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
Известный стабилизатор постоянного напряжения содержит общий вывод, выходной вывод, входной основной вывод, дополнительный вывод, три транзистора, пять резисторов, стабилитрон, диод, конденсатор (авт. свид. SU 1343403, МКИ: G05F 1/569).
Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности обусловленные:
обязательным наличием дополнительного источника питания, используемого только для включения;
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 №2451973, МПК: G05F 1/569).
Стабилизатор постоянного напряжения содержит: регулирующий транзистор, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу; усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе имеющим противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база соединена с выходом делителя выходного напряжения выполненном на четвертом и пятом резисторах, а эмиттер через стабилитрон - с выходным выводом и через первый резистор - с общим выводом; транзистор защиты, эмиттер которого соединен с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор - с базой транзистора УПТ, а база через пусковую RC-цепь, состоящую из последовательно соединенных третьего резистора и конденсатора, подключена к общему выводу, причем точка соединения третьего резистора и конденсатора через диод подсоединена к входному выводу, а эмиттерно-базовый переход шунтирован вторым резистором; кроме того, делитель выходного напряжения из последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов подключен параллельно выходным выводам.
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; усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе имеющим противоположный тип проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, база соединена с выходом делителя выходного напряжения выполненном на четвертом и пятом резисторах, а эмиттер соединен с катодом первого стабилитрона и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с общим выводом; транзистор защиты, эмиттер которого соединен с эмиттером регулирующего транзистора, коллектор - с базой транзистора УПТ, а база через пусковую RC-цепь, состоящую из последовательно соединенных третьего резистора и конденсатора, подключена к общему выводу, причем точка соединения третьего резистора и конденсатора через диод подсоединена к входному выводу, а эмиттерно-базовый переход шунтирован вторым резистором; кроме того, делитель выходного напряжения из последовательно соединенных четвертого и пятого резисторов подключен параллельно выходным выводам, введен второй стабилитрон однотипный первому, причем второй стабилитрон включен встречно первому стабилитрону, анодом к аноду первого стабилитрона, а катодом к выходному выводу.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения.
Осуществление полезной модели
Стабилизатор постоянного напряжения содержит общий вывод 1, выходной вывод 2, входной вывод 3, регулирующий транзистор 4, однотипные стабилитроны 5 и 9, резисторы 6 и 7 делителя выходного напряжения, первый, второй и третий резисторы 8, 12, 13, транзистор 10 УПТ, диод 11, конденсатор 14, транзистор 15 защиты.
Регулирующий транзистор 4 подключен эмиттером к входному выводу 3, коллектором - к выходному выводу 2, а базой к коллектору транзистора 10 УПТ, база которого соединена с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 6 и 7, а эмиттер через встречно включенные однотипные стабилитроны 9 и 5 - с выходным выводом 2 и через первый резистор 8 - с общим выводом 1. Эмиттер транзистора 15 защиты соединен с эмиттером регулирующего транзистора 4, коллектор - с базой транзистора 10 УПТ, а база транзистора 15 защиты через пусковую RC-цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 13 и конденсатора 14, подключена к общему выводу 1, причем точка соединения резистора 13 и конденсатора 14 через диод 11 подсоединена к входному выводу 3, а эмиттерно-базовый переход шунтирован резистором 12. Кроме того, делитель выходного напряжения из последовательно соединенных резисторов 6 и 7 подключен параллельно выходным выводам 2 и 1.
Стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.
При подаче напряжения на вход стабилизатора ток, проходящий через конденсатор 14 и резистор 13, создает условия для открывания транзистора 15. Входное напряжение через эмиттерно-коллекторный переход транзистора 15 подается на базу транзистора 10 УПТ. Это вызывает открывание транзистора 10, ток коллектора которого открывает регулирующий транзистор 4, обеспечивает появление на выходе стабилизатора напряжения. При достижении выходным напряжением значения, определяемого делителем напряжения на резисторах 6 и 7, транзисторы 4 и 10 входят в режим стабилизации выходного напряжения, и его рост прекращается. При кратковременном пропадании входного напряжения конденсатор 14 с помощью диода 11 подключается к входным выводам стабилизатора и поддерживает входное напряжение, а при более длительных провалах напряжения разряжается за счет работы самого стабилизатора. Это обеспечивает быстрый разряд конденсатора 14 и готовность стабилизатора к повторному запуску.
В случае прототипа, приемлемая температурная стабильность выходного напряжения обеспечивается при использовании в качестве стабилитрона 9, 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 9 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 5, однотипного стабилитрону 9, 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 5, 9, а значит и расширение диапазона рабочих температур устройства, что существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого стабилизатора постоянного напряжения.