UA112444C2

UA112444C2 - Стабілізатор струму

Info

Publication number: UA112444C2
Application number: UAA201401022A
Authority: UA
Inventors: Дейв Банністер
Original assignee: Еккьюрік Лтд
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2016-09-12
Also published as: AP2013007332A0; MY164849A; WO2013005002A1; HRP20150394T1; BR112014000125B1; MA35255B1; EP2729861A1; BR112014000125A2; SMT201500101B; ES2534415T3; CU20130169A7; CN103635866B; KR20140039296A; CO6930317A2; GB2492551A; CA2840369A1; ECSP14013194A; GB201111359D0; RS53949B1; GB2492630B

Abstract

В даній заявці описаний стабілізатор струму для надання стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги. Стабілізатор струму містить схему стабілізатора напруги, яка призначена для подачі стабілізованої напруги, яка містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів.

Description

Даний винахід відноситься до пристрою стабілізації струму. Зокрема, даний винахід відноситься до стабілізатора струму, що підходить для подачі струму збудження на пристрої, такі як світловипромінюючі діоди (ГЕС), і інші пристрої, які є чутливими до коливань струму.

Зниження вартості й безперервне покращення у функціонуванні ГЕО призвело до їхнього підвищеного застосування в останні роки. Вони широко використовуються, наприклад, у якості елементів освітлення в застосуваннях для підсвічування, наприклад, для підсвічування рідкокристалічних дисплеїв (СО). Підсвічування даного типу використовується для надання рівномірного й постійного освітлення ряду елементів І СО, які складають дисплей. Також ГЕО зазвичай використовуються в інших застосуваннях, наприклад, в освітлювальних установках, індикаторах стану та дисплеях на різній апаратурі й устаткуванні. У межах даних застосувань

ГЕО зазвичай розміщуються у вигляді послідовно з'єднаних рядів і забезпечуються в основному постійним струмом за допомогою задавальної схеми постійного струму. Отже, дані задавальні схеми включають засіб стабілізації струму.

Добре відомо, що зміни струму збудження, що подається на ГЕО або ланцюжок ГЕО, що утворюють частину освітлювальної системи, можуть несприятливо впливати на продуктивність системи. Наприклад, при освітленні великого масштабу або застосуваннях у світлових покажчиках нестабільність струму збудження може призвести до відповідної нестабільності споживаного живлення. Дані нестабільності зазвичай є небажаними в контексті світлотехніки, що поставляється на ринок, виходячи з енергозбереження. До того ж у деяких застосуваннях, що вимагають, наприклад, змішування червоного-зеленого-синього (КОВ) кольорів, зміни струму можуть призвести до змін колірних властивостей освітленої платформи, такої як вивіска.

Крім того, строк експлуатації ГЕО або з'єднаного послідовно ланцюжка ГЕО залежить від температури переходу кожного ГЕО, яка у свою чергу частково залежить від струму, що проходить через ГЕО або кожний ГЕО. Отже, точне керування струмом ГЕО може призвести до покращення можливості прогнозування строку експлуатації ГЕО. Також відомо, що зміни струму, що подається драйвером ГЕО, можуть виникнути в результаті змін властивостей деталей внаслідок виробничих змін або в результаті змін температури. Інші вимоги до продуктивності драйверів ГЕО для освітлювальних систем відносяться до надійності драйвера. Це зазвичай виражається за допомогою використання показника під назвою середній наробіток на відмову

Зо (МТВЕ). Для зазначеного електронного блоку, що використовує загальноприйняті деталі, даний показник може бути легко обчислений за умови, що відомі електростатичні й термічні навантаження, прикладені до кожної деталі в період експлуатації. Внаслідок комбінації деталей, що використовуються зазвичай в традиційних так званих перемикних драйверах ГЕО, які містять перемикальні канальні польові уніполярні МОН-транзистори (МОЗЕЕТ) і електролітичні конденсатори, обидва з яких, як відомо, мають обмеження щодо строків довгочасної надійності, накладаються відповідні обмеження на МТВЕ даних драйверів. З іншого боку, драйвери, що використовують лінійні засоби стабілізації струму замість засобів, що перемикаються, звичайно страждають від зазначених раніше змін струму.

Отже, украй бажано, щоб ГЕО або ланцюжок ГЕО живився в основному постійним струмом збудження. Зокрема, бажано, щоб в основному постійний струм збудження вироблявся з використанням електронних блоків з високим МТВЕ, які використовують високонадійні деталі, такі як біполярні транзистори, і уникають або, щонайменше, обмежують потребу в електролітичних конденсаторах. У випадку перемикних драйверів ГЕО, де функція стабілізації струму надається формою сигналу перемикальної напруги, яка успішно заряджає й розряджає елемент схеми, такий як котушка індуктивності, при цьому даний розряд має місце в ланцюжку

ГЕО, в основному постійний струм може бути вироблений усередині ланцюжка ГЕО. Струм, який передається перемикним драйвером на ланцюжок ГЕО, залежить від ряду факторів, що включають співвідношення часу, протягом якого перемикальна напруга перебуває в стані "ВКЛЮЧЕНО", під час якого здійснюється доставка заряду в ланцюжок ТЕО (дане співвідношення розглядається як робочий цикл форми перемикального сигналу). Однак даний процес перемикання призводить до генерування сигналів електромагнітної перешкоди (ЕМІ), які вимагають використання фільтруючих ЕМІ конструкцій, які у свою чергу використовують електролітичні конденсатори. Отже, з погляду прагнення до максимізації МТВЕ драйвера, може бути переважним створення драйвера ГЕО постійного струму на основі схеми стабілізації струму, яка не використовує ніяких елементів перемикання, за умови, що буде збережена точність струму, включаючи стабільність струму залежно від температури. Даний винахід пов'язаний з основною метою надання стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги для надання стабільного або в основному постійного струму збудження для подачі на пристрої освітлення, такі як ГЕО, або інші пристрої, на які несприятливо впливають коливання струму або 60 які чутливі до них. Переважні варіанти здійснення даного винаходу намагаються досягти даної мети переважно без використання перемикної схеми у стабілізаторі струму, таким чином, сприяючи підвищенню довгочасної надійності стабілізатора, а також зниженню або усуненню необхідності застосування електролітичних конденсаторів у драйвері ГЕО на основі стабілізатора, таким чином також підвищуючи довгочасну надійність драйвера ГЕО.

Відомі пристрої або схеми стабілізації струму, які намагаються надати струм на ГЕО або ланцюжок ГЕО, який стабілізується або є в основному постійним по відношенню до напруги живлення. Так звані "стабілізатори постійного струму" можуть бути реалізовані в топологіях із двома або трьома виводами. На фіг. Та зображений варіант стабілізатора із двома виводами, а на фіг. 165 зображений стабілізатор струму із трьома виводами.

Однак навіть із використанням пристрою стабілізації струму зміни струму збудження, що подається на ланцюжок ГЕО, усе ще можуть виникати з ряду причин. Виробничі відхилення, тобто зміни у виробничому допуску елементів схеми, що визначають струм, є однією з основних причин виникнення змін струму збудження/живлення ГЕО. Зміни також виникають внаслідок "температурного коефіцієнта" схеми стабілізатора струму, тобто внаслідок залежності характеристик стабілізатора відносно температури навколишнього середовища або температури переходу.

