SU1034024A1 - Dc voltage semiconductor stabilizer - Google Patents
Dc voltage semiconductor stabilizer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1034024A1 SU1034024A1 SU803219747A SU3219747A SU1034024A1 SU 1034024 A1 SU1034024 A1 SU 1034024A1 SU 803219747 A SU803219747 A SU 803219747A SU 3219747 A SU3219747 A SU 3219747A SU 1034024 A1 SU1034024 A1 SU 1034024A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- transistor
- output
- stabilizer
- voltage
- resistor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
l. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий источник опорного напр жени , блок сравнени выходного стабилизируемого напр жени с опорным, . регулирующий транзистор, включенный последовательно в силовую шину, усилитель обратной св зи, состо щий по меньшей мере из двух последователь-. но соединенных каскадов усилени , выходной каскад которого выполнен на транзисторе, имекадем проводимость , противоположную проводимости регулирующего транзистора, а предыду .щий вькoднotvIy каскад усилени выполнен на транзисторе, имеющем проводимость того же типа, что и регулирующий транзистор, отличающийс тем, что, с целью повышени стабильности выходного напр жений и устойчивости порогового тока срабатывани защиты, в него введен генератор тока, выводы которого подсоединены к эмиттерам транзисторов выходного и предвыходного каскадов усилител о.братной св зи и зашунтИрованы стабилитроном. 2, Стабилизатор по п.1, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности его в работе, в него ведена пускова .цепь, состо (Л . ща из резистора и пусковой кнопки, раз№акающие контакты которой подклю чены к выводам резистора, а резистор соедин ет коллектор транзистора предвыходного каскада усилител обратной св зи с базой транзистора выходного каскада усилител обратной св зи., со 4 о ьо .4l. SEMICONDUCTOR CONSTANT VOLTAGE STABILIZER containing a source of reference voltage, a unit for comparing the output stabilized voltage with a reference voltage. a control transistor connected in series to the power bus, a feedback amplifier consisting of at least two sequences. but connected amplification stages, the output stage of which is made on a transistor, have an academic conductivity opposite to that of the regulating transistor, and the previous one, the amplification stage is made on a transistor having the same conductivity as the control transistor, characterized in that stability of the output voltage and the stability of the threshold current protection operation, it introduced a current generator, the findings of which are connected to the emitters of the output and pre-output transistors the amplifier cascades are coupled and shunted by a zener diode. 2, the Stabilizer according to claim 1, characterized in that, in order to increase its reliability in operation, a starting circuit is inserted into it, consisting (L. of a resistor and a start button, the connectors of which are connected to the terminals of the resistor, and a resistor connects the collector of the pre-output cascade of the feedback amplifier with the base of the transistor of the output cascade of the feedback amplifier., from 4 oo .4
Description
Изобретение относитс к электрот нике, в частности к системам регули ровани электрических вел1иин. Известен компенсационный стабили затор посто нного напр жени , содер жащий последовательно регулирующий элемент ( регулирующий транзистор, подключенный последовательно с нагрузкой к источнику питани , управл емЕлй через усилитель обратной св зи сигналом рассогласовани , полученным из сравнени выходного напр жени (напр жени на нагрузке с опорным til. Недостаток данного стабилизатора низка надежность, обусловленна : .разрушением регулирующего транзисто ра при токовых перегрузках или коротком замыкании (КЗ на выходе ста билизатора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс полупроводниковый стабилизатор посто нного напр жени , содержащий источник опорного напр жени , блок сравнени выходного .стабилизирующего напр жени с опорным, регулирующий транзистор, включенный последовательно в силовую шину, усилитель обратной св зи, состо щий по меньшей мере,из двух последовательно соединительных каскадов усилени , выходной каскад которого выполнен на транзисторе, имеющем проводимость противоположную проводимости регулирующего транзистора, а предьщущий вы ходному каскад усилени выполнен на транзисторе, имеющем проводимость то го же типа, что и регулирующий транзистор 2. Однако известный стабилизатор име ет сильную зависимость порога ограни чени тока нагрузки от режима транзисторов выходного и предвыходного каскадов УОС, а также от температуры указанных транзисторов и регулирующего транзистора; - стабилизатор име ет низкий коэффициент стабилизации по току нагрузки, который у данного стабилизатора получаетс из-за изменени значени опорного напр жени . вызываемого шунтированием источника питани открьатым транзистором выходного каскада УОС при вхождении его в режим насыщени до срабатывани защиты; сложность, почти невозможность изменени диапазона токов нагрузки из-за отсутстви путей, эффективного изменени порогового тока срабатывани защиты. Цель изобретени - повышение стабильности выходного напр жени и устойчивости порогового тока срабатыва ни защиты. Поставленна цель достигаетс тем, что в полупроводниковый стабилизатор по сто нного напр жени , содержащий источник опорного напр жени , блок сравнени выходного стабилизируемого напр жени с опорным, регулирующий транзистор, включенный последовательно в силовую шину, усилитель обратной св зи, состо щий по меньшей мере.,-из двух последовательно соединенных каскадов усилени , выходной к-аскад которого выполнен на транзисторе, имеющем проводимость , противоположную проводимости регулирующего транзистора, а предьщущий выходному каскад усилени выполнен на.транзистора, имеющем проводимость того же типа, что« и регулирующий транзистор, введен генератор тока, выводы которого подсоединены, к эмиттерам транзисторов выходного и предвыходного каскадов усилени обратной св зи и зашунтиров:аны стабилитроном . Кроме того, с целью повышени надежности его в работе, в него введена пускова цепь, состо ща из резистора и пусковой кнопки, размыкающие i контакты которой.