Brevet FR2130452A1 — publié le 19721103

L'invention concerne un montage intégrable pour la stabilisation de tension, dans lequel un élément de rpfrrence ( par exemple une chaîne de diodes, une diode Zener, un transistor travaillant en rt'girae d'avalanche ou une combinai— "5 son de ce? f*l Un tel montage est connu en soi et r été décrit par exemple dans " Siemens — Bauteile — Information " 8 10 (1970), n° 5» PP. 1''6 1 "'9» 160-161. La tension d'alimentation, appliquée à un composant intégré spécial, doit être suffisaient stabilisée pour avoir lr« constance nécessaire pour un fonctionnement parfait du composait. Dans ces conditions, on utilise la constance de la tension au niveau de l'élément de référence, 15 lorsque le courant à travers cet élément n'e t "ujet qu'à de faibles variations. Cependant, la tension à stabiliser est sujette à de grandes oscillations et si, pour des raisons économiques la tension stabilisée ne doit être que légèrement inférieure au 20 minimum de In tension à stabiliser, il est impossible d'établir une constance suffisante avec le montage connu, car le courant à travers l'élément de référence ne reste pas suffisamment constant . L'invention s'est fix Pour atteindre ce but, il est proposé confor-30 mément \ l'invention, avec un montage du type défini ci—dessus, de monter dpns le sens passant la diole b; se-rmetteur d'un transistor pnp en série avec un élément de référence, au poiçit haut de celui-ci, au niveau duquel est prélevé un potentiel stahiijsé par cet ''lément,et «1 parallèle aec une résistance partielle de la résistance 0I1-35 mique^e collecteur du transistor pnp -'tant à un potentiel de référence. Selon un mo^e de réalisation avantageux de l'invention, au point supérieur de l'élément de référence, la tension stabilisée est appliquée à la base d'un transistor monté en émetteur-follower, la tension de sortie stabilisée étant préle-^O vée à l'émetteur de ce transistor. XI en résulte cet avantage que bad original 72 09618 2 2130452 le montage a une faible résistance de sortie. L'élément de référence peut être choisi de façon appropriée, selon le niveau de la tension de sortie exigée. Si l'él-'^ient de réf'rence se compose de plusieurs éléments individuels ( par exemple dans le cas d'une 5 chaîne de diodes ou d'une combinaison d'une diode Zener avec des diodes se trouvant à l'état passant), il va de soi qu'un émetteur - follower peut être connecté à chaque point de la chaîne . L'invention va être expliquée de façon plus 10 détaillée, sans limitation de son caractère général, avec le mode de réalisation mentionné, à propos de trois formes de réalisation représentées sur les dessins, et données à titres d'exemple. Sur la figure 1, une chaîne de diodes se com-15 pose de six diodes 1 à 6 montées à la suite les unes des autres dans le mène sens passant. Le point bas de la chaîne de diodes est au potentiel de référence. Le point haut est connecté, avec interposition de deux résistances ohmiques J et 8, à une borne 9 qui est au potentiel d'alimentation d'une tension à stabiliser» 20 En parallèle avec la résistance ohmique 7 est montée la diode émetteur-base d'un transistor pnp 10. Le collecteur de celui - ci est au potentiel de référence. Dans ces conditions, la diode émetteur-base e^t en série avec la chaîne de diodes et elle a le même sens passant que les diodes 1 à 6. La base du transistor 25 pnp 10 est connectée à la base d'un transistor npn 11. Le collecteur de celui—ci est couplé à la borne 9» son émetteur est mis au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une résistance ohmique 12. Le point de jonction des diodes 3 et k est connecté à la base d'un transistor pnp 13. Le collecteur de celui-ci est 30 au potentiel de référence, son émetteur est relié à la borne 9 par l'intermédiaire d'une résistance ohmique 14. La base du transistor npn 11 est en outre connectée à une borne 15» l'émetteur du transistor npn 11 à une borne 16 et l'émetteur du transistor pnp 13 à une borne 17. 