Як буде ясно з наступного обговорення відносно раніше розглянутих стабілізаторів постійного струму існує ряд недоліків, пов'язаних з відомим рівнем техніки.

На фіг. 2 зображена схема типового стабілізатора струму із треома виводами, який використовується для збудження ланцюжка ГЕО (також наведена в патенті О52010/0277091 -

Вгієда та ін.). Мінімальна "напруга падіння" на стабілізаторі струму відповідно до схеми, зображеної на фіг. 2, дорівнює приблизно 1,3 В, що дорівнює двом падінням напруги (уре) база- емітер (на транзисторах О1 і 02). Одне з даних "падінь мре", а саме падіння на переході база- емітер 01, виникає на КІ, приводячи до струму, що проходить через КІ, який дорівнює мре1/К1. За умови, що 02 отримує незначний струм бази, струм, що проходить через ГЕО, також дорівнює мре1/К1, де мре1 - це напруга база-емітер на транзисторі 01. Таким чином, внаслідок властивої температурної залежності мре, пов'язана з температурою зміна струму

ГЕО, що виражається в якості частини номінального струму ГЕО, задається наступним рівнянням:

Зо ТС - (біс єр/6Т) Лі єю - (бмре1/61Т) /иреї пот рівняння 1

Де мреїлот є номінальним значенням муре1 при стандартній температурі (300 К). На схемі, яка зображена на фіг. 2, мреїлот дорівнює приблизно 0,6 В, а буибе1/бї при дуже гарному інженерному наближенні дорівнює -2 мВ/К. Отже, найбільш низьке досяжне значення температурного коефіцієнта ТС для даної схеми дорівнює 0,0033 К" (- 0,33 95 на Кельвін або - 3,300 часток на мільйон на Кельвін). Струми, зображені для даного "стандартного рішення" у таблиці 1 Вгіеда та ін., вказують на зміну, що дорівнює -0,35 95 на Кельвін. Дане значення ТС призводить до струму, що подається на ряд ГЕО, який варіює в межах -/- 9,25 95 відносно діапазону температур в х/- 55 Кельвінів.

Рішення, що запропоноване Вгієда та ін., страждає від температурного коефіцієнта ТС, рівного 0,0650 Фо на Кельвін (- 650 часток на мільйон/К). Це призводить до зміни струму ГЕО на - /- 3,695 на чя/- 55 Кельвін. Дана зміна робить рішення Вгівєда непридатним для багатьох застосувань, для яких коливання температури навколишнього середовища є очікуваними й оптичний вихід відносно світлового потоку й/або хроматичних індексів блоку ГЕО повинен залишатися в основному постійним.

Отже, на закінчення, незважаючи на те, що схема Вгієда надає деякі переваги щодо рентабельності, дана схема здатна доставляти мінімальні значення температурних коефіцієнтів

ТС, рівних приблизно 650 часток на мільйон/К за величиною. Дана величина ТС усе ще є значною й призводить до змін струму ГЕО на -/- 4 95 у зазначеному діапазоні температур від -30 "С до 80 с.

Узагальнена топологія схеми із двома виводами, яка здатна надавати в основному постійний струм, обмежена робочими характеристиками по струму й напрузі кремнієвого біполярного транзистора, також відома в даній області техніки. Дана узагальнена топологія зображується на фіг. 3.

У рамках даної топології пристрій (МКО) стабілізації напруги використовується для стабілізації напруги на послідовно з'єднаних переході база-емітер з напругою убре та резисторі

Е, що задає струм. Якщо стабілізована напруга на МКО дорівнює Мгед, тоді струм, що проходить через резистор К, задається наступним рівнянням:

Ів - (Мгед-мбе)ук рівняння 2

За допомогою забезпечення взаємного зміщення переходів база-емітер біполярних транзисторів, зображених на фіг. 3, двома даними струмами, загальний стабілізований струм через стабілізатор задається наступним рівнянням:

Іт-2.Ів-2.(Мгед-мре)К рівняння З

Температурний коефіцієнт даного струму, який визначений (як і раніше) у якості відносної зміни Іт залежно від температури, задається наступним рівнянням: те - (0/0 - (бмгед/бТ- бире/0Т)/(Мгед-мбе) рівняння 4

З відомого рівня техніки відомо, що для кремнієвого біполярного транзистора значення буире/бІ дорівнює приблизно -2 мВ/К і мире, яке є напругою на кремнієвому прямозміщеному р-п переході, дорівнює приблизно 0,7 В.

Отже, термічні характеристики стабілізованого струму залежать від природи й термічних характеристик МКО. Враховуючи це, на основі даної узагальненої топології була розкрита конкретна схема, у якій МКО містить послідовно з'єднані діод із прямозміщеним р-п переходом і опорний стабілізуючий діод з напругою забороненої зони ("бандгап"). Дана схема зображується на фіг. 4. Для даної схеми напруга Мгед стабілізації задається наступним рівнянням:

Ммгед-УадіоденУва рівняння 5

Властивістю опорного стабілізуючого діода з напругою забороненої зони є те, що напруга

МЬа (зазвичай 1,23 В) на ньому в основному є незмінною залежно від температури, тоді як напруга на діоді з прямозміщеним р-п переходом, Маіїоде, буде змінюватися залежно від температури в такий же спосіб, як на переході база-емітер (а також на прямозміщеному р-п переході, що проводить в основному такий же струм, як і діод). Таким чином, термічні характеристики Мгед будуть подібні термічним характеристикам мре, отже, призводячи до нульового температурного коефіцієнта ТС відносно струму стабілізатора.

Однак існують обмеження, що накладаються на характеристики й ціну стабілізаторів даної моделі. Зокрема, кремнієвий опорний стабілізуючий діод з напругою забороненої зони, що зберігає термостабілізовану напругу, яка дорівнює 1,23 В, працює на типових максимальних струмах до 20 мА. Це накладає вищевказане обмеження на загальний струм Іг стабілізатора в 40 мА.

Крім того, через дуже низький диференціальний повний опір стабілізуючого діода з

Зо напругою забороненої зони (зазвичай менш 1 0) складно переконатися в тому, що пристрої даного типу можуть бути з'єднані паралельно при розподілі струму між ними. На фіг. 5 проілюстровано суть проблеми. Зображені вольт-амперні характеристики двох стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони, що лежать (з метою ілюстрації найгіршого випадку) з кожного кінця виробничого діапазону відхилень в МБО, при цьому для типового кремнієвого стабілізуючого діода з напругою забороненої зони дане відхилення (МБОдг - МБд1) дорівнює приблизно 8 мВ. Легко помітити, що, якщо два дані діоди розміщуються паралельно, то діод з меншим значенням Мба (Уба1) отримає деяку кількість струму (який зображений як Ібді) перед тем, як інший діод почне приймати струм. Отже, буде існувати діапазон струму МКО, у якому буде відсутній розподіл струму й, отже, припустимі навантаження по струму МКО і, отже, стабілізатора струму в цілому залишаться обмеженими припустимими навантаженнями по струму окремого опорного стабілізуючого діода з напругою забороненої зони.

