RU2227317C1

RU2227317C1 - Constant voltage stabilizer

Info

Publication number: RU2227317C1
Application number: RU2002125625/09A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Буковшин; В.В. Авдеев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-20
Also published as: RU2002125625A

Abstract

FIELD: electrical engineering, possibly different apparatuses for supplying electric power to electric and radio equipment. SUBSTANCE: constant voltage stabilizer includes regulating transistor 1, differential amplifier 4 having first 5 and second 6 transistors, output voltage divider 8, Zener diode 9, driving circuit, electric current setting resistor 11, isolating diode 12, circuit having connected in series two diodes 13, third transistor 14 and resistor 15. EFFECT: enhanced stability, lowered fluctuation value of output voltage due to using driving circuit, third transistor and additional resistor. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных устройствах электропитания электро-радиоаппаратуры.The invention relates to electrical engineering and can be used in various devices for powering electrical radio equipment.

Известен стабилизатор постоянного напряжения (а.с. №1684782, G 05 F 1/56), 15.10.91, БИ №32, обеспечивающий надежный запуск стабилизатора, содержащий включенный в силовую шину регулирующий транзистор по схеме с общим эмиттером, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе, коллектором соединенным с базой регулирующего транзистора, а эмиттером связанном с общей шиной, стабилитрон, включенный между выходным силовым выводом и эмиттером транзистора УНТ, делитель выходного напряжения на резисторах, выходом подключенный к базе транзистора УПТ, включенные последовательно между общей шиной и базой регулирующего транзистора резистор и конденсатор, пусковой транзистор, цепь эмиттерного перехода которого включена между базой регулирующего транзистора и конденсатором, а коллектор соединен с общей шиной, два резистора и диод, шунтированный первым из резисторов и включенный в прямом направлении в эмиттерную цепь пускового транзистора, эмиттерный переход которого шунтирован вторым резистором.Known DC voltage stabilizer (AS No. 1684782, G 05 F 1/56), 10/15/91, BI No. 32, providing reliable start of the stabilizer, containing a regulating transistor included in the power bus according to the scheme with a common emitter, DC amplifier ( UPT) on the transistor, the collector connected to the base of the regulating transistor, and the emitter connected to the common bus, a zener diode connected between the output power output and the emitter of the CNT transistor, the output voltage divider on the resistors, the output connected to the base of the transistor, turned on a resistor and a capacitor, a starting transistor, the emitter junction circuit of which is connected between the base of the regulating transistor and the capacitor, and the collector is connected to the common bus, two resistors and a diode, shunted by the first of the resistors and connected in the forward direction the emitter circuit of the starting transistor, the emitter junction of which is shunted by a second resistor.

Однако наличие большого числа элементов, выполняющих только функцию запуска является недостатком известного устройства, так как это приводит к усложнению схемы стабилизатора и снижает его надежность.However, the presence of a large number of elements that perform only the start function is a disadvantage of the known device, since this leads to a complication of the stabilizer circuit and reduces its reliability.

Известен также компенсационный стабилизатор постоянного напряжения (а.с. №1665354, G 05 F 1/56), 23.07.91, БИ №27, содержащий регулирующий транзистор р-n-р типа, делитель выходного напряжения на резисторах, дифференциальный усилитель сигнала рассогласования на транзисторах и резисторе, источник опорного напряжения на опорном элементе и ограничительном резисторе, узел запуска на вспомогательном транзисторе р-n-р типа, токозадающем резисторе и пусковом резисторе, регулирующий транзистор подключен эмиттером к входной шине, а через резистор к коллектору вспомогательному транзистору, база которого соединена с выходом усилителя и базой регулирующего транзистора, коллектор которого соединен с выходной шиной. Эмиттер вспомогательного транзистора через резистор соединен с опорным входом усилителя и первыми выводами опорного элемента и резистора, вторые выводы которых с общей и выходной шинами соответственно. Средний вывод делителя выходного напряжения соединен с сигнальным входом усилителя, общий вывод которого соединен с общей шиной.Also known is a compensating DC voltage stabilizer (AS No. 1665354, G 05 F 1/56), 07.23.91, BI No. 27, containing a pnp type control transistor, output voltage divider on resistors, differential error signal amplifier on transistors and a resistor, a reference voltage source on a reference element and a limiting resistor, a start node on an auxiliary pnp type transistor, a current-setting resistor and a starting resistor, the control transistor is connected by an emitter to the input bus, and through the resistor to the collector an auxiliary transistor having a base connected to the amplifier output and the base of the regulating transistor, whose collector is connected to the output bus. The emitter of the auxiliary transistor is connected through a resistor to the reference input of the amplifier and the first terminals of the reference element and resistor, the second terminals of which are connected to the common and output buses, respectively. The middle output of the output voltage divider is connected to the signal input of the amplifier, the common output of which is connected to a common bus.

