Стабилизатор постоянного напряжения

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры. Техническим результатом является обеспечение высокой температурной стабильности выходного напряжения (широкого диапазона рабочих температур) при одновременном расширении диапазона выходных напряжений, а значит и расширение функциональных возможностей устройства как стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор постоянного напряжения содержит два транзистора, два стабилитрона, два диода, четыре резистора, конденсатор. 1 ил. 1 п. ф-лы.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры.

Уровень техники

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий: регулирующий транзистор; транзистор усилителя постоянного тока (УПТ); стабилитрон; два резистора делителя выходного напряжения; первый, второй, третий и четвертый резисторы; конденсатор; диод; пусковой транзистор (авт. свид. SU 1684782, МКИ: G05F 1/569)

Недостатками данного устройства являются наличие большого числа элементов, выполняющих функцию запуска, что снижает его надежность, а также ограниченные функциональные возможности обусловленные:

низкой температурной стабильностью выходного напряжения (узким диапазоном рабочих температур) в случае широкого диапазона выходных напряжений;

узким диапазоном выходных напряжений при высокой температурной стабильности (широком диапазоне рабочих температур).

Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является стабилизатор постоянного напряжения (патент RU 2286592, МПК: G05F 1/569).

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе, имеющим противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения на третьем и четвертом резисторах, а эмиттер через стабилитрон - с выходным выводом и через второй резистор - с общей шиной, пусковую цепь, состоящую из двух последовательно соединенных диодов, шунтирующую эмиттерный переход регулирующего транзистора в обратном направлении, последовательную RC-цепь, состоящую из конденсатора и первого резистора, одним выводом подключенную к точке соединения диодов, а другим - к общей шине стабилизатора

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности обусловленные:

низкой температурной стабильностью выходного напряжения (узким диапазоном рабочих температур) в случае широкого диапазона выходных напряжений;

узким диапазоном выходных напряжений при высокой температурной стабильности (широком диапазоне рабочих температур).

Раскрытие полезной модели

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к расширению функциональных возможностей обусловленных обеспечением высокой температурной стабильности выходного напряжения (широкого диапазона рабочих температур) при одновременном расширении диапазона выходных напряжений.

Технический результат достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе, имеющим противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения на третьем и четвертом резисторах, а эмиттер, к которому подключен анод стабилитрона, через второй резистор подключен к общей шине, пусковую цепь, состоящую из двух последовательно соединенных диодов, шунтирующую эмиттерный переход регулирующего транзистора в обратном направлении, последовательную RC-цепь, состоящую из конденсатора и первого резистора, одним выводом подключенную к точке соединения диодов, а другим - к общей шине стабилизатора, введен второй стабилитрон однотипный первому, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, катодом к катоду первого стабилитрона, а анодом к коллектору регулирующего транзистора

Краткое описание чертежа

На фиг. представлена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения.

Осуществление полезной модели

Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе 2 противоположного типа проводимости, первый и второй однотипные стабилитроны 3 и 11, первый и второй резисторы 6 и 8, резисторы 4 и 5 делителя выходного напряжения (третий и четвертый резисторы), конденсатор 7, первый и второй диоды 9 и 10.

Регулирующий транзистор 1, эмиттером подключен к входному выводу, коллектором - к выходному выводу стабилизатора, а база соединена с коллектором транзистора 2 УПТ, база которого соединена с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 4 и 5, а эмиттер, к которому подключен анод стабилитрона 3, через резистор 8 подключен к общей шине, пусковая цепь, состоящая из двух последовательно соединенных диодов 9 и 10, шунтирует эмиттерный переход регулирующего транзистора 1 в обратном направлении, последовательная RC-цепь, состоящая из конденсатора 7 и резистора 6, одним выводом подключена к точке соединения диодов 9 и 10, а другим - к общей шине стабилизатора, катод стабилитрона 3 соединен с катодом стабилитрона 11, анод которого соединен с коллектором регулирующего транзистора 1.

Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче входного напряжения на вход стабилизатора начинается заряд конденсатора 7 через эмиттерный переход регулирующего транзистора 1, диод 10 и резистор 6. Регулирующий транзистор 1 открывается и на выходе стабилизатора появляется напряжение, которое приводит к открытию транзистора 2. С этого момента вступает в действие цепь обратной связи стабилизатора и на его выходе поддерживается номинальное выходное напряжение. Стабилизатор переходит в рабочий режим. Стабилизация выходного напряжения осуществляется при помощи УПТ на транзисторе 2, воздействующего на регулирующий транзистор 1 таким образом, что выходное напряжение возвращается на установленный уровень с заданной точностью.

После отключения входного напряжения конденсатор 7 с помощью диода 9 подключается к входным выводам стабилизатора и разряжается за счет работы самого стабилизатора, что способствует быстрому разряду конденсатора 7 и, следовательно, уменьшает время подготовки стабилизатора для последующего включения после выключения питания, что особенно важно при его работе в сеансном режиме.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения имеет более простую схему запуска, что позволяет повысить его надежность.

В случае прототипа, приемлемая температурная стабильность выходного напряжения обеспечивается при использовании в качестве стабилитрона 3, стабилитрона с напряжением стабилизации близким к 6 В. Так как лишь в этом случае стабилитроны имеют температурный коэффициент напряжения стабилизации стремящийся к нулю (см. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», М.: Мир, 1998 г., с. 350). Соответственно, в силу критичности выбора величины сопротивления резистора 8 (определяет режим работы стабилитрона 3 и УПТ на транзисторе 2), выходное напряжение стабилизатора может принимать значение незначительно превышающее 6 В. При других напряжениях стабилизации, значительный температурный коэффициент напряжения стабилизации приводит к ограничению диапазона рабочих температур устройства.

Использование в качестве стабилитрона 3 лавинного стабилитрона, то есть стабилитрона с напряжением стабилизации более 6 В, характеризуемого положительным коэффициентом напряжения стабилизации (см. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», М.: Мир, 1998 г., с. 351), и стабилитрона 11, однотипного стабилитрону 3, но включенного ему встречно (в прямом направлении), а значит характеризуемого отрицательным коэффициентом напряжения стабилизации (см. Китаев В.Е., Бокуняев А.А., Колканов М.Ф. «Электропитание устройств связи», М.: Связь, 1975 г., с. 184), обеспечивает взаимную компенсацию коэффициентов напряжения стабилизации стабилитронов 3, 11, а значит и расширение диапазона рабочих температур устройства, что существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, усилитель постоянного тока на транзисторе, имеющем противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения на третьем и четвертом резисторах, а эмиттер, к которому подключен анод стабилитрона, через второй резистор подключен к общей шине, пусковую цепь, состоящую из двух последовательно соединенных диодов, шунтирующую эмиттерный переход регулирующего транзистора в обратном направлении, последовательную RC-цепь, состоящую из конденсатора и первого резистора, одним выводом подключенную к точке соединения диодов, а другим - к общей шине стабилизатора, отличающийся тем, что в устройство введен второй стабилитрон, причем второй стабилитрон однотипный первому стабилитрону и включен встречно первому стабилитрону, катодом к катоду первого стабилитрона, а анодом к коллектору регулирующего транзистора.