За допомогою перевірки вольт-амперних характеристик стабілізуючого діода з напругою забороненої зони з максимальним припустимим навантаженням по струму в 20 мА (як в І. Т1004- 1.2) можна побачити, що напруга на стабілізуючому діоді 1 з напругою забороненої зони, що зображений на фіг. 5, має значення, яке фактично на 8 мВ вище його номінального (низький струм) значення, отже, гарантуючи, що стабілізуючий діод 2 з напругою забороненої зони включений, якщо струм, що проходить через стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони, досяг значення, рівного приблизно 14 мА. Це означає, що стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони й стабілізуючий діод 2 з напругою забороненої зони не розподіляють струм доти, поки струм, що проходить через стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони, не досягне значення, яке лише на декілька міліампер нижче його максимального номінального значення. Крім того, через нелінійність вольт-амперної характеристики стабілізуючого діода з напругою забороненої зони, при якій диференціальний повний опір (швидкість зміни напруги залежно від струму) значно вище при слабкому струмі, ніж при сильному струмі, оскільки струм, що проходить через стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони, збільшується на 6 мА в межах свого номінального максимального значення в 20 мА, а струм, що проходить через стабілізуючий діод 2 з напругою забороненої зони, збільшиться на значно меншу величину (приблизно З мА).

Отже, заміна стабілізуючого діода з напругою забороненої зони в кожному МКО схеми 60 відповідно до фіг. 4 на паралельне з'єднання двох таких стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони, приймаючи до уваги виробничі зміни в Мо, приведе до збільшення припустимого навантаження по струму кожного МКО лише на 9 мА, у порівнянні з необхідними 20 мА. Таким чином, гарантовано очікуване збільшення припустимого навантаження по струму стабілізатора струму в цілому буде дорівнювати лише приблизно 18 мА, у порівнянні з необхідними 40 мА. Це фактично являє собою процес скорочення доходів щодо керування струмом на собівартість одиниці продукції. Важливість даного процесу є значною з огляду на той факт, що опорні стабілізуючі діоди з напругою забороненої зони мають не просту структуру діода, а навпаки, включають досить складні інтегральні схеми, що містять декілька елементів схеми. Типовий опорний стабілізуючий діод з напругою забороненої зони на 1,23 Вольта містить приблизно 13 біполярних транзисторів і 8 резисторів, що робить його значною складовою частиною загальної вартості стабілізатора струму.

У випадку ланцюга відповідно до схеми, зображеної на фіг. 4, альтернативним підходом буде являтися утворення паралельних з'єднань із цільних МКО низького струму (де, як зображено, кожний такий МКО низького струму є послідовним з'єднанням діода із прямозміщеним р-п переходом і опорного стабілізуючого діода з напругою забороненої зони) для утворення МКО високого струму. Однак це буде означати повторення як стабілізуючого діода з напругою забороненої зони, так і діода с р-п переходом, отже, знову значно збільшуючи вартість стабілізатора.

У зв'язку із цим, реалізація загальної топології, зображеної на фіг. 4, не надає економічно вигідного рішення проблеми надання стабілізатора струму з низьким температурним коефіцієнтом, який програмується в широкому діапазоні постійних струмів.

Варіанти здійснення даного винаходу намагаються досягти зменшення даних проблем і недоліків, пов'язаних з раніше розглянутими пристроями стабілізації струму. Розгляд вимог драйвера ГЕО до діапазону різних застосувань приводить до спостереження, що існує необхідність у пристрої стабілізації струму, який має покращені теплові характеристики й можливості точного настроювання струму, і, який переважно працює в широкому діапазоні значень програмованого струму. Крім того, через чутливість до цін багатьох даних застосувань, драйвери ГЕО, які спрямовані на розв'язок даних вимог, в ідеалі повинні бути економічно вигідними. З точки зору проектування схеми це означає реалізацію рішень, які використовують

Зо прості топології струму й прості деталі. Наприклад, економічно вигідним рішенням буде те рішення, при якому буде використовуватися мала кількість транзисторів. Дане рішення буде мати додаткову перевагу, яка виражається в максимізації МТВЕ стабілізатора струму й, отже, драйвера ГЕО, у складі якого він перебуває. Також необхідно надати пристрій стабілізації струму з меншою чутливістю до виробничого допуску елементів схеми, що визначають струм, ніж раніше розглянуті рішення.

Відповідно до першого аспекту даного винаходу надається стабілізатор струму для надання стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги, при цьому стабілізатор струму містить: задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і схему стабілізатора напруги, яка працює для надання стабілізованої напруги на зазначену задавальну схему, де зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів.

Переважно задавальна схема і схема стабілізатора напруги утворюють першу схему стабілізатора струму. Переважно, перша схема стабілізатора струму з'єднується перехресно із другою схемою стабілізатора струму. Переважно, у такому випадку друга схема стабілізатора струму може містити: другу задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і другу схему стабілізатора напруги, що працює для надання стабілізованої напруги на зазначену другу задавальну схему, де зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів.

У якості альтернативи задавальна схема і схема стабілізатора напруги утворюють першу схему стабілізатора струму, яка з'єднується з резистивною підсумовувальною схемою.

У відповідності із другим аспектом даного винаходу надається стабілізатор струму для забезпечення стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги, при цьому стабілізатор струму містить: першу схему стабілізатора струму й другу схему стабілізатора струму, де вихід першої схеми стабілізатор струму з'єднується перехресно із зазначеною другою схемою стабілізатора струму, при цьому кожна з першої й другої схем стабілізатора струму містять: задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і схему стабілізатора напруги, що працює для надання стабілізованої напруги на відповідну задавальну схему, де зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів.

Відповідно до варіантів здійснення другого аспекту даного винаходу вихід першої схеми стабілізатора струму з'єднується перехресно із зазначеною другою схемою стабілізатора струму, так що колектор транзистора першої схеми стабілізатора струму з'єднується з позитивним виводом схеми стабілізатора напруги другої схеми стабілізатора струму.

Переважно, що стабілітрони схеми стабілізатора напруги або кожної схеми стабілізатора напруги містять кремнієві стабілітрони. Транзистори, які використовуються в схемі стабілізатора струму з перехресним з'єднанням даного типу переважно утворюють "комплементарну пару", де один транзистор є кремнієвим біполярним транзистором РМР типу, а інший є кремнієвим біполярним транзистором МРМ типу.

Відповідно до третього аспекту даного винаходу надається схема стабілізатора напруги для використання в схемі стабілізатора струму, що містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів.

Варіанти здійснення даного винаходу переважно використовують певну напругу пробою стабілітронів в якості засобів для стабілізації напруги, що прикладається до задавальної схеми пристрою стабілізатора струму для генерування стабілізованого струму для подачі на задане навантаження.

