СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.
Уровень техники
Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, транзистор усилителя постоянного тока, стабилитрон, шесть резисторов, конденсатор, пусковой транзистор, диод (авт. свид. SU 1684782, МКИ: G05F 1/56).
Недостатками данного устройства являются большое количество элементов, выполняющих только функции запуска, что приводит как к дополнительным затратам времени, так и к снижению надежности устройства, 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 №2291475, МПК: G05F 1/569).
Стабилизатор постоянного напряжения содержит: регулирующий транзистор, подключенный эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора; усилитель на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулируемого транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения на первом и втором резисторах, а эмиттер через стабилитрон соединен с выходным выводом стабилизатора и через токозадающий резистор - с общей шиной; пусковой конденсатор включенный между базами обоих транзисторов; диод шунтирующий база-эмиттерный переход регулирующего транзистора в обратном направлении.
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, подключенный эмиттером к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора; усилитель на транзисторе противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулируемого транзистора, база - с выходом делителя выходного напряжения выполненном на первом и втором резисторах, а эмиттер - с анодом первого стабилитрона и первым выводом токозадающего резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, причем делитель выходного напряжения подключен параллельно выходным выводам; пусковой конденсатор включенный между базами обоих транзисторов; диод шунтирующий база-эмиттерный переход регулирующего транзистора в обратном направлении, введен второй стабилитрон однотипный первому, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, катодом к катоду первого стабилитрона, а анодом к выходному выводу.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения.
Осуществление полезной модели
Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор 1, усилительный транзистор 2 противоположного типа проводимости, однотипные стабилитроны 3 и 6, резисторы 4 и 5 делителя выходного напряжения, пусковой конденсатор 7, токозадающий резистор 8, диод 9.
Регулирующий транзистор 1 подключен эмиттером к входному, коллектором - к выходному выводам, а базой к коллектору усилительного транзистора 2, база которого соединена с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 4 и 5, эмиттер транзистора 2 через встречно включенные однотипные стабилитроны 3 и 6 соединен с выходным выводом, а через токозадающий резистор 8 - с общей шиной, причем делитель выходного напряжения подключен параллельно выходным выводам, пусковой конденсатор 7 включен между базами транзисторов 1 и 2, диод 9 шунтирует база-эмиттерный переход регулирующего транзистора 1 в обратном направлении.
Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.
До подачи входного напряжения конденсатор 7 не заряжен, и коллектор транзистора 2 соединен с его базой, то есть транзистор 2 оказывается в диодном включении. После подачи входного напряжения заряд конденсатора 7 осуществляется с постоянной времени, определяемой величиной емкости конденсатора 7 и эквивалентного сопротивления, образованного сопротивлением резистора 5 и параллельным ему сопротивлением из последовательно соединенных диода, образованного переходом эмиттер-база транзистора 2, и резистора 9. С этой же постоянной времени нарастает базовый ток регулирующего транзистора 1, что создает условия для его открывания, в результате на выходе появляется напряжение. После заряда конденсатора 7 и достижения выходным напряжением номинального значения транзистор 2 переходит в режим усиления, а стабилизатор - в режим с отрицательной обратной связью. При дальнейшей работе после пуска конденсатор 7 не оказывает влияния на нормальную работу стабилизатора. При снятии входного напряжения конденсатор 7 разряжается через диод 9, и тем самым создается готовность конденсатора 7 к повторному пуску. Диод 9 способствует быстрому разряду пускового конденсатора 7, что существенно уменьшает или практически сводит к нулю время подготовки стабилизатора для последующего включения после выключения питания. Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор для электропитания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, где возможны кратковременные пропадания сети, что способствует повышению надежности функционирования питаемой аппаратуры и расширению области применения.
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, 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 6, 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, 6, а значит и расширение диапазона рабочих температур устройства, что существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.