ЭЛЕКТРОННЫЙ 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 регулирующий блок стабилизатора содержащий балластную нагрузку, делитель напряжения на резисторах, дифференциальный усилитель, последовательно соединенные транзисторы регулирующего элемента, источник дополнительного напряжения, узел управления с подключенными к его входам делителем выходного напряжения на резисторах и источником опорного напряжения, а также нагрузку (авт. свид. SU 1022133 А, МКИ: G05F 1/58).
Недостатком данного устройства является низкая надежность.
Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является электронный стабилизатор постоянного напряжения (патент RU №2542673, МПК: G05F 1/569).
Электронный стабилизатор постоянного напряжения содержит: балластный резистор включенный последовательно с нагрузкой; выравнивающий делитель напряжения, выполненный из двух последовательно соединенных резисторов, и подключенный параллельно нагрузке; подключенный параллельно нагрузке делитель обратной связи, состоящий из последовательно соединенных, по крайней мере, одного стабилитрона, и двух резисторов, которые образуют 2 плеча, причем по крайней мере, один стабилитрон и резистор образуют одно плечо делителя обратной связи, а другое плечо составляет второй резистор; регулирующий элемент, выполненный из двух последовательно соединенных транзисторов, и подключенный параллельно нагрузке, причем связь регулирующего элемента с выравнивающим делителем напряжения и делителем обратной связи осуществляется через средние выводы делителей и базы транзисторов.
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 электронный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий: балластный резистор включенный последовательно с нагрузкой; выравнивающий делитель напряжения, выполненный из двух последовательно соединенных резисторов, и подключенный параллельно нагрузке; подключенный параллельно нагрузке делитель обратной связи, образующий два плеча, причем одно плечо делителя обратной связи составляет первый резистор последовательно соединенный с анодом, по крайней мере, одного стабилитрона, а второе плечо делителя обратной связи составляет второй резистор; регулирующий элемент, выполненный из двух последовательно соединенных транзисторов, и подключенный параллельно нагрузке, причем связь регулирующего элемента с выравнивающим делителем напряжения и делителем обратной связи осуществляется через средние выводы делителей и базы транзисторов, введен, по крайней мере, второй стабилитрон однотипный первому, причем введенный стабилитрон включен встречно первому стабилитрону катодом к катоду первого стабилитрона.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема электронного стабилизатора постоянного напряжения.
Осуществление полезной модели
Электронный стабилизатор постоянного напряжения содержит балластный резистор 1; резисторы 2 и 3 выравнивающего делителя напряжения; транзисторы 4 и 5 регулирующего элемента; резисторы 7, 8 и, по крайней мере, одну пару однотипных стабилитронов 6 и 10 (6.1÷6.n; 10.1÷10.n) делителя обратной связи; нагрузку 9.
Электронный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.
На входные клеммы (+Е, -Е) поступает нестабилизированное напряжение, которое через балластный резистор 1 поступает на нагрузку 9, к клеммам которой подключены параллельно три функциональных элемента:
выравнивающий делитель - резисторы 2, 3;
регулирующий элемент - транзисторы 4, 5;
делитель обратной связи - стабилитроны 6, 10 (6.1÷6.n; 10.1÷10.n) и резисторы 7, 8.
Если выходное напряжение отличается от заданного стабильного значения, сигнал рассогласования через делитель обратной связи поступает непосредственно на вход транзистора 5, изменяя падение напряжения на нем, тем самым компенсируя рассогласование. Резистор 7 выполняется переменным или подборным, что позволяет регулировать напряжение на нагрузке в широких пределах. Падение напряжения на транзисторе 4 полностью задается напряжением на его входе, т.е. параметрами выравнивающего делителя 2, 3.
Количество пар стабилитронов 6, 10 (6.1÷6.n; 10.1÷10.n) определяется заданной величиной выходного напряжения стабилизатора.
Регулирующий элемент может быть выполнен как на биполярных, так и на полевых транзисторах.
В случае прототипа, приемлемая температурная стабильность выходного напряжения обеспечивается при использовании в качестве стабилитронов 6, 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). Тогда, в случае использования электронного стабилизатора постоянного напряжения для питания высоковольтных цепей радиоэлектронной аппаратуры, количество установленных стабилитронов 6 становится неприемлемо большим, что существенно снижает надежность устройства.
Использование в качестве стабилитрона 6 (6.1÷6.n) 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 10 (10.1÷10.n), однотипного стабилитрону 6 (6.1÷6.n), 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 6 и 10 (6.1÷6.n; 10.1÷10.n), а значит и расширение диапазона рабочих температур устройства, что существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого электронного стабилизатора постоянного напряжения.