подключены к выводам резистора, а резистор соедин ет коллектор транзистора предвыходного каскада усилител обратной св зи с базой транзистора выходного каскада усилител обратной св зи. На фиг.1 представлена схема стабилизатора; на фиг.2 - то же, в другом варианте стабилизатора ( с теми же отличительными признаками, что и стабилизатор на фиг.) на фиг.3 - схема двух последних (выходного и предвыходного ) каскадов усилител обратной св зи УОС ста лизатора, по которой будет по снена сущность изобретени { эта схема вл етс общей дл двух типов стабилизаторов, представленных на фиг.1 и 2 ); на фиг. 4 - характерис- тики схемы на фиг.3; характеристика стабилитрона, шунтирующего выход генератора тока и нагрузочна характе ристика транзистора выходного каскада при различных сопротивлени х нагрузки , а также выходна характеристика схемы gbix.f (вх ) при трех различных значени х резистора нагрузки; на фиг.5 - рабочие характеристики стабилизаторов схемы .которых изображены на фиг.1 и 2:зависимость выходного напр жени стабилизатора от величины входного сигнала при разомкнутой цепи обратной св зи дл различных значений резистора нагрузки, а также нагрузочна характеристика стабилизатора (3n). Стабилизатор напр жени (фиг.l содержит регулирующий (составной или одиночный ) транзистор 1, включенный по схеме .с общим эмиттером (ОЭ/ коллектор которого соединен с отрицательным выводом силового источника питани Ер, а эмиттер - с общей точкой дополнительного двуполйрного источника .2 с одним из выводов нагруз. ки И с общей точкой усилител обратной св зи, источник опорного напр же ни Ujjn выполненный на стабилитроне и балластном резисторе 3, усилитель Обратной св зи (УОС/, выполненный н последовательно соединенных следую щих каскадах ; входной каскад на диф ференциальном усилителе посто нного тока ЛУПТ ) 4 типа интегрального УПТ К1Т401А СВ), предвыходной и выходно каскады на транзисторах S и б, противоположных друг другу типах провод мости, причем проводимость транзист ра 5 предвыходного каскада того же типа, что и проводимость регулирующего транзистора 1. Т)анзистор б включен по схеме с ОЭ, коллектор ег через резистор 7 соединен с базой регулирующего транзистора 1, а эмит тер с выходным выводом генератора тока на транзисторе 8 и выводом стабилитрона 9, шунтирующим выход генератора тока. Транзистор 5 включ по схеме с ОЭ, коллектор которого соединен, через резистор 10, зашунтированный размыкакадими контактами кнопки 11, с базой транзистора 6, а эмиттер соединен с положительным выводом дополнительного источника с сгмещени на стабилитроне 12, включенном в пр мом .направлении. Питание УПТ 4 осуществл етс от дополнительного двупол рного источника E.-tCg ® ® стабилизирующие цепи на стабилитронах и резисторо1Х 13 и 14 дл отрицательной пол рности напр жени питани от источника Ej и 15 и 16 - дл положительной пол рно ти напр жени питани от источника Устройство содержит цепь обратной св зи и сравнени выходного напр же ни с опорным на резисторах 17 и 18 Резистор 17 соединен с источником опорного напр жени и резистором 18 соединенным с общей точкой резистора 19 нагрузки и положительным выводом силового и ;точника питани Е На вход УПТ 4 поступает напр жение рассогласовани е / полученное из сравнени выходного напр жени УЛ с оцорным напр жением Ug. Выходное напр жение стабилизатора определ етс выражением К Оп ри К гдеК,- коэффициент усилени усилит л обратной св зи,- . UH - выходное напр жение стабили затора; Upn напр жение опорного источника на стабилитроне 2, Генератор тока выполнен на транзисторе 8, стабилитроне 20, токозад щем резисторе 21 и балластном резис торе 22. Коллектор транзистора 8 (в ходной -ВЫВОД генератора тока ) подключен к стабилитрону 9 (шунтирующему выход генератора тока ) и к эмиттеру транзистора б выходного каскада УОС.. Дополнительный источник питани - EjCo средней точкой, котора подключена к эмиттеру регулирующего транзистора 1 и общей точке УОС, обеспечивает питание УОС, генератора тока на транзисторе 8, источника опорного напр жени на стабилитроне 2. Стабилизатор в режиме стабилизации , т.е. при допустимых токах нагрузки , работает также как обычный компенсационный стабилизатор с последовательным регулирующим элементом: при отклонении выходного напр жени стабилизатора U от номинального значени вырабатываетс сигнал рассогласовани figx путем сравнени выходного напр жени с опорным UQ,, который, усиленный ус.илителем обратной св зи на УПТ и.транзисторах 5 и б поступает на вход регулирующего транзистора 1 и так измен ет режим его . (или открывает больше .или больше закрывает j, что выходное напр жение Стабилизатора приводитс к номинальному значению. При увеличении нагрузки выходное напр жение стабилизатора в первый момент уменьшаетс и чтобы его привести к номинальному значению при отработке по цепи обратной св зи, регулирующий транзистор 1 отк млваетс , так как должен пропускать через себ больший ток нагрузки, соответственно открываютс и транзисторы б и 5 ваходаюго и предвыходного каскадов УОС, При увеличении нагрузки и соответственно, выходного тока до порогового значени , определ емого выражением . 7„ Рт пор. ч гдеЭ - максимальное пороговое значение тока нагрузки, при I котором стабилизатор еще находитс в режиме стабилизации; JP - значение тока, вырабатываемое генератором тока на . транзисторе 8, питающим выходной и предвЕлходной каскады УОС; р - ксээффициент усилени по току регулирующего транзистора при включении его по схеме с общим эмиттером , транзистор 6 выходного каскада УОС входит в режим насыщени и не может уже усиливать сигнал рассогласовани при дальнейшем увеличении нагрузки. Через транзистор б проходит максимальный ток, равный току транзистора 8, и поступает в базу регулирук цего транзистора 1. Напр жениена коллекторе транзистора б близко- к значению напр жени на стабилитроне 8(отличаетс на величину напр жени насыщени транзистора 6J. При дальнейшем увеличении нагрузк выходное напр жение стабилизатора уменьшаетс , напр жение сигнала рассогласовани вц,поступающее на вход УОА, увеличиваетс и усиленное УОС должно поступить на вход (базу ) регу лирующего транзистора 1, чтобы откры его еще больше. Но этого не происходит , так как транзистор б выходного каскада УОС находитс в режиме насыщени , а только еще больше откры ваетс транзистор 5 предвыходного каскада УОС. Транзистор 5, открыва с начинает шунтировать выход транзистора 8 и часть тока генератора тока до данного момента полностью проход щего через транзистор 6, начинает проходить через транзистор 5. Ток.через транзистор 6 уменьшаетс , соответственно, уменьшаетс ток базы регулирующего транзистора 1, ко торый н;-1чинает закрыватьс , выходное напр жение стабилизатора еще больше уменьшаетс , напр жениесигнала рассогласовани растет, усиливаетс усилителем, и транзистор 5 предвыход ного каскада УОС еще больше открываетс , шунтиру выход стабилизатора тока. Ток через транзистор 5 растет, и соответственно, еще больше уменБшаетс ток через транзистор 6, регулирующий транзистор 1 еще больше закрываетс , чтоприводит к еще большему уменьшению выходного напр жени и т.