Данное устройство позволяет повысить надежность путем упрощения схемы пусковой цепи.This device can improve reliability by simplifying the starting circuit.

Недостатком этого устройства является протекание дополнительного тока запуска в режиме стабилизации через опорный элемент, что снижает стабильность выходного напряжения. Кроме того, транзистор запуска работает в инверсном режиме, что лишает устройство технических гарантий надежности работы.The disadvantage of this device is the flow of additional starting current in the stabilization mode through the reference element, which reduces the stability of the output voltage. In addition, the start transistor operates in inverse mode, which deprives the device of technical guarantees of reliable operation.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является стабилизатор, описанный в а.с. №1665352, G 05 F 1/56, 23.07.91, БИ №27.The closest in technical essence to the proposed invention is the stabilizer described in A. with. No. 1665352, G 05 F 1/56, 07.23.91, BI No. 27.

Схема этого стабилизатора приведена на фиг.1, где обозначено 1 - регулирующий транзистор; 2 - входной силовой вывод; 3 - выходной силовой вывод; 4 - дифференциальный усилитель; 5, 6 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя; 7 - общая шина; 8 - делитель выходного напряжения; 9 - стабилитрон; 10, 11 - первый и второй резисторы; 12 - диод; 13 - цепочка из последовательно соединенных двух диодов.The scheme of this stabilizer is shown in figure 1, where 1 is indicated - a regulating transistor; 2 - input power output; 3 - output power output; 4 - differential amplifier; 5, 6 - the first and second transistors of a differential amplifier; 7 - common bus; 8 - output voltage divider; 9 - a zener diode; 10, 11 - the first and second resistors; 12 - diode; 13 - a chain of two diodes connected in series.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным 2 и выходным 3 силовыми выводами, дифференциальный усилитель 4 на транзисторах 5 и 6, объединенные эмиттеры которых связаны с общей шиной 7, а коллектор первого из них подключен к базе регулирующего транзистора 1, делитель 8 выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора 6, стабилитрон 9, включенный между базой первого транзистора 5 и общей шиной 7, два резистора 10 и 11, последовательно включенных между входным силовым выводом и базой первого транзистора 5, диод 12, включенный между выходным силовым выводом и общей точкой резисторов 10 и 11. Параллельно диоду 12 в обратном направлении может быть подключена цепочка 13 из последовательно соединенных диодов.The stabilizer contains a control transistor 1, an emitter and a collector connected respectively to the input 2 and output 3 power terminals, a differential amplifier 4 on transistors 5 and 6, the combined emitters of which are connected to a common bus 7, and the collector of the first one is connected to the base of the control transistor 1, an output voltage divider 8, connected to the base of the second transistor 6 by an output, a zener diode 9 connected between the base of the first transistor 5 and a common bus 7, two resistors 10 and 11 connected in series between the input forces the output terminal and the base of the first transistor 5, a diode 12 connected between the output power terminal and the common point of the resistors 10 and 11. In parallel with the diode 12, a chain 13 of series-connected diodes can be connected.

Стабилизатор работает следующим образом.The stabilizer works as follows.

При подключении входного напряжения через резисторы 10 и 11 открывается первый транзистор 5 дифференциального усилителя 4 и отпирается регулирующий транзистор 1. Пока выходное напряжение мало, диод 12 заперт. С увеличением выходного напряжения диод 12 открывается и питание стабилитрона осуществляется с выхода стабилизатора.When the input voltage is connected through resistors 10 and 11, the first transistor 5 of the differential amplifier 4 opens and the control transistor 1 is unlocked. As long as the output voltage is small, the diode 12 is locked. With increasing output voltage, the diode 12 opens and the zener diode is powered from the output of the stabilizer.

Однако данный стабилизатор имеет недостаточно высокую стабильность выходного напряжения при изменении в широком диапазоне входного напряжения.However, this stabilizer does not have a sufficiently high stability of the output voltage when changing in a wide range of input voltage.

Это обусловлено наличием прямой дестабилизирующей связи между входом и выходом стабилизатора через допускающий резистор источника опорного напряжения.This is due to the presence of a direct destabilizing connection between the input and output of the stabilizer through an accepting resistor of the reference voltage source.