35 Une pré-stabilisation de la tension à stabili ser appliquée à la borne 9 est effectuée au moyen du transistor pnp IO. La fonction de cette pré-stabilisation est basée sur la chute de tension au niveau de la diode émetteur-base du transistor pnp 10, travaillant dans le sens passant. Cette chute de 40 tension est approximativement constante, de sorte qu'il BAD ORIGINAL 72 09618 3 2130452 est appliqué, \ l'émetteur du transistor pnp 10, un potentiel qui, s'agissant de transistors au silicium, est supérieur de 0,7 volts environ au potentiel appliqué à la base et, par suite, au potentiel existant au point haut de la chaîne de diodes. A 5 son tour, ce potentiel est constitué par la somne des tensions de chute nux bornes des diodes 1 à 6 travaillant paiement dans le sens passant. S'agissant de diodes au silicium, ce potentiel est de 6 . 0,7 volts. Dans ces conditions, il existe à la base du transistor pnp 10 un potentiel de valeur ^ = 6. UD= 4,2 volts 10 par rapport au potentiel de référence. Il existe alors à l'émetteur un potentiel UE ^ = ub 10 + UBE 10 = 9 volts par rapport au potentiel de référence. Les diodes stabilisatrices 1 à 6 travaillent avec cette tension pré-stabilisée ^ . Les tensions U des diodes ne peuvent être D 15 considérées conrne constantes que si le courant qui traverse les diodes 1 à 6 est constant. La fonction de la pré-stabilisation est basée maintenant sur le fait qu'en cas de variations de tension sur la borne 9» un courant con-ta^t continue à passer par la chaîne de diodes. La variation du courant qui traverse la 20 résistance 8 est absorbée par le transistor pnp 10. Ainsi, le courant à travers la chaîne de diodes et, en conséquence, la tension aux bornes des diodes 1 à 6 restent constants. Afin que la chaîne de diodes ne soit que faiblement charg'e, des transistors à ^metteur-suiveur sont in-25 tercalés à la suite en deux points de la chaîne de diodes dans l'exemple de réalisation de la fig. 1. A l'émetteur de ceux-ci peut alors être prélevé, par les sorties 16 et 17» une tension stabilisée dont le niveau correspond au potentiel existant au point de la chaîne de diodes auquel est connectée la base du 30 transistor à émetteur-suiveur 11 ou 13 considér»'. A l'entrée 15 peut être prélevée une tension dont la valeur est égale au potentiel existant au point haut de la chaîne de diode" par rapport au potentiel de référence. Dans ces conditions, ce point haut est connecté directement à la sortie 15» c'est-à-dire qu'aucun 35 transistor à émetteur-suiveur n'est utilisé. La réalisation sous forme de transistor npn 11 à émetteur—suiveur connecté à la sortie 16 et celle du transistor pnp 13 n'ont été choisie qu'à titre d'exemple. Le comportement du point' de vue de la varia-40 tion des tensions de sortie prélevées aux sorties 15 à 17 dépend BAD ORIGINAL 72 09618 9 4 2130452 10 de la variation de la tension base-émetteur À et de la BE 10 variation de la tension des diodes ^ UD« Le potentiel d'émetteur du transistor pnp 10 peut donc osciller de la valeur A io = 6 . A. UD + A. UBE 10. La variation du potentiel de base du transistor pnp 10 est subordonnée comme suit n la variation du potentiel ^ à la borne 9, c'est-à-dire à la variation de la tension à stabiliser: 6ut2 r 1 & UB 10* ~R^ * ^U9 |^UT A ln A+R7 ^-DS "'"ES AJ avec . VUE 10 UBE 10 + , f2) A — _ T D T + ' / 8* ES 7 ES 15 26 mV XjjS et Igg sont respectivement les courants de saturation des diodes 1 à 6 et de la diode émetteur-base dù transistor pnp 10. et Rg sont les grandeurs des résistances ohmiques 7 et 8. Les transistors 11 et 13 travaillant en tant 20 qu'émetteurs-suiveurs sont connectés, à titre d'exemple, aux diodes 6 et 3. La tension prélevée à l'émetteur du transistor pnp 11 est inférieure de la valeur TL^de la tension base-émetteur .DJlr du transistor npn 11 utilisé, à son potentiel de base par rappcrfc au potentiel de référence. On a alors s ?5 u16 = ".5 * dbe il » 6uD " dD = 5"D- En ce qui concerne le transistor pnp 13, la tension prélevée à l'émetteur est supérieure, de la valeur de la tension base-émetteur !!