Надання декількох з'єднаних паралельно стабілітронів для утворення схеми стабілізатора напруги відповідно до варіантів здійснення даного винаходу є переважним, оскільки воно полегшує генерування широкого діапазону значень (Іт) стабілізованого струму. Точніше кажучи, діапазон програмування по струму стабілізатора струму, що реалізує даний винахід, може бути переважно обраний відповідно до кількості стабілітронів, використовуваних у кожній схемі стабілізатора напруги або пристрої (МКО) стабілізації напруги. У зв'язку із цим, відповідно до варіантів здійснення даного винаходу немає необхідності в паралельному з'єднанні або повторенні цілої схеми для досягнення діапазону значень постійного струму. Таким чином, частини, що повторюються, відповідно до даного винаходу (тобто стабілітрони) є простими й відносно недорогими елементами схеми. Це переважно надає економічно дуже вигідний

Зо розв'язок проблеми надання діапазону значень стабілізованого струму, таким чином, забезпечуючи використання варіантів здійснення даного винаходу для стабілізації струму збудження для різного діапазону застосувань.

Для кремнієвих стабілітронів з напругами М7 тунельного пробою р-п переходу приблизно менше, ніж приблизно 5,5 В, існує значення струму 17, орі, що проходить через стабілітрон, при якому швидкість зміни напруги тунельного пробою р-п переходу залежно від температури в основному дорівнює швидкості зміни напруги мре база-емітер кремнієвого біполярного транзистора (в основному -2 мВ/К). Однак стабілітрони з даними напругами тунельного пробою р-п переходу відрізняються у відповідності зі значенням 17, орі, при якому забезпечується дана умова температурного балансу, і значенням повного опору 27 при лавинному пробої при будь- якому заданому струмі. Переважні варіанти здійснення даного винаходу використовують той факт, що МАКО може бути створений у з'єднаній перехресно схемі з використанням низьковольтних стабілітронів, які обираються на основі наявного струму 17, орі, при якому швидкість зміни напруги тунельного пробою р-п переходу залежно від температури в основному дорівнює швидкості зміни напруги мбре база-емітер кремнієвого біполярного транзистора залежно від температури.

Крім того, відповідно до конкретного переважного варіанта здійснення стабілітрони обираються таким чином, щоб швидкість зміни напруги тунельного пробою р-п переходу залежно від температури бМ7/бї показувала мінімальну зміну залежно від струму для значень струму стабілізації що дорівнюють приблизно 17, орі, таким чином, зменшуючи широкий діапазон програмованих струмів за допомогою стабілізатора, що реалізує даний винахід, при якому температурна залежність кожного струму в програмованому діапазоні переважно мала.

Таким чином, відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу стабілітрони мають низьку напругу тунельного пробою р-п переходу, тобто менше 5,5 В. Переважно, стабілітрони мають напругу тунельного пробою р-п переходу в діапазоні від 2,0 В до 3,0 В.

Спеціалістам у даній області техніки буде ясно, що напруга тунельного пробою р-п переходу заданого стабілітрона визначається відповідно до визначення номінальної напруги тунельного пробою р-п переходу в якості напруги на діоді при визначеному струмі діода. Типовий струм стабілітрона, при якому здійснюється вимірювання напруги тунельного пробою р-п переходу, дорівнює 5 мА.

Переважні варіанти здійснення даного винаходу використовують той факт, що кремнієві стабілітрони з низькими значеннями напруги тунельного пробою р-п переходу мають тенденцію володіти більш високими значеннями диференціального повного опору 77 при лавинному пробої в порівнянні з високовольтними стабілітронами й стабілізуючими діодами з напругою забороненої зони. Дані більш високі значення 77 в межах, визначених виробничим допуском, напруги тунельного пробою р-п переходу переважно гарантують, що дані стабілітрони можуть бути з'єднані паралельно й розподіляти приблизно рівномірно струм, що проходить через паралельне з'єднання. Це переважно гарантує, що можуть бути обрані кілька діапазонів струму стабілізатора, при яких температурна залежність струму є малою та має значення, яке дорівнює нулю в межах діапазону. Кожний зазначений діапазон відноситься до заданої кількості стабілітронів на МКО.

Переважно, варіанти здійснення даного винаходу намагаються зменшити проблему, яка зазвичай виникає в результаті виробничих змін у напрузі тунельного пробою р-п- переходу будь-якого заданого стабілітрона або, більше того, виробничих змін у випрямних діодах, які використовуються у відомому рівні техніки, відповідно документу 2, а саме відповідних змін у запрограмованому струмі Іт стабілізатора. Це відбувається за допомогою гарантування того, що струм, який проходить через стабілізатор, відповідно до даного винаходу, змінюється. у відповідності із середньою напругою тунельного пробою р-п переходу в межах кожного паралельного набору стабілітронів, де зміни в даному середньому значенні відповідають статистичному розподілу, який регулюється центральною граничною теоремою статистичних даних, за допомогою чого середньоквадратичне відхилення середньої напруги тунельного пробою р-п переходу в кожному МКО зменшується на коефіцієнт квадратного кореня кількості стабілітронів на МКО у порівнянні з середньоквадратичним відхиленням по напрузі тунельного пробою р-п переходу окремого стабілітрона. Це приводить до зниженої зміни середньої напруги тунельного пробою р-п переходу в межах МКО і, отже, зниженій відносній зміні стабілізованого струму в модифікаціях схеми високого струму стабілізатора струму відповідно до даного винаходу.

Як буде обговорено більш докладно далі, пристрій (МАКО) стабілізації напруги відповідно до варіантів здійснення даного винаходу є вкрай переважним, оскільки паралельне з'єднання

Зо стабілітронів служить не тільки для надання функції стабілізації напруги, але в переважних варіантах здійснення може також служити для компенсації температурної залежності транзистора збудження з метою досягнення функції температурного балансу в широкому діапазоні струмів, включаючи деяку кількість піддіапазонів, де кожний піддіапазон відповідає конкретній кількості паралельно з'єднаних стабілітронів на МКО. Схеми стабілізатора струму відповідно до даного винаходу переважно надають стабілізований струм, при якому температурна залежність стабілізованого струму переважно знижується до значення, що вимірюється десятками часток на мільйон на Кельвін. Більше того, відповідно до найбільш переважних варіантів здійснення даного винаходу значення температурного коефіцієнта ТС повинне практично дорівнювати нулю при конкретних переважних струмах у межах кожного піддіапазону.

Крім того, слід розуміти, що, оскільки дані характеристики відповідно до варіантів здійснення даного винаходу можуть бути досягнуті за допомогою схеми, що містить лише біполярні транзистори, стабілітрони та резистори, варіанти здійснення даного винаходу представляють економічно вигідний стабілізатор струму. У зв'язку із цим, варіанти здійснення даного винаходу знаходять конкретне застосування в ГЕО освітленні, СО підсвічуванні, включаючи ті, які призначені для підсвічування великих колективних дисплеїв, а також ГЕО дисплеїв, архітектурному освітленні й застосуваннях зовнішніх вивісок, не звертаючись до додаткових засобів для внесення виправлень у температурний дрейф струму стабілізатора.

Таким чином, переважні варіанти здійснення даного винаходу переважно надають економічно вигідну схему стабілізації з покращеними тепловими характеристиками (тобто значення температурного коефіцієнта нижче значень, пов'язаних з раніше розглянутими рішеннями), яка працює в діапазоні значень програмованого струму й точно настроєна.