д. Происходит лавинообразный процесс ; регулирующий транзистор 1 запираетс , выходное напр жение стабилизатора уменьша етс до величины .близкой к нулю, стабилизатор переходит в устойчивое состо ние - автоматически ,выключаетс . Эффект автомати еского выключени без побочных влений (например закорачивани выхода дополнительного источника питани Е-, Сбудет существовать в стабилизаторе только в случае , если предвыходной и выходной каскады УОС выполнены на транзисторах противоположного типа проводимости , причем проводимость транзистора предвыходного каскада УОС така же, как и регулирующего транзистора/ и питание этих транзисторов осуществл етс от генератора тока. Эта част схемы стабилизатора представлена отдельно на фиг.З и на ней по сн етс сущность изобретени . Выходна характеристика данной схемы -0х () зависимость выходного напр жени от входного при различных значени х нагрузки 19 выходного каскада показана на При увеличении входного напр жени от нул до значени , при котором транзистор 6 выходного каакада входит в насыщение, выходное напр жение также увеличиваетс до значени I и или до - вых т-г при R При дальнейшем увеличении входного напр жени и AUr, транзистор 5 пpeдвыxoд oгo оЛ каскада усилени все больше открываетс и сильнее шунтирует нагрузку выходного каскада усилени транзистор б которого находитс в режиме насыщен.и , выходное напр жение начинает уменьшатьс . Наконец, входное напр жение Ug достигает такого значени , при котором транзистор 5 предвыходного усилител входит в режим насЕЛщени и полностью закорачивает ( шунтирует ) на общую точку нагрузку вьрсодного транзистора 6, в результате чего выходного напр жение нагрузке становитс близким к нулю. В итоге в данной схеме при посто нном увеличении входного напр жени Ugjj выходное напр жение сначала растет, достигает своего максимального значени и затем снова , снижаетс до нулевого значени . Выходна характеристика стабилизатора на фиг.1, имеющего в составе усилител обратной св зи указанную на фиг.З схему, при разомкнутой цепи обратной св зи имеет такой же вид, как и выходна характеристика дл схемы на фиг.З. Выходна характеристика стабилизатора при различных значени х сопротивлени нагрузки и как функци напр жени УПТ 4 .( напр жени рассогласовани )ец представлена на фиг.З слева . На этом же графике построена характеристика обратной св зи, определ ема по выражению (.} Выходна характеристика пересекаетс с пр мой обратной св зи в трех точках А,Б W В. Точка пересечени А определ ет значение выходного напр жени стабилизатора при данной нагрузке 19 и значение напр жени рассогласовани Bgx на входе УПТ 4 при работе стабилизатора в режиме стабилизации/ точка пересечени В определ ет сое то ние стабилизатора в режиме Выключено , при срабатывании самозащиты; точка пересечени Б (точка неустойчивого состо ни стабилизатора) определ ет значение критического напр жени рассогласовани , де дл данного значени нагрузки: при включении стабилизатора с подключенной нагрузкой, если напр жение рассогласовани будет ниже значени ABgjj.To стабилизатор будет стремитБС войти в режим стабилизации ( точка А на графике J, если же йапр сжение рассогласовани будет больше 46 р , то стабилизатор будет стремитьс войти в ре жим Выключено (точка В на графике ) т.е. сразу же сработала самозащита стабилизатора. сопротивлени нагрузки 19 (график фиг;5) вл етс критическим, .так-как остаетс только,одна точка устойчивого состо ни стабилизаторву точка стабилизатор находитс в режиме Выключено. Отсюда видно, что при увеличении нагрузки стабш изатора больше критического значени (уменьшени сопротивлени нагрузки / 19 ниже значени Rf j срабатывает cstMO защита стабилизатора и он будет только в режиме Выключено. По семейству выходных характеристи стабилизатора U, f(egx) и характеристике обратной св зи (U,; справа на фиг.5 построена нагрузочна характеристика стабилизатора Ток нагрузки НСР -НПОР соответст вующий сопротивлению нагрузки R вл етс критическим, при достижении его значени срабатывает самозащита стабилизатора, и выходной ток стабилизатора , а также напр жение на выходе стабилизатора снижаютс до значений близких к нулю Стабильность выходного напр жени стабилизатора, выполненного по схеме (фиг.1, высока, обычно одного и того же пор дка, каким определ етс значе ние стабильности выходного напр жени ; обычных компенсационных стабили . заторов, так как она в основном опре дел етс стабильностью напр жени опорного источника 2 и дрейфом входного- каскада УОС (дрейфом УПТ 4 J, Коэффициент стабилизации выходного напр жени по току нагрузки увеличен за счет увеличени допустимого значени коэффициента усилител обратной св зи, и соответственно, выходное сопротивление стабилизатора снижено . Выходное сопротивление стабили затора обратно пропорционально, коэф фициенту усилени УОС. Надежность стабилизатора также велика в силу присущего ему эффекта саг«юзащиты от перегрузки по току и КЗ на выходе . Значение порогового тока срабатывани самозащиты жестко определ етс величиной тока генератора тока, .питающего выходной и предвыходной каскады УОС, что также повышает надежность работы стабилизатора. Значение порогового тока срабатываНИИ . самозащиты можно легко регулировать изменением тока генератора тока на транзисторе 8. При работе стабилизатора на нагру ку в зависимости от величины дестаёил-изйрующих факторов (напр жени си :лового источника питани тока на грузки мощность, рассеиваетс на регулирующем транзисторе, измен етс соответственно измен етс и температу pa регулирующего транзистора Кроме . того,необходимо учитывать изменение температуры окружающей среды, также привод щей к изменению-температуры регулирующего транзистора 1. Изменение температуры регулирующего транзистора приводит к изменению его характеристик коэффициента усилени по току fbf-- тока утечки , и т.д. , что,в свою очереди, приводит к изменению значени порогового тока срабатывани самозащиты, так как величина порогового тока срабатьзвани определ етс произведением тока 3 генератора на коэффициент усилени р регулирующего транзистора 1 н f Ti-rТемпературную нестабильность порогового тока срабатывани можно снизить , если вместо токозадающего резистора 21 в генераторе тока включить терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивлени и установить его на радиатор регулирующего транзистора дл обеспечени , отработки изменени порогового тока срабатывани от температуры. КПД стабилизатора повышаетс за счет того, что из силовой цепи стабилизатора исключаютс датчик тока нагрузки и резистор обратной св зи по току Нагрузки, что позвол ет снизить величину минимального напр жени между нагрузкой и силовым источником питани и соответственно, увеличить КПД, так как КПД после- , довательного стабилизатора пропорционально отношению выходного напр жени стабилизатора к напр жению силового источника питани . Как видно из характеристик стабилизатора , приведенных на фиг.5, стабилизатор с самозащитой имеет два устойчивых состо ни (поэтому он и вл етс аналогом триггераJ. Первое устойчивое состо ние - это режим стабилизации или регулировани выходного напр жени к номинальному его значению и, второе - режим Выключено , когда на выходе стабилизатора поддерживаетс напр жение близкое к нулю. При включении ста.