Изменение входного напряжения приводит к изменению нерегулируемой составляющей тока, протекающего через стабилитрон, что, в свою очередь, приводит к изменению опорного напряжения и, следовательно, уменьшает стабильность выходного напряжения.Changing the input voltage leads to a change in the unregulated component of the current flowing through the zener diode, which, in turn, leads to a change in the reference voltage and, therefore, reduces the stability of the output voltage.

Для устранения указанного недостатка в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным силовыми выводами, дифференциальный усилитель на двух транзисторах, объединенные эмиттеры которых соединены с общей шиной через резистор, а коллектор первого транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, коллектор второго транзистора соединен с объединенными выводами разделительного диода и цепочкой из двух последовательно соединенных диодов, делитель выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора, стабилитрон, включенный между точкой соединения токозадающего резистора и базой первого транзистора и общей шиной, введены пусковая, цепь, третий транзистор и резистор. Причем один вывод пусковой цепи соединен с входным силовым выводом, а второй - с точкой соединения вывода токозадающего резистора и разделительного диода. При этом пусковая цепь содержит последовательно соединенные конденсатор и диод, точка соединения которых подключена к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с одним выводом введенного резистора, другой вывод которого соединен с выходным силовом выводом.To eliminate this drawback, the DC voltage regulator contains a regulating transistor, an emitter and a collector connected respectively to the input and output power terminals, a differential amplifier with two transistors, the combined emitters of which are connected to a common bus via a resistor, and the collector of the first transistor is connected to the base of the regulating transistor , the collector of the second transistor is connected to the combined terminals of the isolation diode and a chain of two series-connected di an ode, an output voltage divider connected to the base of the second transistor by an output, a zener diode connected between the connection point of the current-setting resistor and the base of the first transistor and the common bus, a starter, a circuit, a third transistor, and a resistor are introduced. Moreover, one output of the starting circuit is connected to the input power output, and the second to the connection point of the output of the current-setting resistor and the diode. In this case, the starting circuit contains a series-connected capacitor and diode, the connection point of which is connected to the collector of the third transistor, the emitter of which is connected to a common bus, and the base is connected to one terminal of the inserted resistor, the other terminal of which is connected to the output power terminal.

Схема предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения приведена на фиг.2, где обозначено: 1 - регулирующий транзистор; 2 - входной силовой вывод; 3 - выходной силовой вывод; 4 - дифферент усилитель; 5, 6 - первый и второй транзисторы дифференциального усилителя; 7 - общая шина; 8 - делитель выходного напряжения; 9 - стабилитрон; 10 - пусковая цепь; 11 - токозадающий резистор; 12 - разделительный диод; 13 - цепочка из последовательно соединенных двух диодов; 14 - третий транзистор; 15 - резистор.The scheme of the proposed DC voltage stabilizer is shown in figure 2, where it is indicated: 1 - regulating transistor; 2 - input power output; 3 - output power output; 4 - trim amplifier; 5, 6 - the first and second transistors of a differential amplifier; 7 - common bus; 8 - output voltage divider; 9 - a zener diode; 10 - starting circuit; 11 - current-causing resistor; 12 is an isolation diode; 13 - a chain of two diodes connected in series; 14 - the third transistor; 15 - resistor.

Предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным 2 и выходным 3 силовыми выводами, дифференциальный усилитель 4 на транзисторах 5 и 6, объединенные эмиттеры которых связаны с общей шиной 7 через резистор, коллектор первого из них подключен к базе регулирующего транзистора 1, делитель 8 выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора 6, стабилитрон 9, включенный между базой первого транзистора 5 и общей шиной 7, пусковую цепь 10 и первый резистор 11, последовательно включенный между входным силовым выводом и базой первого транзистора 5, диод 12, включенный между выходным силовым выводом и общей точкой пусковой цепи 10 и первого резистора 11, параллельно которому в обратном направлении подключена цепочка из последовательно соединенных диодов, и третий транзистор 14, коллектор которого подключен к средней точки пусковой цепи 10, эмиттер - к общей шине, а база через второй резистор 15 - к выходному силовому выводу.The proposed DC voltage stabilizer contains a control transistor 1, an emitter and a collector connected respectively to the input 2 and output 3 power terminals, a differential amplifier 4 on transistors 5 and 6, the combined emitters of which are connected to a common bus 7 through a resistor, the collector of the first of them is connected to the base regulating transistor 1, an output voltage divider 8, connected to the base of the second transistor 6 by an output, a zener diode 9 connected between the base of the first transistor 5 and a common bus 7, a starting circuit 10 and a first resistor 11 connected in series between the input power terminal and the base of the first transistor 5, a diode 12 connected between the output power terminal and the common point of the starting circuit 10 and the first resistor 11, parallel to which a chain of series-connected diodes is connected in the opposite direction, and the third transistor 14, the collector of which is connected to the midpoint of the starting circuit 10, the emitter to the common bus, and the base through the second resistor 15 to the output power terminal.