Відповідно до четвертого аспекту даного винаходу надається пристрій освітлення, що містить один або декілька ГЕО, при цьому пристрій освітлення містить стабілізатор струму відповідно до варіанта здійснення першого або другого аспекту.

Пристрій освітлення може включати, наприклад, освітлювальний прилад, що містить ГЕО, а також один або кілька драйверів ГЕО, де кожний з вищезгаданих драйверів ГЕО містить один або декілька стабілізаторів струму.

Для більш кращого розуміння даного винаходу і для того, щоб показати, як він може бути приведений в дію, як приклад будуть здійснені посилання на прикладені графічні матеріали, на яких: на фіг. 1 зображені узагальнені топології схеми стабілізатора струму відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 2 зображена узагальнена топологія схеми стабілізатора струму із трьома виводами відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. З зображена узагальнена топологія схеми стабілізатора струму із двома виводами відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 4 зображена модель схеми стабілізатора струму відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 5 зображене графічне зображення вольт-амперних (ІЛ/) характеристик двох стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони; на фіг. 6 зображена схема стабілізатора струму відповідно до варіанта здійснення даного винаходу; на фіг. 7 зображена схема стабілізатора струму відповідно до другого варіанта здійснення даного винаходу; і на фіг. 8 зображене графічне зображення вольт-амперних (ІЛ/) характеристик двох стабілітронів.

На фіг. 6 зображена схема стабілізатора струму із двома виводами відповідно до першого варіанта здійснення даного винаходу, при цьому схема стабілізатора струму містить першу схему С1 стабілізатора струму, з'єднану перехресно із другою схемою Са2 стабілізатора струму.

Перша схема С1 стабілізатора струму містить задавальну схему, яка містить резистор КІ і біполярний транзистор Т1. Перша схема стабілізатора струму також містить схему МКС1 стабілізатора напруги, яка містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів 211, 212... 21.

Друга схема С2 стабілізатора струму містить задавальну схему, яка містить резистор К2 і біполярний транзистор 72. Друга схема стабілізатора струму також містить схему МКС2 стабілізатора напруги, яка містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів 221, 722... 72.

Джерело напруги передає струм ІТ на вузол МУ, який з'єднує резистор КІ і позитивний вивід схеми МКС1 стабілізатора напруги першої схеми С1 стабілізатора струму, так що струм ІТ

Зо розділяється між резистором КІ і МКС1. Резистор КІ з'єднується з емітером е транзистора 11.

Струм колектора біполярного транзистора Т1, який визначається значенням КІ, напругою, виробленою МКС, і напругою Убре база-емітер транзистора Т1, подається на позитивний вивід схеми УКС2 стабілізатора напруги другої схеми С2 стабілізатора струму та на базу транзистора

Т2 у вузлі У. Вузол Х з'єднує негативний вивід УКСІ, базу Т1 і колектор 12. Резистор Кп є лише джерелом теплового шуму, використовуваного для "поштовху" схеми.

Приймаючи незначним струм бази на 12, Імвої дорівнює струму колектора 12. Крім того, струм колектора Т2 визначається значенням К2, напругою, створеної МКС2, і напругою Убе база-емітер транзистора Т2. Негативний вивід МКС2 з'єднується з К2, утворюючи вузол 7 виводу, через який ІТ проходить на передбачуване навантаження.

За допомогою перехресного з'єднання даної схеми два транзистори переважно забезпечуються струмами базового зміщення.

Відповідно до вищевказаного варіанта здійснення один з резисторів може мати постійне значення, у той час як інший використовується в якості резистора, що задає струм. У якості альтернативи обидва резистори можуть бути такими, що варіюють, щоб служити в якості резисторів, що задають струм.

У відповідності із другим варіантом здійснення даного винаходу, зображеним на фіг. 7, схема С1 стабілізатора струму з'єднується з резистивною підсумовувальною схемою К5БС.

Спеціалісту в даній області техніки буде ясно, що можливі різні моделі резистивної підсумовувальної схеми. Наприклад, у конкретному прикладі, зображеному на фіг. 7, резистивна підсумовувальна схема містить декілька з'єднаних паралельно резисторів.

Далі описуються властивості й основи переважних варіантів здійснення даного винаходу.

Точність установки: "точність установки" стабілізатора струму відповідно до варіантів здійснення даного винаходу описується далі відносно змін струму, що надається даним стабілізатором, викликаних випадковими змінами властивостей елементів схеми. Читачеві повинно бути ясно, що як випадкові, так і детерміновані похибки виникають у будь-якій схемі, при цьому випадкові похибки викликають відхилення в характеристиках схеми. Детерміновані похибки викликають фіксовані "зсуви" між розрахунковими й реальними характеристиками.

Точність установки будь-якої схеми постійного струму виражається відповідним чином у якості відносної зміни стабілізованого струму. Таким чином, для схеми відповідно до загальної бо топології по фіг. 3, задається наступне рівняння:

ДіІт/Лт хх (Дмгед т Дмбе)/(Мгед-мбе) рівняння 6

Де ДМгед є виробничим відхиленням в Мгед, а Дмбе є виробничим відхиленням в мре. У даному винаході напруга Мгед, що стабілізується, надається низьковольтними стабілітронами й, отже, ДМгед - ДМ7. Дане відхилення в Мгед значно більше (приблизно в 10 раз), ніж відхилення в мбе. Отже:

ДіІтЛт : ДМ2/(Мгед-мбе) рівняння 7

Зазвичай для низьковольтного («5,5 Вольта) стабілітрона статистичне відхилення ДМ7 у напрузі тунельного пробою р-п переходу становить приблизно 10 95, що дорівнює відхиленню в ч-/- 595 в М7. Рівняння б вказує на те, що використання низьковольтних стабілітронів при відсутності яких-небудь засобів виправлення викликає значну зміну в Іт відносно виробничого допуску в М7 - іншими словами, низьку точність настроювання струму. Отже, відповідно до варіантів здійснення даного винаходу з'являється необхідність в об'єднанні стабілітронів таким чином, щоб поліпшити даний ефект.

Відповідно до варіантів здійснення даного винаходу використовується статистична теорема, відома як центральна гранична теорема. Одним з наслідків даної теореми є той факт, що, якщо змінна х розподіляється відповідно до нормального розподілу із середньою р і середньоквадратичним відхиленням с, тоді середнє значення вибірок величини М буде розподілено відповідно до нормального розподілу 3 такою же середньою | і середньоквадратичним відхиленням гум.

Розглянемо випадок стабілітрона з номінальною напругою М7 тунельного пробою р-п переходу та виробничим допуском ДМ7. Значення ЛМ;7 буде відноситися до середньоквадратичного відхилення с (М7) статистичних даних від пластини до пластини М7.

Звичайне значення, що задається для виробничого відхилення в М7, буде дорівнювати приблизно ч/- 3. о (М7) - відхилення в межах 6 сигма.

Якщо вибірки М стабілітронів обираються з даного "глобального" розподілу для утворення кожного паралельного набору діодів, тоді середнє значення напруги «М2» тунельного пробою р- п переходу в кожній вибірці буде мати середнє значення «(«М27»)», що дорівнює номінальній напрузі М7 тунельного пробою р-п переходу та середньоквадратичному відхиленню с (М2)/УМ.

