RU2028657C1

RU2028657C1 - Dc voltage stabilizer

Info

Publication number: RU2028657C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Скачко
Original assignee: Скачко Валериан Николаевич
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: secondary power supply sources. SUBSTANCE: device has series control transistor 1, DC transistor amplifier 2, output voltage resistive divider 3 and reference voltage source 4 built around current limiting resistor 5 and voltage stabilizing diode 6 connected by in series circuit between base circuit of transistor 1 and common bus, transistor 7 and two resistors 8, 9 connected by in series circuit between input terminal connected with emitter of transistor 1 and output of amplifier 2. Point of connected of resistors 8, 9 is connected to base of transistor 7 whose emitter is connected with input terminal, and collector, with base circuit of transistor 1 into which third resistor 11 can be placed. Such circuit makes it possible to dispense with additional current to control transistor 1. EFFECT: increased efficiency of device. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике вторичного электропитания, и может быть использовано при мощности источников электропитания до 20Вт при повышенных требованиях и к.п.д. The invention relates to electrical engineering, in particular to the technique of secondary power supply, and can be used with power sources up to 20W with increased requirements and efficiency

Известен компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, в котором для уменьшения энергетических потерь, по крайней мере, при предельно сниженном входном направлении, при котором еще сохраняется стабилизация, подача входного напряжения осуществляется на эмиттер регулирующего транзистора [1] . В этом стабилизаторе коллектор управляющего транзистора подключен к базе регулирующего транзистора, база - через делитель к выходу стабилизатора, а эмиттер - к общей точке резистора и стабилитрона, включенного между коллектором регулирующего и эмиттером управляющего транзисторов. Недостатком этой схемы является затрудненный запуск, вплоть до его невозможности, потому что ток базы регулирующего транзистора может появиться только после того, как появится базовый ток управляющего транзистора, возможный только при наличии тока через регулирующий транзистор. Known compensating DC voltage stabilizer, in which to reduce energy losses, at least with extremely reduced input direction, at which stabilization is still maintained, the input voltage is supplied to the emitter of the control transistor [1]. In this stabilizer, the collector of the control transistor is connected to the base of the regulating transistor, the base through a divider to the output of the stabilizer, and the emitter to the common point of the resistor and the zener diode connected between the collector of the regulator and the emitter of the control transistor. The disadvantage of this circuit is the difficult start-up, up to its impossibility, because the base current of the control transistor can appear only after the base current of the control transistor appears, which is possible only if there is current through the control transistor.

В другом известном аналоге регулирующий транзистор также подключен эмиттером к входу стабилизатора, а коллектором - к выходу. Схема сравнения содержит первый и второй транзисторы, эмиттерами соединенные между собой, а базами подключенные соответственно к источнику опорного напряжения и через резистивный делитель - к выходу стабилизатора [2]. Выход схемы сравнения подключен к узлу для изменения тока смещения базы регулирующего транзистора. Этот узел выполнен на третьем и четвертом транзисторах. Пятый транзистор, служащий для определения предельного тока базы регулирующего транзистора, базой и эмиттером подключен к первому резистору, включенному последовательно с упомянутым узлом, а коллектором - к входу этого узла, выход которого подключен к базе регулирующего транзистора, причем к ней подключена также цепь питания схемы сравнения, а параллельно переходу база-эмиттер регулирующего транзистора подключен второй резистор. In another known analogue, the regulating transistor is also connected by an emitter to the input of the stabilizer, and by a collector to the output. The comparison circuit contains the first and second transistors, emitters connected to each other, and the bases connected respectively to the source of the reference voltage and through a resistive divider to the output of the stabilizer [2]. The output of the comparison circuit is connected to the node to change the bias current of the base of the regulating transistor. This node is made on the third and fourth transistors. The fifth transistor, which serves to determine the limit current of the base of the regulating transistor, is connected by the base and emitter to the first resistor connected in series with the mentioned node, and the collector to the input of this node, the output of which is connected to the base of the regulating transistor, and the circuit power circuit is also connected to it comparison, and in parallel with the base-emitter junction of the regulating transistor, a second resistor is connected.