При подключении напряжения питания током через пусковую цепь 10 открывается первый транзистор 5 дифференциального усилителя 4 и отпирает регулирующий транзистор 1, что вызывает нарастание выходного напряжения. Пока выходное напряжение мало, диод 12 заперт. С увеличением выходного напряжения диод 12 открывается и питание стабилитрона 9 осуществляется с выхода стабилизатора. Одновременно с диодом 12 открывается и третий транзистор 14, обеспечивая подключение конденсатора пусковой цепи 10 на общий вывод и развязку выхода стабилизатора от неуправляемого тока запуска в режимах стабилизации.When connecting the supply voltage to the current through the starting circuit 10, the first transistor 5 of the differential amplifier 4 opens and the control transistor 1 is unlocked, which causes an increase in the output voltage. While the output voltage is small, the diode 12 is locked. With an increase in the output voltage, the diode 12 opens and the zener diode 9 is powered from the output of the stabilizer. Simultaneously with the diode 12, the third transistor 14 opens, providing the connection of the starting capacitor 10 to the common output and isolation of the output of the stabilizer from the uncontrolled starting current in stabilization modes.

Подключение конденсатора пусковой цепи 10 на общий вывод позволяет использовать конденсатор не только во время запуска, но и во время нормальной работы стабилизатора в режиме дополнительной фильтрации входного напряжения.Connecting the capacitor of the starting circuit 10 to the common terminal allows you to use the capacitor not only during startup, but also during normal operation of the stabilizer in the mode of additional filtering of the input voltage.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый стабилизатор имеет более высокую стабильность выходного напряжения за счет исключения влияния колебания питающего напряжения, а использование конденсатора пусковой цепи 10 в режиме фильтрации уменьшает амплитуду пульсации выходного напряжения.Thus, in comparison with the prototype, the proposed stabilizer has a higher stability of the output voltage due to the exclusion of the influence of fluctuations in the supply voltage, and the use of a starting capacitor 10 in the filtering mode reduces the amplitude of the output voltage ripple.

Claims

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттером и коллектором соединенный соответственно с входным и выходным силовыми выводами, дифференциальный усилитель на двух транзисторах, объединенные эмиттеры которых соединены с общей шиной через резистор, а коллектор первого транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, коллектор второго транзистора соединен с объединенными выходами разделительного диода и цепочкой из двух последовательно соединенных диодов, делитель выходного напряжения, выходом соединенный с базой второго транзистора, стабилитрон, включенный между точкой соединения вывода токозадающего резистора и базой первого транзистора и общей шиной, причем другие выводы цепочки из двух последовательно соединенных диодов и разделительного диода соединены с коллектором регулирующего транзистора, отличающийся тем, что введены пусковая цепь, третий транзистор и резистор, при этом один вывод пусковой цепи соединен с входным силовым выводом, а второй - с точкой соединения вывода токозадающего резистора и разделительного диода, причем пусковая цепь содержит последовательно соединенные конденсатор и диод, точка соединения которых подключена к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а база - с одним выводом введенного резистора, другой вывод которого соединен с выходным силовым выводом.A DC voltage stabilizer containing a control transistor, an emitter and a collector connected respectively to the input and output power terminals, a differential amplifier on two transistors, the combined emitters of which are connected to a common bus through a resistor, and the collector of the first transistor is connected to the base of the control transistor, the collector of the second transistor is connected with the combined outputs of the isolation diode and a chain of two series-connected diodes, an output voltage divider, you connected to the base of the second transistor, a zener diode connected between the connection point of the output of the lead-in resistor and the base of the first transistor and a common bus, the other outputs of the chain of two series-connected diodes and an isolation diode connected to the collector of the regulating transistor, characterized in that a starting circuit is introduced, the third transistor and resistor, while one output of the starting circuit is connected to the input power output, and the second to the connection point of the output of the current-setting resistor and the isolation diode, wherein the launcher comprises a series-connected circuit capacitor and a diode, whose junction point is connected to the collector of the third transistor, whose emitter is connected to the common bus, and base - to one terminal of resistor inserted, the other terminal of which is connected to the output power terminal.