билизатора равноверо тно установление любого из двух указанных режимов, если нагрузка стабилизатора меньше критического значени . Следовательно, после включ-ени стабилизатора, его еще необходюло ввести в режим стабилизации выходного напр жени . Существует несколько способов ввода стабилизатора в режим стабилизации, из которых практически используютс два: шунтирование резистором малого сопротивлени регулирующего транзистора либо подключение через резистор к базе регулирующего транзистора напр жени силового-источника питани . При таких способах запуска дейст вие самозспдиты стабилизатора исключаетс , токи через подключенную нагрузку и через регулирующий транзис тор допускаютс выше порогового ток срабатывани , поэтому, если причины перегрузки не обнаружены и она не ликвидирована, возможно введение в аварийное состо ние либо регули рующего транзистора стабилизатора, либо подключенной нагрузки, либо того и другого одновременно. К тому же при запуске стабилизатора через регулирующий т;ранзистор проход пусковые токи зар да параллельно включенных емкостей стабилизатора и Нагрузки до номинального напр жени на выходе стабилизатора. Эти пусковые токи превЕэваают пороговый ток срабатывани и способствуют обр зованию и развитию микродефектов в переходах регулирующего транзистора , что приводит к разрушению регулирующего транзистора и снижению надежности работы стабилизатора в целом. Отсюда возникает необходимость осуществить запуск таким образом, чтобы в силовой цепи стабилизатора никогда не могли возникнуть токи BJU ше. значени порогового тока. Дл этого достаточно в момент пуска ста билизатора исключить в нем возможность возникновени положительной обратной СВЯЗИ; в стабилизаторе (фиг.1) исключить положительную обратную св зь можно, если транзистор 5 предвыходного каскада УОС пос тавить в такой режим, чтобы он не шунтировал генератор тока. Дл этог достаточно между коллектором транзистора 5 предвыходного каскада УОС и базой транзистора 6 выходного каскада УОС включить резистор 10, который в режиме стабилизации будет закорочен размыкающими контактами кнопки 11 пуска стабилизатора. Стабилизатор с самозащитой, схе ма которого представлена на фиг.1, не вл етс eдинcтвeнным построенны с помощью введени представленного на фиг.З устройства: двухкаскадного усилител на транзисторах противоположног о типа проводимости, пита мого от генератора тока,выход которого зашунтирован стабилитроном. На фиг.2 представлен другой вариант схемы стабилизатора, имеющего такие же характеристики, как и стабилизатор на фиг.1. Стабилиаатору схема которого прив дена на фиг.2,содержит регулирующий транзистор 1, подключенный последовательно с нагрузкой к выходу с лового источника питани . Коллектор регулирующего транзистора 1 соедине с нагрузкой а эмиттер - с положительным выводом силового источника пита-. : ни ; усилитель обратной св зи, содержащий следующие каскады усилени : входной каскад - дифференциальный УПТ 4 на транзисторах, предвыходной каскад на транзисторе 5 и выходной каскад на транзисторе б, генератор тока На транзисторе б с токозадающим , резистором 21, стабилитроном 20 и балластным резистором 22. Выход генератора тока ( коллектор транзистора 8 ) зашунтирован стабилитроном 9 и подключен к эмиттеру транзистора б выходного каскада УОС; источник опорного напр жени и,, выполненный на стабилитроне 2 и генераторе тока на транзисторе 23, стабилитроне 24 и резисторах 25 и 26. Питание усилител обратной св зи, генератс ра тока на транзисторе 8 источника опорного напр жени на стабилитроне 2 и генераторе тока на транзисторе 23 осуществл етс напр жением силового источника питани . Работает стабилизатор по схеме на фиг.2 аналогично стабилизатору на фиг.1. Защита стабилизатора от перегрузок по току происходит в результате Насыщени транзистора б выходного каскада УОС и переход в режим автоматического выключени стабилизатора обеспечиваетс вхождением в режим насыщени транзистора 5 предвыходного каскада УОС, в результате чего выход генератора тока на транзисторе 8 шунтируетс на потенциальную шину стабилизатора: положительный вывод силового источника питани Ёп,соединенный с эмиттером регулирующего транзистора 1. Стабилизаторы .имеют одинаковые характеристики и параметры, за исключением того, что в стабилизаторе на фиг.2 стабильность выходного напр жени по входному напр жению (напр жен нию источника питани ) незначительно снижена из-за вли ни изменени напр жени источника питани на входной каскад УОС; дифференцигшьный УПТ 4 на транзисторах. Стабилизатор на фиг.З не имеет дополнительного источника питани , что вл етс достоинством при построении стабилизаторов в, стационарных соединени х источника питани и нагрузки. Стабилизатор на фиг.1 удобен дл построени источников питани с регулируемым выходным напр жением стабилизации ( лабораторный или программируемый испытательный источник питани ). В стабилизаторах по схеме на фиг.1 можно регулировать значение выходного напр жени в широких пределах: схема управлени , включающа УОС и ИОН, на значение выходного Нсшр жени ограничений не накладывает , пределы определ ютс допустимыми мощностью рассе ни и напр жением на регулирующем транзисторе.The invention relates to an electrical system, in particular, to systems for regulating electrical circuits. A compensating constant voltage regulator is known that contains a regulating element in series (a regulating transistor connected in series with a load to a power source, controlled through a feedback amplifier by a mismatch signal obtained from a comparison of the output voltage (voltage across a load with a reference til . The disadvantage of this stabilizer is low reliability due to:. destruction of the regulating transistor during current overloads or short circuits (short-circuit at the output of the stabilizer. The closest in technical essence to the present invention is a semiconductor constant voltage stabilizer containing a source of reference voltage, an output comparison unit. a