Схемотехника этого источника питания приближена к возможности управления регулирующим транзистором током потребления источника опорного напряжения и схемы управления, что могло бы способствовать повышению к.п.д. Эта возможность, однако, осталась нереализованной потому, что по условию работы схемы величина резистора выбирается столь малой, чтобы падение напряжения на нем за счет составляющих тока потребления источника опорного напряжения и схемы управления было меньше, чем начальное напряжение перехода база-эмиттер регулирующего транзистора. Поэтому этот транзистор управляется только третьей составляющей - от узла для изменения тока смещения, рабочий ток которого идет от входа источника питания и лишь частично через переход база-эмиттер регулирующего транзистора. Кроме того, схема данного источника питания относительно сложна. The circuitry of this power source is close to the ability to control the regulating transistor by the current consumption of the reference voltage source and the control circuit, which could help increase the efficiency This possibility, however, remained unrealized because, according to the condition of the circuit, the value of the resistor is chosen so small that the voltage drop on it due to the components of the current consumption of the reference voltage source and the control circuit is less than the initial base-emitter junction voltage of the control transistor. Therefore, this transistor is controlled only by the third component - from the node for changing the bias current, the working current of which comes from the input of the power source and only partially through the base-emitter junction of the regulating transistor. In addition, the circuit of this power source is relatively complex.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный эмиттерно-коллекторной цепью между входным и выходным выводами регулирующий транзистор, транзисторный усилитель постоянного тока, резисторный делитель выходного напряжения, включенный между выходным выводом и общей шиной и выходом соединенный с первым входом усилителя постоянного тока, источник опорного напряжения на последовательно соединенных токоограничительном резисторе и стабилитроне, выходом подключенный к второму входу усилителя постоянного тока, а свободным выводом стабилитрона - к общей шине [3]. The closest in technical essence to the proposed one is a DC voltage stabilizer containing a regulating transistor, a DC transistor amplifier, a resistor output voltage divider connected between the output terminal and the common bus and the output connected to the first input of the amplifier, connected by an emitter-collector circuit between the input and output terminals a direct current source of a voltage reference on a series-connected current-limiting resistor and a zener diode, the output is connected to the second input of the DC amplifier, and the free output of the zener diode to the common bus [3].

В прототипе проводимость регулирующего транзистора изменяется посредством дополнительного транзистора, управление которым осуществляется в зависимости от результата сравнения выходного напряжения с опорным и усиления разностного сигнала, которое производится усилителем постоянного тока. Для обеспечения устойчивого запуска введен запускающий резистор, включенный между эмиттером регулирующего транзистора и коллектором транзистора усилителя постоянного тока, эмиттер которого подключен к первому стабилитрону. Коллектор транзистора усилителя постоянного тока соединен также с базой дополнительного транзистора, а эмиттер через второй стабилитрон - с общим проводом схемы. Ток первого стабилитрона проходит через запускающий резистор и транзистор усилителя постоянного тока. Опорное напряжение формируют таким образом из энергии первичного источника напряжения, а ток базы регулирующего транзистора проходит от этого же источника по отдельной ветви через дополнительный транзистор. In the prototype, the conductivity of the regulating transistor is changed by means of an additional transistor, which is controlled depending on the result of comparing the output voltage with the reference voltage and the difference signal amplification, which is produced by a DC amplifier. To ensure a stable start, a starting resistor is introduced, connected between the emitter of the control transistor and the collector of the transistor of the DC amplifier, the emitter of which is connected to the first zener diode. The collector of the transistor of the DC amplifier is also connected to the base of the additional transistor, and the emitter through the second zener diode is connected to the common wire of the circuit. The current of the first zener diode passes through a starting resistor and a transistor of a DC amplifier. The reference voltage is thus formed from the energy of the primary voltage source, and the base current of the regulating transistor passes from the same source in a separate branch through an additional transistor.

Недостатком прототипа является недостаточно высокий к.п.д. из-за потерь, обусловленных наличием двух различных цепей тока: на источник опорного напряжения и на базу регулирующего транзистора, т.е. раздельным формированием опорного напряжения и управляющего тока регулирующего транзистора. The disadvantage of the prototype is not a high efficiency due to losses due to the presence of two different current circuits: to the reference voltage source and to the base of the regulating transistor, i.e. separate formation of the reference voltage and control current of the regulating transistor.