„„ du transistor utilisé, à son potentiel de bade par rapport au potentiel de référence. On a : 3° VÏ7 = 3UD + UBE 13 ^ ^UD. Grâce à l'utilisation des émetteurs-followers on parvient à une faible résistance de sortie, sans que la chaîne de diodes soit chargée. Deux autres exemples de réalisation d'un 35 montage fdon l'invention sont représentés sur les figures 2 et 3. La figure 2 illustre le cas où une partie de la chaîne de diodes est remplacée par une diode Zener 18. Dans ce cas, le transistor pnp 13 est connecté par sa base au point de jonction de la diode -5 ®t de la diode 6. Les autres composants 40 correspondent à ceux de l'exemple de réalisation de la figure 1. bad original 72 09618 5 2130452 La valeur des tensions stabilisées, prélevées aux bornes 16 et 17, correspond à la valeur du potentiel stabilisé par la chaîne de diodes avec la diode Zener 18. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 ill'^tre une version de l'élé—ent de référence où la chaîne de diodes de l'exemple de réalisation selon la figure 1 est entièrement remplacée par une diode Zener 19. Dans ce cas, les transistors 11 et 13 sont connectés tous deux par leur base à la base du transistor pnp 10. Un montage réalisé selon l'invention donne lieu, grâce à la pré-stabilisat'ion fournie par le transistor pnp 10 et sans grand surcroît de dépense par rapport à une simple stabilisation avec un élément de référence, à un résultat incomparablement supérieur quant à la constance de la tension stabilisée. La tension à stabiliser n'a besoin d'être que faiblement supérieure à la tension de sortie stabilisée maximale. Du fait des possibilités d'intégration, on dispose d'une vaste gamme d1aprlications dans le domaine des circuits intégrés. BAD ORIGINAL 72 09618 6 2130452 REVENDICATIONS 1. Montage intégrable pour la stabilisation de tension, dans lequel un élément de référence ( par exemple 5 une chaîne de diodes, une diode Zener, un transistor travaillant en régime d'avalanche ou une combinaison de ces éléments ) est connecté à un potentiel de n'frrence par son point bas et nu potentiel d'alimentation d'une tension continue à stabiliser par son point haut, par l'intermédiaire d'une résistance ohmique, 10 caractérisé par le fait qu'en série avec l'élément de référence au point haut de celui-ci au niveau duquel est prélevé un potentiel stabilisé par cet élément et en parallèle avec une résistance partielle (7) de la résistance ohmique est montée dans le sens passant ladlode base-émetteur d'un transistor pnp ( tO ), le col- 15 lecteur du transistor pnp (10) étant au potentiel de référence. 2. Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de référence est constitué par une chaîne de diodes comprenant plusieurs diodes (1 à 6) montées en série dans le sens passant, qu'un ou plusieurs points divi— 20 seurs de la chaîne de diodes, y compris le point haut, sont connectés respectivement à la base de transistors npn (11) ou de transistors pnp (13)» le collecteur du transistor npn (il) étant au potentiel d'alimentation, son émetteur étant au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une résistance ohmique (12) et 25 son émetteur étant connecté à une sortie (16) pour une tension continue stabilisée, et l'émetteur du transistor pnp (13) étant au potentiel d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance ohmique (l4), son collecteur étant au potentiel de référence et une borne (17) pour une tension continue stabilisée étant con- 30 nectée à son.émetteur. 3. Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de référence est constitué par une diode Zener (19) et qu'à la base du transistor pnp (lO), sont connectés un ou plusieurs circuits à émetteurs — suiveurs qui 35 contiennent chacun un transistor npn (11) ou un transistor pnp (13). 4. Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de référence est constitué par le montage en série d'une diode Zener (18) avec une ou plusieurs ^0 diodes (5, 6) et qu'aux points de jonction de celles-ci et/ou BAD ORIGINAL \ 72 09618 7 2130452 à la base dti transistor pnp (10), sont connectés un ou plusieurs circuits à émetteurs - suiveurs avec un transistor npn (il) ou avec un transistor pnp (13).