stabilizing voltage with a reference regulating transistor connected in series to the power bus, a feedback amplifier consisting of at least two consecutive amplification junction boxes, the output stage of which is made on a transistor having a conductivity opposite to that of the regulating transistor, and you the gain driving stage is made of a transistor having a conductivity of the same type as the control transistor 2. However, the known stabilizer has a strong dependence of the load current limiting threshold on the transistor mode of the output and pre-output cascades of the SD, as well as on the temperature of these transistors and the control transistor; - the stabilizer has a low stabilization factor for the load current, which is obtained from this stabilizer due to a change in the value of the reference voltage. caused by shunting the power supply with the open transistor of the output stage of the SOS when it enters the saturation mode until the protection trips; complexity, almost impossibility to change the range of load currents due to the lack of paths, effective change of the threshold current of protection operation. The purpose of the invention is to increase the stability of the output voltage and the stability of the threshold current triggered by the protection. The goal is achieved by the fact that in a semiconductor voltage stabilizer containing a source of reference voltage, a unit for comparing the output stabilized voltage with a reference voltage regulating transistor connected in series to the power bus, a feedback amplifier at least consisting of. , - of two series-connected amplification stages, the output k-ascad of which is made on a transistor having a conductivity opposite to that of the regulating transistor, and the one that precedes the output stage of the amplification is made on. a transistor having a conductivity of the same type as the regulating transistor, a current generator, the terminals of which are connected, is inputted to the emitters of the output and pre-output transistors of the feedback amplification and shunters: the zener diode. In addition, in order to increase its reliability in operation, a starting circuit is inserted in it consisting of a resistor and a starting button, the opening of which is i. connected to the terminals of the resistor, and the resistor connects the collector of the transistor of the pre-output stage of the feedback amplifier with the base of the transistor of the output stage of the feedback amplifier. FIG. 1 shows a stabilizer circuit; in fig. 2 is the same in another embodiment of the stabilizer (with the same distinctive features as the stabilizer in FIG. ) in FIG. 3 is a diagram of the last two (output and pre-exit) stages of the feedback amplifier of the FBL stabilizer, which will explain the essence of the invention {this scheme is common to the two types of stabilizers shown in FIG. 1 and 2); in fig. 4 shows the characteristics of the circuit in FIG. 3; the characteristic of the zener that shunts the output of the current generator and the load characteristic of the output stage transistor at different load resistances, as well as the output characteristic of the gbix circuit. f (in) for three different values of load resistor; in fig. 5 - performance characteristics of circuit stabilizers. which are shown in FIG. 1 and 2: the dependence of the output voltage of the stabilizer on the magnitude of the input signal with an open feedback circuit for different values of the load resistor, as well as the load characteristic of the stabilizer (3n). Voltage stabilizer (Fig. l contains a regulating (compound or single) transistor 1, connected according to the scheme. with a common emitter (the OE / collector of which is connected to the negative terminal of the power supply source Ep, and the emitter to the common point of an additional two-pole source. 2 with one of the findings load. And with a common point of the feedback amplifier, the source of the reference voltage Ujjn performed on the Zener diode and the ballast resistor 3, the Feedback Amplifier (SLD /, performed in series with the following cascades; the input cascade on a differential DC amplifier LUPT ) 4 types of integrated DCF K1T401A CB), pre-exit and output cascades on transistors S and b, opposite to each other conductor types, moreover, the conductivity of transistor 5 of the pre-exit stage is the same type as the conductivity of the regulating transient Stora 1. T) the anzistor b is connected according to the scheme with OE, the collector er through a resistor 7 is connected to the base of the regulating transistor 1, and the emitter is connected to the output terminal of the current generator on the transistor 8 and the output of the zener diode 9, which shunts the output of the current generator. Transistor 5 is switched on according to the scheme with an OE, the collector of which is connected through a resistor 10, shunted by the break contacts of button 11, to the base of transistor 6, and the emitter is connected to the positive terminal of an additional source with bias across the zener diode 12 included in the forward direction. direction. UFT 4 is powered from an additional bipolar source E. -tCg ® ® stabilizing circuits on zener diodes and resistors 13 and 14 for negative polarity of supply voltage from source Ej and 15 and 16 - for positive polarity of supply voltage from source The device contains a feedback circuit and a comparison of the output voltage supporting resistors 17 and 18; resistor 17 is connected to a voltage source and resistor 18 connected to a common point of load resistor 19 and a positive power output and; power supply point E To the input of the control device 4, the error voltage e / the output voltage of the UL with traction voltage Ug. The output voltage of the stabilizer is determined by the expression K Op Ri K where K, - the gain of the feedback amplifier, -. UH is the output voltage of the stabilizer; Upn is the voltage of the reference source at the zener diode 2, the current generator is made of a transistor 8, a zener diode 20, a current-loading resistor 21 and a ballast resistor 22. The collector of transistor 8 (in the output port - OUTPUT of the current generator) is connected to the Zener diode 9 (shunting the output of the current generator) and to the emitter of the transistor b of the output stage of the VOS. . An additional power source, EjCo, with a midpoint, which is connected to the emitter of the regulating transistor 1 and the common point of the