Відповідно до варіантів здійснення даного винаходу, які використовують схему УКС

Зо стабілізації напруги, надається МКС або кожна МКС, яка містить паралельний набір стабілітронів, кожний з яких має однакову номінальну напругу М7 тунельного пробою р-п переходу.

Стабілізатор, який містить два набори діодів, що проводять струми і51 і І52», має загальний стабілізований струм Іт, який задається наступним рівнянням:

Іт-Ів81--І52 рівняння 8

Таким чином:

Іт - КеМае» - ме) я («М21» - мре))УКк рівняння 9

Зміна в даному загальному струмі задається наступним рівнянням:

Маціт) - (МацеМ22») 4 МацеМ212)/82 рівняння 10

Із центральної граничної теореми випливає:

МацЦеМ22») - МаЦеМ212) х Маг м2)/М рівняння 11

Отже:

Маціт) - 2.Мац(М2)/(М.В2) рівняння 12

Можна довести, що номінальний стабілізований струм Ігтлот, що проходить через стабілізатор, задається наступним рівнянням:

Ітлоте:2 (М2-мбе)/К рівняння 13

Де М2 приймає своє номінальне значення, яке задається специфікацією виробника.

Середньоквадратичне відхилення в Іт задається наступним рівнянням: о(Іт) - ЗдпМмакіт) - Защ(2г/Мм.А82).о(М2) рівняння 14

БО "Точність установки" Іт задається відхиленням в Іг (ДіІгт) у якості частини Іглоот, де відхилення дорівнює 6. с (Іт). Подібним чином виробниче відхилення в М7 (АМ7) дорівнює 6. о (М7).

Отже: діт) - Защаг/МмАг).Д(м2) рівняння 15

Д(гИтпот-заДИщ2/МА2) (МА Лт лот рівняння 16

Д(тИтпот - Д(М2)ЗзаЯТЩ2.М)(М2-мБе)) рівняння 17

Де М дорівнює кількості стабілітронів у кожному наборі. Отже, дана відносна похибка у струмі стабілізатора для стабілізатора відповідно до даного винаходу знижується відносно кількості стабілітронів на набір на коефіцієнт Заг(2.М).

Температурний коефіцієнт і діапазон програмування по струму: температурний коефіцієнт бо струму для стабілізатора, що реалізує даний винахід, задається наступним рівнянням:

Те - (6М2/6Т- бмибе/61)/(М2-мре) рівняння 18

Даний температурний коефіцієнт практично дорівнює нулю, якщо струм, що проходить через кожний стабілітрон, дорівнює 17, орі (значення струму стабілізації, при якому б6М2/0Т - бубе/бТ). Отже, існують значення струму Іг стабілізатора, при яких ТС практично дорівнює нулю.

Таким чином, для оптимальних теплових характеристик дані значення Іт стають "переважними" робочими струмами для стабілізатора, що реалізує даний винахід.

Оскільки струм 172 стабілізації відхиляється від оптимального значення, то значення ТС змінюється. Переважні варіанти здійснення даного винаходу намагаються надати діапазон програмування по струму, при якому ТС відхиляється від нуля тільки на невелику величину. З метою ілюстрації даний діапазон програмування по струму представляється в якості діапазону, при якому значення ТС обмежується діапазоном ч/-75 часток на мільйон на Кельвін. Отже, при визначенні значень верхніх і нижніх граничних значень температурного коефіцієнта ТС у якості

Тбу-7,5 х 105 на Кельвін і ТСі-7,5 х 105 на Кельвін значення верхньої й нижньої границь 6М2/6Т, що відповідають двом границям діапазону програмування по струму, задаються наступними рівняннями: (6М2/61)- ГО (М20-мбе) нбубре/6т рівняння 19 та (6М2/671)0- ГО (Ма -мре)-бубе/0т рівняння 20

ТСу є значенням верхньої границі ТС, яке відповідає нижній границі струму стабілізації; ТС є значенням нижньої границі ТС, яке відповідає верхній границі струму стабілізації. М7о і МА позначають значення напруги тунельного пробою р-п переходу відповідно при верхній та нижній границях струму стабілізації. Дані значення М7 можуть бути точно вираженими виходячи з того, що діапазон струму, що проходить через середній стабілітрон у кожному наборі, апріорі приблизно становить 10 мА - 20 мА. Даний діапазон струмів має середнє значення струму стабілізації, яке відповідає значенню 17, орі для стабілітрона на 2,4 В, обраного за причиною, яка буде наведена далі. Потім точні значення 1/7 (І2о і І), що відповідають нижньому та верхньому значенням 6М7/0Т відповідно, можуть бути як правило отримані зі специфікації виробника стабілітрона. Відповідні значення Іт наступні:

Іго-2.М.І2 и та Іі -2.М.І7. рівняння 21

Зо Припускаючи, що біполярні транзистори мають високі значення р (Іс/Б), загальний струм через стабілізатор у центрі програмованого діапазону, для даного значення М задається наступним рівнянням:

Ігсеп-2.М.І2, орі рівняння 22

З рівняння 9 відомо, що значення задавального резистора, що відповідає даному центральному значенню струму, задається наступним рівнянням:

А-2(«Ма2» - мре)тсеп рівняння 23

Де «М» має значення номінальної напруги тунельного пробою р-п переходу при 17, орі. Для значень загального струму стабілізатора, що перебувають у межах програмованого діапазону:

ВА-2(«М2» - мре)т рівняння 24

Розподіл струму: з відомого рівня техніки відомо, що виникають труднощі при паралельному з'єднанні стабілітронів. Дані труднощі відносяться до межі, до якої стабілітрон розподіляє струм, так само, як у випадку опорних стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони, які використовуються у відомому рівні техніки, зображених на фіг. 4. Якщо диференціальний повний опір діода при лавинному пробої (швидкість зміни напруги М7 тунельного пробою р-п переходу залежно від струму) при приблизно робочому струмі на стабілітрон (І7, ор) недостатньо високий або, якщо виробниче відхилення в М7 (ДМ7) занадто високе, тоді стабілітрон з найнижчою напругою тунельного пробою р-п переходу в наборі прийме весь струм (або щонайменше більшу його частину). Для розв'язку даної проблеми та при цьому гарантуванні того, що всі стабілітрони в кожному наборі запрацюють, переважно використовувати стабілітрони з низьким виробничим відхиленням у напрузі тунельного пробою р-п переходу та номінальній напрузі тунельного пробою р-п переходу, при яких повний опір діода при лавинному пробої при 17, орі перевищує декілька Ом. Таким чином, відповідно до переважних варіантів здійснення існує невелика розбіжність між напругами тунельного пробою р-п переходу стабілітронів. Диференціальний повний опір стабілітрона при лавинному пробої зазвичай розглядається в якості "паразитарного" або небажаного повного опору. Однак у контексті даного винаходу це ефективно полегшує розподіл струму.

