-18 базы которых через резисторы 19-2t и диоды 25-27 подключены к дополнительному источнику напр жени  на ста билитроне 28, подключенным к базе транзистора 1. Ток смещени  стабили14 трона 28 задаетс  резистором 29 от основного источника питани . Резистор 30 используетс  дл  осуществлени  дополнительной компенсации по входному напр жению питани . Второй компенсирующий резистор 10 предназначен дл  компенсации уменьшени  выходного тока при увеличении питающего напр жени  от действи  первой компенсирующей отрицательной св зи через резистор 9 (или через резисторы 11 и 12). Стабилизатор посто нного тока (фиг. 1) работает следующим образом. После запуска стабилизатора резистор 13 отключаетс  ключом 14. Ток транзисторов 1 и 2 определ етс  источником опорного напр жени  7 и 8 и резисторами 3 и i. При. увеличении питающего напр жени  растет напр жение на регулирующих транзисторах 1 и 2, на резисторах 9 и 10. В св зи с тем, что напр жение на резисторах 3 и от тока через резистор 9 измен етс  линейно , а ток транзисторов 1 и 2 от этого напр жени  измен етс  нелинейно за счет нелинейности входной характеристики транзистора, то ток нагрузки при отсутствии резистора 10 и при увеличении напр жени  сначала увеличиваетс , а в конце диапазона уменьшаетс . Ток через резистор 10 увеличиваетс  линейно с ростом напр жени . Соответствующим выбором резисторов 9 и 10 можно скомпенсировать уменьшение тока нагрузки в конце рабочего диапазона изменени  питающего напр жени  и тем самым в несколько раз повысить стабильность выходного тока. Одновременно введение резистора 10 снижает мощность рассе ни  на регулирующих транзисторах 1 и 2 и увеличивает температурную стабильность тока нагрузки. При коротком замыкании в нагрузке регулирующие транзисторы закрываютс . Создание теплового контакта между источниками опорного напр жени  на диодах 7 и 8 и транзисторами 1 и 2 позвол ет снизить дополнительную нестабильность выходного тока за счет разогрева транзисторов. Уменьшение напр жени  база-эмиттер транзисторов 1 и 2 от разогрева транзисторов компенсируетс  уменьшением напр жени  источников опорного напр жени  7 и В. . Работа стабилизатора тока (фиг. 2) аналогична рассмотренной. 5 Следует отметить работу самого ре гулирующего транзистора. При минимальном входном напр жении все транзисторы .1, 16-18 полностью открыты. Ток управлени  транзисторами .16-18 в основном обеспечиваетс  от опорного стабилитрона 28 через разв зывающие диоды 25-27 и токозадающие резисторы 23 и 2, При максимальном напр жении питани  и минимальном сопротивлении нагрузки напр жени  на транзисторах 16-18 определ ютс  выравнивающим делителем напр жени  на резисторах 19 22. Данное выполнение регулирующего элемента позвол ет расширить диапазон изменени  напр жени  в сторону меньших значений. Формула изобретени  1. Стабилизатор посто нногЬ тока, содержащий два регулирующих транзистора разного типа проводимости, два источника опорного напр жени , два резисторных датчика тока и первую компенсирующую цепь, при этом эмиттеры транзисторов подключены к входн му и выходному выводам через датчики тока и соединены с первой компенсиру щей цепью, база одного транзистора ч соединена с коллектором другого тран зистора ; и через источник опорного напр жени  подключена к соответствую щему входному или выходному выводу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД путем уменьшени  0,5 0-уЧ Нг 1 МОЩНОСТИ рассе ни  на регулирующих транзисторах и повышени  коэффициента стабилизации, в него введена втора  резисторна  компенсирующа  цепь, включенна  между входным и выходным выводами. 2.Стабилизатор по п. 1, отличающийс  тем, что перва  компенсирующа  цепь состоит из двух резисторов , шунтирующих коллекторноэмиттерный переход соответствующих транзистора и источника опорного напр жени . 3.Стабилизатор по п. 1, отличающийс  тем, мто источники опорного напр жени  имеют тепловой контакт с соответствующим регулирующим транзистором. k. Стабилизатор по п. 1, отличающийс  тем, что регулирующий транзистор состоит из нескольких последовательно соединенных транзисторов , базы которых через диодно резисторные цепи подключены к дополнительному источнику напр жени , другой вывод которого подключен к точке соединени  источника опорного напр жени  с базой регулирующего транзистора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1.AsTopcKde свидетельство СССР № 153307, кл. G 05 F 1/56, 196t.
2. 2.Курносов А.И. Двухполюсные стабилизаторы тока. М., Электроника, 19б9, с. 13, рис. 9.

   У

   Фиг.2