SIL, provides power to the SOS, the current generator on the transistor 8, and the source of the reference voltage to the Zener diode 2. Stabilizer in stabilization mode, t. e. at permissible load currents, it also works like a normal compensating stabilizer with a sequential regulating element: when the output voltage of the stabilizer U deviates from the nominal value, the error signal figx is generated by comparing the output voltage with the reference voltage UQ, which is amplified. or a feedback loop on the UFT and. the transistors 5 and b are fed to the input of the control transistor 1 and so changes its mode. (or opens more. or more closes j, that the output voltage of the Stabilizer is reduced to the nominal value. As the load increases, the output voltage of the stabilizer decreases at the first moment, and in order to bring it to its nominal value when working through the feedback circuit, the control transistor 1 opens, because it must pass a larger load current through itself, respectively, and the transistors b and 5 are opened and the pre-output stages of VOS, With an increase in load and, accordingly, the output current to the threshold value defined by the expression. 7 „RT where E is the maximum threshold value of the load current, at which I the stabilizer is still in the stabilization mode; JP is the current value generated by the current generator on. the transistor 8, supplying the output and pre-ESC cascades; p is the coefficient of the gain of the regulating transistor current when it is turned on according to the common emitter circuit, the transistor 6 of the output stage of the VOS enters the saturation mode and cannot already amplify the error signal with a further increase in the load. Through the transistor b passes the maximum current equal to the current of the transistor 8, and enters the base of the regulating transistor 1. The voltage of the collector of the transistor b is close to the value of the voltage on the Zener diode 8 (differs by the value of the saturation voltage of the transistor 6J. With a further increase in the load, the output voltage of the stabilizer decreases, the voltage of the VC mismatch signal input to the AOC input increases, and the amplified ASM must go to the input (base) of the control transistor 1 in order to open it even more. But this does not occur, since the transistor b of the output stage of the FBM is in saturation mode, and only the transistor 5 of the pre-output stage of the FBM is opened even more. The transistor 5, when opened, begins to shunt the output of the transistor 8 and part of the current of the current generator until now fully passing through the transistor 6, begins to pass through the transistor 5. Current. through the transistor 6 decreases, respectively, the base current of the regulating transistor 1 decreases; -1 starts to close, the output voltage of the stabilizer decreases even more, the voltage of the error signal increases, is amplified by the amplifier, and the transistor 5 of the output stage of the ASD opens up more, shunt output current stabilizer. The current through the transistor 5 increases, and accordingly, the current through the transistor 6 decreases even more, the control transistor 1 closes even more, which leads to a further decrease in the output voltage and so on. d. There is an avalanche process; the control transistor 1 is locked, the output voltage of the stabilizer is reduced to a value. close to zero, the stabilizer goes to steady state — automatically, turns off. The effect of automatic shutdown without side effects (for example, shorting the output of an additional power supply E-, Sdbedet exist in the stabilizer only if the pre-output and output stages of the SOS are performed on transistors of the opposite type of conductivity, and transistor / and the power of these transistors is provided by a current generator. This part of the stabilizer circuit is presented separately in FIG. This also explains the essence of the invention. The output characteristic of this circuit, 0x (), the output voltage versus input voltage at various load values 19 of the output stage is shown in. When the input voltage increases from zero to a value at which the output transistor 6 goes into saturation, the output voltage also increases to values of I and or output voltages at R With a further increase in the input voltage and AUr, the transistor of the 5th oh of the OL amplifier gain stage opens up more and shifts the load of the output stage of the gain transistor b which is in saturated mode. and, the output voltage begins to decrease. Finally, the input voltage Ug reaches such a value that the transistor 5 of the pre-output amplifier enters the ENVIRONMENT mode and completely short-circuits (shunts) the common transistor 6 load to the common point, as a result of which the output voltage of the load becomes close to zero. As a result, in this circuit, with a constant increase in the input voltage Ugjj, the output voltage first rises, reaches its maximum value and then again, decreases to zero. The output characteristic of the stabilizer in FIG. 1 having a feedback amplifier as indicated in FIG. In the scheme, with an open feedback circuit, it has the same appearance as the output characteristic for the circuit in FIG. H. The output characteristic of the stabilizer at different values of the load resistance and as a function of the voltage of the DCF 4. (voltage mismatch) EK is represented in FIG. 3 left. On the same graph, a characteristic of the feedback is constructed, determined by the expression (. } The output characteristic intersects with direct feedback at three points A, B W B. The intersection point A determines the value of the output voltage of the stabilizer at a given load of 19 and the value of the error voltage Bgx at the input of the DCF 4 when the stabilizer is in stabilization mode / the intersection point B determines the condition of the stabilizer in the Off mode when self-protection is triggered; the intersection point B (the unstable state of the stabilizer) determines the value of the critical error voltage, de for a given load value: when the stabilizer is turned on with the load connected, if the error voltage is lower than the value ABgjj. The stabilizer will tend to enter stabilization mode (point A on chart J, if the error mismatch is greater than 46 r, then stabilizer will tend to enter Off mode (point B on chart) t. e. Immediately the stabilizer self-defense worked. load resistance 19 (graph of FIG. 5) is critical,. so only