Цель изобретения состоит в повышении к.п.д. The purpose of the invention is to increase the efficiency

Достигается это тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный эмиттерно-коллекторной цепью между входным и выходным выводами регулирующий транзистор, транзисторный усилитель постоянного тока, резисторный делитель выходного напряжения, включенный между выходным выводом и общей шиной и выходом соединенный с первым входом усилителя постоянного тока, источник опорного напряжения на последовательно соединенных токоограничительном резисторе и стабилитроне, выходом подключенный к второму входу усилителя постоянного тока, а свободным выводом стабилитрона - к общей шине, первый транзистор и первый резистор, введен второй резистор, причем последовательная цепь из первого и второго резисторов включена между выходом усилителя постоянного тока и входным выводом, точка соединения первого и второго резисторов подключена к базе первого транзистора, эмиттером соединенного с эмиттером регулирующего транзистора, а коллектором - с базой регулирующего транзистора и со свободным выводом токоограничительного резистора источника опорного напряжения. Усилитель постоянного тока выполнен на втором транзисторе с проводимостью, противоположной проводимости регулирующего и первого транзисторов, при этом база использована в качестве первого входа, эмиттер - в качестве второго входа, а коллектор - в качестве выхода усилителя постоянного тока. Может вводиться третий резистор, включенный между базой регулирующего транзистора и коллектором первого транзистора. This is achieved by the fact that in the DC voltage regulator containing a regulating transistor connected to the emitter-collector circuit between the input and output terminals, a DC transistor amplifier, an output voltage resistor divider connected between the output terminal and the common bus and output connected to the first input of the DC amplifier , a reference voltage source connected in series to a current-limiting resistor and a zener diode, the output connected to the second input of the amplifier is constant of the current, and by the free output of the zener diode to the common bus, the first transistor and the first resistor, a second resistor is introduced, and a serial circuit of the first and second resistors is connected between the output of the DC amplifier and the input output, the connection point of the first and second resistors is connected to the base of the first a transistor emitter connected to the emitter of the regulating transistor, and the collector with the base of the regulating transistor and with the free output current-limiting resistor of the reference voltage source. The DC amplifier is made on a second transistor with a conductivity opposite to that of the control and the first transistors, with the base used as the first input, the emitter as the second input, and the collector as the output of the DC amplifier. A third resistor connected between the base of the control transistor and the collector of the first transistor may be introduced.

На чертеже представлена схема конкретного выполнения стабилизатора постоянного напряжения. The drawing shows a diagram of a specific implementation of a DC voltage stabilizer.

Стабилизатор состоит из регулирующего транзистора 1, усилителя постоянного тока 2, резисторного делителя 3, источника опорного напряжения 4, выполненного на последовательно соединенных токоограничительном резисторе 5 и стабилитроне 6, первого транзистора 7, первого 8 и второго 9 резисторов. В простейшем случае усилитель постоянного тока 2 выполнен на втором транзисторе 10, имеющем противоположный тип проводимости относительно транзисторов 1 и 7. База и эмиттер транзистора 10 образуют первый и второй вход соответственно усилителя постоянного тока, а коллектор - его выход. Эмиттеры транзисторов 1 и 7 подключены к входному выводу стабилизатора. Между выводом и выходом усилителя постоянного тока 2 последовательно включены резисторы 8 и 9, общая точка которых подключена к базе транзистора 7, к коллектору которого подключена цепь питания источника опорного напряжения 4. Коллектор транзистора 1 подключен к выходному выводу стабилизатора, связанному через резистор 3 с первым входом усилителя постоянного тока 2, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения 4. Общая точка коллектора транзистора 7 и источника опорного напряжения подключена к базе транзистора 1 непосредственно или через резистор 11 (на чертеже показано пунктиром). Параллельно выходу стабилизатора подключен конденсатор 12. The stabilizer consists of a control transistor 1, a DC amplifier 2, a resistor divider 3, a reference voltage source 4, made on a series-connected current-limiting resistor 5 and a zener diode 6, the first transistor 7, the first 8 and second 9 resistors. In the simplest case, the DC amplifier 2 is made on the second transistor 10 having the opposite type of conductivity relative to the transistors 1 and 7. The base and emitter of the transistor 10 form the first and second input, respectively, of the DC amplifier, and the collector its output. The emitters of transistors 1 and 7 are connected to the input output of the stabilizer. Between the output and output of the DC amplifier 2, resistors 8 and 9 are connected in series, the common point of which is connected to the base of the transistor 7, the collector of which is connected to the power supply of the reference voltage 4. The collector of transistor 1 is connected to the output terminal of the stabilizer, connected through the resistor 3 to the first the input of a DC amplifier 2, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source 4. The common point of the collector of the transistor 7 and the reference voltage source is connected to the base of the transistor 1 directly or through a resistor 11 (shown in broken line in the drawing). A capacitor 12 is connected in parallel with the output of the stabilizer.