Це зображене з посиланням на фіг. 8, яка відображає вольт-амперні характеристики двох стабілітронів 21 і 72, при цьому напруги тунельного пробою р-п переходу перебувають на границях діапазону виробничого допуску для заданої номінальної напруги тунельного пробою р- бо п переходу. Напруга тунельного пробою р-п переходу кожного стабілітрона визначається відповідно до визначення номінальної напруги тунельного пробою р-п переходу в якості напруги на діоді при визначеному струмі діода, що зазвичай дорівнює 5 мА. Крім того, в схемі стабілізатора, що використовує дані стабілітрони, при яких номінальний струм стабілізації дорівнює 17, орі, струми, що проходять через стабілітрон 1 і стабілітрон 2, як показано на фіг. 6, перебувають по обидві сторони даного значення. Отже, при побудові, співвідношення між (171 -

І22) і (М22- М21) задається наступним рівнянням: (І21 - Іхг) - (Ма» - Ма1)/А; рівняння 24

Де Б» є опором стабілітрона (дійсною частиною повного опору 27 при лавинному пробої) при

І7, орі. Для звичайного кремнієвого стабілітрона на 2,4 Вольта (обраного за причиною, яка буде наведена далі) К7 дорівнює приблизно 35 0, а 17, орі в основному дорівнює 14,5 мА. Виробниче відхилення в М2 (М22 - М21) зазвичай становить 0,24 В. Отже, у найгіршому випадку різниця в струмах між стабілітроном 1 і стабілітроном 2 приблизно дорівнює 7 мА. Це означає, що стабілітрон 1 проводить струм 17, орі плюс 3,5 мА (1271-18 мА), у той час як стабілітрон 2 проводить струм 17, орі мінус 3,5 мА (1272-11 мА). При розгляді термічних характеристик звичайного кремнієвого стабілітрона на 2,4 В звичайна швидкість зміни Мої і Мо» залежно від температури (при 18 мА та 11 мА відповідно) в основному становить -2,1 мВ/К та -1,9 мв/К.

Отже, середня швидкість зміни напруги тунельного пробою р-п переходу залежно від температури в основному становить -2,0 мВ/Ю, що є необхідним для оптимальних термічних характеристик (0М2/0Т - бмре/0тТ) при номінальному струмі на стабілітрон 17, орі.

Отже, на відміну від схеми, що використовує комбінації діодів із прямозміщеним р-п переходом і опорних стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони, схема, що реалізує даний винахід, переважно використовує джерела (низьковольтні стабілітрони) опорної напруги розподілу струму в кожному МКО. Через той факт, що на відміну від опорних стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони дані низьковольтні стабілітрони мають просту структуру р-п переходу, це надає економічно вигідні засоби, при яких припустимі навантаження по струму й, отже, діапазон програмування по струму стабілізатора струму можуть бути обрані відповідно до кількості даних низьковольтних стабілітронів, що використовуються у кожному МКО.

Використання даного підходу показане за допомогою посилання на послідовність різних варіантів здійснення, кожний з яких відрізняється кількістю стабілітронів на МКО.

Зо Переважними критеріями вибору стабілітронів, що використовуються у переважному варіанті здійснення даного винаходу, враховуючи вищеописане, є: 1. ДМ7 (виробниче відхилення в М7, тобто зміни, що виникають між напругами тунельного пробою р-п переходу декількох стабілітронів, включених у задане МКО) повинне бути низьким.

Це переважно гарантує високу точність установки та сприяє розподілу струму. 2. Повний опір 77 при лавинному пробої повинен бути високим при робочому струмі на діод

І7, орі для переважного здійснення розподілу струму. 3. М7 при 17, орі повинне бути низьким для досягнення низької "напруги відпускання", яке дорівнює 2хХМ7. 4. Швидкість зміни 6М727/0Т залежно від струму (0М72/071.6І27) повинна бути низькою при струмах, рівних приблизно іл, орі для переважного досягнення широкого діапазону програмованого струму. 5. Значення 17, орі повинне бути низьким у випадках, якщо точність установки запрограмованого струму є особливо важливою, оскільки дані сили М повинні бути високими для будь-якого заданого значення струму стабілізатора.

Розгляд даних про теплові характеристики декількох доступних для придбання кремнієвих стабілітронів показує, що перші чотири з даних критеріїв в основному задовольняються при виборі стабілітрона з низькою напругою тунельного пробою р-п переходу або переважно з найбільш низькою з доступних напруг тунельного пробою р-п переходу, яке зазвичай становить 2,4 В при початковому струмі при напрузі тунельного пробою р-п переходу 5 мА. Для застосувань, для яких точність установки запрограмованого струму є особливо важливою, може бути обрана трохи більш висока напруга тунельного пробою р-п переходу (в основному 3,0 В при 5 мА), оскільки це відповідає більш низькому значенню 17, орі і переважному критерію 5 вибору.

Ілюстративні варіанти здійснення:

Для типового кремнієвого стабілітрона на 2,4 В, де напруга тунельного пробою р-п переходу вимірюється при струмі стабілізації 5 мА, напруга тунельного пробою р-п переходу при 17, орі (який в основному дорівнює 14,5 мА) дорівнює 2,9 В. Також для типового кремнієвого транзистора МРМ або РМР типу, що проводить істотний струм емітера, мбре хз 0,7 В. дУ27-0,24 В 60 І7, ор(Ї-14,5 мА

27 (Ф 17, орі-350

М Ф 17, орі-2,9 В

М72 (Ф 10 мА (значення, обране для Мі) - 2,75 В

М72 (Ф 20 мА (значення, обране для Маг) - 3,1 В (6М2/0Т)0 - - 1,85 мв/К (6М2/6Т) І - - 2,18 мВ/К

Ігл е 9,5 мА, І20-23,5 МА

Показники продуктивності можуть бути обчислені з даних фігур за умови, що резистори (К) мають нульовий температурний коефіцієнт. На практиці резистори з наднизьким температурним коефіцієнтом представляють значне підвищення вартості. Однак у цей час доступні не дорогі безкорпусні резистори з товстою плівкою з температурними коефіцієнтами ж/-25 часток на мільйон/К в необхідному діапазоні опору та з точністю опору ж/-0,1 95. Показники продуктивності для діапазону М від 1 до 6 наведено в таблиці 1.

Таблиця 1

Центральний К при Ітсеп (0) Точність Діапазон програмованого струм Ітсеп (МА) установки струму, при якому (при якому ТС-0) струму при ІгГсеп | - 75 часток на мільйон/К « ТО « ж часток на мільйон/К 61 ю(КМ174 | 2529 | н-ледь | 116 | 282 4щЩщ "( 15 Це показує, що варіанти здійснення даного винаходу переважно надають топологію для стабілізатора струму, на основі якої можуть бути сконструйовані стабілізатори, які надають діапазон запрограмованих струмів приблизно від 20 мА до 280 мА, при якому зберігається температурний коефіцієнт струму, що перебуває між -75 часток на мільйон на Кельвін і - 75 часток на мільйон на Кельвін (- 0,0075 95 на Кельвін і ї- 0,0075 95 на Кельвін). Кожний варіант здійснення даного винаходу містить два біполярних кремнієвих транзистори та деяку кількість низьковольтних кремнієвих стабілітронів, переважно надаючи економічно вигідне рішення.