one steady state point remains to the stabilizer; the stabilizer point is in the Off mode. This shows that with an increase in the load, the stabilizer is above the critical value (a decrease in the load resistance / 19 below the value Rf j, the stabilizer protection operates cstMO and it will only be in the Off mode. According to the output characteristics of the stabilizer U, f (egx) and the feedback characteristic (U ;; on the right of FIG. 5, the load characteristic of the stabilizer is constructed. The load current NSR -NPOR corresponding to the load resistance R is critical; when it reaches its value, the self-defense of the stabilizer is triggered, and the output current of the stabilizer, as well as the voltage at the output of the stabilizer, decreases to values close to zero. , made according to the scheme (FIG. 1, is high, usually the same order of magnitude, which determines the stability value of the output voltage; conventional compensatory stabil congestion, since it is mainly determined by the stability of the voltage of the reference source 2 and the drift of the input stage of the ASD cascade (drift of the DCF 4 J, the coefficient of stabilization of the output voltage with respect to the load current is increased by increasing the allowable value of the feedback amplifier, and accordingly , the output resistance of the stabilizer is reduced. The output resistance of the stabilizer is inversely proportional to the gain of the SAL. The stability of the stabilizer is also great due to its inherent effect of the sag “protection against overcurrent and short circuit at the output. The value of the threshold current of self-defense is strictly determined by the value of the current generator,. feeding the output and the pre-exit cascades of the SIL, which also increases the reliability of the stabilizer. The threshold current is triggered. self-defense can be easily adjusted by changing the current of the current generator on the transistor 8. When the stabilizer operates on load, depending on the magnitude of the de-strang-eliminating factors (voltage of the supply voltage of the current source to the load, the power dissipates at the control transistor, the temperature pa of the control transistor also changes accordingly. In addition, it is necessary to take into account the change in ambient temperature, also leading to a change in temperature of the control transistor 1. A change in the temperature of the control transistor leads to a change in its characteristics of the gain of the current fbf-leakage current, and so on. d. which, in turn, leads to a change in the threshold current response of self-defense, since the threshold current triggered is determined by the product of generator current 3 and the gain p of control transistor 1 n f Ti-rTemperature instability of the trigger current can be reduced if instead of current supply a resistor 21 in the current generator, turn on a thermistor with a positive temperature coefficient of resistance and install it on a control transistor radiator to ensure change the threshold current response to temperature. The efficiency of the stabilizer is increased due to the fact that the load current sensor and the load current resistor are excluded from the stabilizer power circuit, which reduces the minimum voltage between the load and the power source and, accordingly, increases efficiency The adjusting stabilizer is proportional to the ratio of the output voltage of the stabilizer to the voltage of the power supply source. As can be seen from the characteristics of the stabilizer shown in FIG. 5, the self-defense stabilizer has two stable states (therefore, it is analogous to a trigger J. The first steady state is the mode of stabilizing or adjusting the output voltage to its nominal value, and the second is the Off mode when the voltage at the output of the stabilizer is close to zero. When you turn a hundred. setting the equalization of any of the two indicated modes, if the stabilizer load is less than the critical value. Therefore, after switching on the stabilizer, it must still be entered into the stabilization mode of the output voltage. There are several ways to enter the stabilizer into the stabilization mode, of which two are practically used: shunting the resistance of the regulating transistor with a small resistor or connecting through a resistor to the base of the regulating transistor of a power supply voltage source. With such methods of starting, the action of the stabilizer self-propagating is eliminated, the currents through the connected load and through the regulating transistor are allowed above the trigger current, therefore, if the causes of the overload are not detected and it is not eliminated, either the regulator transistor of the stabilizer or connected load, or both. In addition, when the stabilizer is started up through the regulating port; the passage through the passage, the starting charging currents of the parallel-connected capacitors of the stabilizer and the load to the nominal voltage at the stabilizer output. These inrush currents transcend the trigger current and contribute to the formation and development of microdefects in the transitions of the regulating transistor, which leads to the destruction of the regulating transistor and a decrease in the reliability of the stabilizer as a whole. Hence the need to start up in such a way that BJU currents could never occur in the stabilizer power circuit. threshold current values. To do this, it is sufficient at the time of the start of the stabilizer to exclude in it the possibility of the occurrence of positive feedback; in the stabilizer (FIG. 1) it is possible to exclude positive feedback if the transistor 5 of the pre-output cascade of the VOS is put in such a mode that it does not bypass the current generator. For this purpose, it is sufficient between the collector of the transistor 5 of the pre-output stage of the VOS circuit and the base of the transistor 6 of the output stage of the VOS circuit to turn on the resistor 10, which in the stabilization mode will be short-circuited with the break contacts of the stabilizer start button 11. A stabilizer with self-defense, the scheme of which is shown in FIG. 1 is not uniquely constructed by introducing the one shown in FIG. 3 devices: a two-stage amplifier with transistors of the opposite conductivity type, powered by a current generator, the output of which is shunted by a zener diode. FIG. 2 shows another variant of the stabilizer circuit having the same