Работает устройство следующим образом. При подаче первичного напряжения открывается транзистор 1. Ток его перехода база-эмиттер одновременно является током источника опорного напряжения, подключенного к базе транзистора 1. Часть тока источника опорного напряжения 4 может быть ответвлена к коллектор-эмиттерному переходу транзистора 7. Тогда ток базы транзистора 1 будет уменьшен, так как ток источника опорного напряжения 4 представляет собой сумму токов базы транзистора 1 и коллектор-эмиттерного тока транзистора 7. Проводимость транзистора 1 зависит таким образом от соотношения обеих составляющих тока источника опорного напряжения 4. The device operates as follows. When the primary voltage is applied, transistor 1 opens. The current of its base-emitter junction is at the same time the current of the reference voltage source connected to the base of transistor 1. Part of the current of the reference voltage source 4 can be branched to the collector-emitter junction of transistor 7. Then the base current of transistor 1 will be reduced, since the current of the reference voltage source 4 is the sum of the base currents of the transistor 1 and the collector-emitter current of the transistor 7. The conductivity of the transistor 1 thus depends on the ratio both components of the current source of the reference voltage 4.

При отклонении выходного напряжения от заданного уровня изменяется в ту же сторону ток базы и, следовательно, коллектора транзистора 1, и в ту же сторону изменяется ток базы транзистора 7, что влечет за собой пропорциональное изменение коллекторного тока транзистора 7. Поэтому при повышении выходного напряжения (или его уменьшении) происходит увеличение (уменьшение) проводимости транзистора 1 и выравнивание уровня выходного напряжения, вызванное появившейся тенденцией его изменения из-за изменения входного напряжения или тока нагрузки. Резистор 11 может устанавливаться в том случае, если напряжение база-эмиттер транзистора 1 является сравнимым с остаточным напряжением между эмиттером и коллектором транзистора 7. When the output voltage deviates from a given level, the base current and, consequently, the collector of transistor 1 changes in the same direction, and the base current of transistor 7 changes in the same direction, which entails a proportional change in the collector current of transistor 7. Therefore, when the output voltage increases ( or its decrease) there is an increase (decrease) in the conductivity of the transistor 1 and the leveling of the output voltage is equalized due to the emerging tendency of its change due to changes in the input voltage or load current. Resistor 11 can be installed if the base-emitter voltage of transistor 1 is comparable to the residual voltage between the emitter and collector of transistor 7.

Преимущество данного стабилизатора перед прототипом заключается в том, что ток базы регулирующего транзистора (1) одновременно является током источника опорного напряжения (или его частью), благодаря чему отпадает необходимость в использовании дополнительного тока для управления регулирующим транзистором и, следовательно, экономится ток входа стабилизатора на величину тока базы регулирующего транзистора. The advantage of this stabilizer over the prototype is that the base current of the regulating transistor (1) is simultaneously the current of the reference voltage source (or part thereof), which eliminates the need to use additional current to control the regulating transistor and, therefore, the stabilizer input current is saved by magnitude of the base current of the regulating transistor.

Характерно, что настоящее устройство обеспечивает гарантированный запуск, причем без каких-либо цепочек запуска. Запуск обеспечивается самой операцией формирования тока источника опорного напряжения за счет совмещения этого тока с управляющим током регулирующего элемента. Таким образом устройство оказывается проще, чем прототип. Characteristically, this device provides a guaranteed launch, and without any launch chains. The start is provided by the very operation of generating the current of the reference voltage source by combining this current with the control current of the control element. Thus, the device is simpler than the prototype.

Claims

1. A DC voltage stabilizer, comprising a regulating transistor connected to the emitter-collector circuit between the input and output terminals, a direct current transistor amplifier, an output voltage resistor divider connected between the output terminal and the common bus, and a reference voltage source connected to the first input of the direct current amplifier on a series-connected current-limiting resistor and a zener diode, an output connected to the second input of a DC amplifier, and a free output a zener diode house - to a common bus, a first transistor and a first resistor, characterized in that, in order to increase the efficiency, a second resistor is introduced into it, and a series circuit from the first and second resistors is connected between the output of the DC amplifier and the input output, the connection point of the first and the second resistor is connected to the base of the first transistor, the emitter connected to the emitter of the regulating transistor, and the collector to the base of the regulating transistor and with the free output of the current limiting resistor of the op source molecular voltage.

2. The stabilizer according to claim 1, characterized in that the DC amplifier is made on a second transistor with a conductivity opposite to that of the control and the first transistors, while its base is used as the first input, the emitter as the second input, and the collector in as the output of a DC amplifier.

3. The stabilizer according to claim 1, characterized in that a third resistor is inserted into it, included between the base of the regulating transistor and the collector of the first transistor.