Виробничі зміни в значенні 1І7, орі можуть бути достатньою мірою забезпечені за допомогою визначення продукту, сконструйованого відповідно до конкретного варіанта здійснення даного винаходу, через більш вузький діапазон запрограмованого струму. Реальний діапазон струмів, через який може бути визначений температурний коефіцієнт в ж/- 75 часток на мільйон на

Кельвін, буде складати приблизно від 25 мА до 220 мА. У випадках, якщо низька напруга відпускання і, відповідно, низька напруга тунельного пробою р-п переходу є менш важливою, ніж точність установки, тоді використання стабілітронів з трохи більш високою напругою тунельного пробою р-п переходу буде переважним відповідно до необхідності зберегти високий

Зо повний опір діода при лавинному пробої. Такі стабілітрони з трохи більш високою напругою (наприклад, 3,0 В) мають більш низькі значення 17, орі. Це означає, що для будь-якого заданого струму стабілізатора буде необхідна більша кількість стабілітронів у кожному наборі, що з огляду на центральну граничну теорему приводить до більш високої точності установки даного струму стабілізатора. У випадках, коли значення ТС повинне в основному дорівнювати нулю при конкретному струмі Ісрес або невеликому діапазоні запрограмованих струмів із центральним значенням Ігрес, то існує можливість вибору значення напруги тунельного пробою р-п переходу, при якому кремнієві стабілітрони будуть мати значення іл, орі, що задається наступним рівнянням:

І2, орі--Ісрес/2.М рівняння 25

Де М є цілим числом і відповідає кількості стабілітронів на МКО у даній схемі стабілізатора.

Наприклад, можна довести, що при М727-2,7 В відповідне значення 17, орі для кремнієвого стабілітрона зазвичай дорівнює 5 мА. Отже, існує можливість створення схеми стабілізатора струму, що реалізує даний винахід, яка використовує два такі стабілітрони на МКО і має температурний коефіцієнт струму ТС, який практично дорівнює нулю при загальному струмі Іт стабілізатора 20 мА.

Крім того, для забезпечення легкості програмування по струму може бути використаний стабілізатор, що реалізує даний винахід, де один із задавальних резисторів зберігає постійну величину (центральне значення струму для заданого М), у той час як інший використовується в якості програмованого резистора.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Схема стабілізатора струму для забезпечення стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги, що містить: задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; та схему стабілізатора напруги, яка призначена для подачі стабілізованої напруги на зазначену задавальну схему, при цьому зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів, при цьому кожний стабілітрон має напругу тунельного пробою р-п-переходу менше 5,5 В, при цьому існує варіювання у діапазоні від 0,1 В до 0,3 В між напругами тунельного пробою р-п-переходу стабілітронів, що входять до складу декількох стабілітронів.

2. Схема стабілізатора струму за п. 1, яка відрізняється тим, що зазначена задавальна схема і зазначена схема стабілізатора напруги утворюють першу схему стабілізатора струму, при цьому зазначена перша схема стабілізатора струму перехресно з'єднана із другою схемою стабілізатора струму.

3. Схема стабілізатора струму за п. 2, яка відрізняється тим, що зазначена друга схема стабілізатора струму містить: другу задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і другу схему стабілізатора напруги, яка призначена для подачі стабілізованої опорної напруги на зазначену другу задавальну схему, при цьому зазначена друга схема стабілізатора напруги містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів, при цьому кожний стабілітрон має напругу тунельного пробою р-п-переходу менше 5,5 В, при цьому існує варіювання в діапазоні від 0,1 В Зо до 0,3 В між напругами тунельного пробою р-п-переходу стабілітронів, що входять до складу декількох стабілітронів.

4. Схема стабілізатора струму за п. 1, яка відрізняється тим, що зазначена задавальна схема і зазначена схема стабілізатора напруги утворюють першу схему стабілізатора струму, при цьому зазначена перша схема стабілізатора струму з'єднана з резистивною підсумовувальною схемою.

5. Стабілізатор струму для забезпечення стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги, що містить: першу схему стабілізатора струму та другу схему стабілізатора струму, при цьому вихід першої схеми стабілізатора струму перехресно з'єднаний із зазначеною другою схемою стабілізатора струму, при цьому кожна з першої та другої схем стабілізатора струму містять: задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і схему стабілізатора напруги, яка призначена для подачі стабілізованої напруги на відповідну задавальну схему, при цьому зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів, при цьому кожний стабілітрон має напругу тунельного пробою р-п- переходу менше 5,5 В, при цьому існує варіювання в діапазоні від 0,1 В до 0,3 В між напругами тунельного пробою р-п-переходу стабілітронів, що входять до складу декількох стабілітронів.

6. Стабілізатор струму за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить схему із двома виводами.

7. Стабілізатор струму за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що стабілітрони схеми стабілізатора напруги або кожної схеми стабілізатора напруги містять кремнієві стабілітрони.

8. Стабілізатор струму за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що стабілітрони схеми стабілізатора напруги або кожної схеми стабілізатора напруги мають напругу тунельного пробою р-п-переходу від 2,0 В до 3,0 В.

9. Стабілізатор струму за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що схема призначена для надання запрограмованого стабілізованого струму в діапазоні від 25 мА до 220

МА.

10. Стабілізатор струму за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що напруга тунельного пробою р-п-переходу стабілітронів, що входять до складу схеми стабілізатора напруги схеми стабілізатора струму або кожної схеми стабілізатора струму, вибрана таким чином, що: І7, орі--Іврес/2.М, де І7, орі є струмом, при якому швидкість зміни напруги тунельного пробою р-п-переходу залежно від температури в основному дорівнює швидкості зміни напруги муре база-емітер транзистора схеми стабілізатора струму, М є цілим числом стабілітронів на схему стабілізатора напруги, а Ізрес Є струмом стабілізатора струму, при якому температурний коефіцієнт практично нульовий.

11. Стабілізатор струму за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що транзистор задавальної схеми або кожної задавальної схеми містить кремнієвий біполярний транзистор.

12. Стабілізатор струму за п. 11, який відрізняється тим, що кремнієвий біполярний транзистор є транзистором МРМ або РМР типу.

13. Стабілізатор струму за пп. 3, 5, 12, який відрізняється тим, що транзистор першої або другої схеми стабілізатора струму є транзистором РМР типу, у той час як транзистор іншої схеми стабілізатора струму є транзистором МРМ типу, при цьому транзистори утворюють комплементарну пару.

14. Стабілізатор струму за будь-яким із пп. 5-13, який відрізняється тим, що резистор першої та/або другої задавальної схеми призначений для забезпечення варіювання, щоб служити як резистор, що задає струм.

15. Схема стабілізатора напруги для використання в схемі стабілізатора струму, яка містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів, при цьому кожний стабілітрон має напругу тунельного пробою р-п-переходу менше 5,5 В, при цьому існує варіювання в діапазоні від 0,1 В до 0,3 В між напругами тунельного пробою р-п-переходу стабілітронів, що входять до складу декількох стабілітронів.

16. Пристрій для освітлення, що містить один або декілька ГЕО і стабілізатор струму за будь- яким із пп. 1-14. - ЕВ ; і і еШЕО2 МБО І Ку єо -ї. ; | зх ЕВ? шо! І г 1 І І с 1 І І і І те І в

Фіг. (а) Фіг. 1(5)