characteristics as the stabilizer in FIG. one. A stabilizer circuit of which is shown in FIG. 2 comprises a control transistor 1 connected in series with the load to the output from the local power source. The collector of the regulating transistor 1 is connected to the load and the emitter is connected to the positive terminal of the power source -. : neither; feedback amplifier containing the following stages of amplification: input cascade — DIFT 4 differential on transistors, pre-output cascade on transistor 5 and output cascade on transistor b, current generator On transistor b with current carrying circuit, resistor 21, zener diode 20 and ballast resistor 22. The output of the current generator (collector of the transistor 8) is shunted by the Zener diode 9 and connected to the emitter of the transistor b of the output stage of the SOS; the source of the reference voltage and, performed on the Zener diode 2 and the current generator on the transistor 23, the Zener diode 24 and the resistors 25 and 26. The power of the feedback amplifier, the current generator on the transistor 8 of the voltage source on Zener diode 2 and the current generator on the transistor 23 is powered by the voltage of the power supply source. The stabilizer according to the scheme in FIG. 2 is similar to the stabilizer in FIG. one. The stabilizer is protected against overcurrent by saturating the transistor b of the output stage and switching to automatic stabilizer mode is ensured by entering into the saturation mode of the transistor 5 of the output stage at which the current generator at transistor 8 shunts to the potential stabilizer bus: a power source Eop connected to the emitter of the control transistor 1. Stabilizers. have the same characteristics and parameters, except that in the stabilizer in FIG. 2, the stability of the output voltage across the input voltage (the voltage of the power supply) is slightly reduced due to the influence of the change in the voltage of the power supply on the input stage of the VOS; Differential UFT 4 on transistors. The stabilizer in FIG. H does not have an additional power source, which is an advantage when building stabilizers, fixed connections of the power source and load. The stabilizer in FIG. 1 is convenient for building power supplies with adjustable output voltage stabilization (laboratory or programmable test power supply). In the stabilizers according to the scheme in FIG. 1, the output voltage can be varied over a wide range: the control circuit, including the VOS and the ION, does not impose any limitations on the output coupling, the limits are determined by the permissible power dissipation and the voltage across the control transistor.
В стабилизаторах по схеме на фиг.2 дл конкретно выполненного стабилизатора выходное напр жение стабилизации посто нно, так как изменение напр жений источника питани допускаетс только в жестко ограниченных пределах: ограничени накладываютс как регулирующим транзистором , так и элементами схемы управлени стабилизатора: ИОН и УрС.In the stabilizers according to the scheme in Fig. 2, for a specifically made stabilizer, the output voltage of the stabilization is constant, since the voltage variation of the power source is allowed only within strictly limited limits: restrictions are imposed both by the regulating transistor and by elements of the stabilizer control circuit: ION and URS.
Стабилизатор по схемам на фиг.1 и 2 легко выполн ютс на различные напр жени стабилизации и токи нагрузки и могут быть стандартизова ны , разделены по характеристикам и параметрам. Кроме того, стабилизаторы по предлагаемым схемам могут быть изготовлены в интегральном ис0 полнении.The stabilizer according to the circuits of FIGS. 1 and 2 is easily performed on different stabilization voltages and load currents and can be standardized, separated by characteristics and parameters. In addition, the stabilizers according to the proposed schemes can be manufactured in an integrated design.
arcff arcff
IdId
r.r.
Ч H
yy
.h.h
УHave
M ffM ff
J.J.
fflffl
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU803219747A SU1034024A1 (en) | 1980-12-19 | 1980-12-19 | Dc voltage semiconductor stabilizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU803219747A SU1034024A1 (en) | 1980-12-19 | 1980-12-19 | Dc voltage semiconductor stabilizer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1034024A1 true SU1034024A1 (en) | 1983-08-07 |
Family
ID=20932571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU803219747A SU1034024A1 (en) | 1980-12-19 | 1980-12-19 | Dc voltage semiconductor stabilizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1034024A1 (en) |
-
1980
- 1980-12-19 SU SU803219747A patent/SU1034024A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Сафрошкин Ю.В. Переходные характеристики и устойчивость транзисторных стабилизаторов напр жени и тока, М., Энерги , 1968, ,0.144. 2. Авторское свидетельство СССР 179822. кл. Н 02 Р 13/16, 1966. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4021701A (en) | Transistor protection circuit | |
KR0134651B1 (en) | Stabilized Power Circuit and Emitter Follower Output Current-Limiting Circuit | |
US5563500A (en) | Voltage regulator having complementary type transistor | |
EP0427085B1 (en) | Enable circuit with embedded thermal turn-off | |
US4774450A (en) | Stabilized power-supply circuit connectable with auxiliary electric source without an intermediary blocking diode | |
JPS61110218A (en) | Voltage stabilizer | |
SU1034024A1 (en) | Dc voltage semiconductor stabilizer | |
CN112236947B (en) | Power regulating circuit | |
SU1275402A1 (en) | Voltage stabilizer | |
US5627890A (en) | Telephone line interface circuit | |
SU1096626A1 (en) | D.c. voltage stabilizer with overload protection | |
SU978129A1 (en) | Dc voltage stabilizer having current overload protection | |
SU1241212A1 (en) | D.c.voltage stabilizer | |
SU1700548A1 (en) | D c voltage regulator | |
RU1772797C (en) | Overcurrent-protected electric power supply source | |
SU1619241A2 (en) | D.c. voltage stabilizer | |
SU1550616A2 (en) | Transistor switch | |
SU1108418A2 (en) | Device for protecting voltage stabilizer | |
SU1406583A1 (en) | D.c. voltage stabilizer | |
SU1493991A1 (en) | Dc voltage stabilizer with overvoltage protection | |
SU943676A1 (en) | Protected dc voltage stabilizer | |
SU1234822A1 (en) | D.c.voltage stabilizer with protection | |
JP2905671B2 (en) | Stabilized power supply circuit | |
SU1741220A1 (en) | Push-pull power amplifier | |
SU1576888A1 (en) | Dc voltage stabilizer with protection |