Стабилизатор постоянного потребляемого тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания. Сущность изобретения заключается в том, что эталонный резистор 1 включен в цепь эмиттера транзисторов 14, 15, усилитель постоянного тока выполнен в виде дифференциального усилителя 8, входы которого подключены к двум плечам транзисторов 14, 15, а регулирующий элемент 3 выполнен на двух транзисторах 4, 5 разного рода проводимости с ограничительными резисторами 6, 7 в цепях коллектора и эмиттера. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания.

Известен стабилизатор тока, содержащий регулирующий элемент, включенный параллельно нагрузке, эталонный резистор, включенный последовательно с нагрузкой, управляемый вход регулирующего элемента подключен к схеме сравнения с усилителем постоянного тока [1] Недостатком такого устройства является низкий КПД, так как в качестве источника эталонного напряжения используется резистор, сигнал с которого должен быть достаточным для управления регулирующим элементом или следующим каскадом усиления, т.е. при малом токе нагрузки сопротивление эталонного резистора должно быть достаточно высоким.

Наиболее близким по технической сущности является стабилизатор тока, содержащий регулирующий элемент, включенный параллельно нагрузке, эталонный резистор, резистор смещения, источник опорного напряжения, усилитель постоянного тока, подключенный к источнику опорного напряжения и управляющему входу регулирующего элемента [2] Недостатком этого устройства является низкий КПД, так как эталонное напряжение, снимаемое с токозадающего резистора, должно быть достаточно велико, чтобы управлять регулирующим элементом.

Целью изобретения является повышение КПД стабилизатора путем резкого уменьшения величины эталонного сопротивления и напряжения на нем.

Это достигается тем, что в стабилизатор постоянного потребляемого тока, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный между общей шиной и выходным выводом, эталонный резистор, источник опорного напряжения, измерительный элемент и усилитель постоянного тока, выходом соединенный с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, введена сборка из двух однотипных транзисторов с резистивными элементами в коллекторных цепях, свободными выводами соединенными с общей шиной, а усилитель постоянного тока выполнен в виде дифференциального усилителя, при этом в качестве источника опорного напряжения использована первая цепочка из последовательно соединенных эмиттер-коллекторной цепи первого транзистора сборки и первого резистивного элемента, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, а в качестве измерительного элемента использована вторая цепочка из последовательно соединенных эмиттер-коллекторной цепи второго транзистора сборки и второго резистивного элемента, выполненного на одном резисторе, кроме того, между эмиттерами транзисторов сборки включен эталонный резистор, одним выводом соединенный с выходным выводом, а другим с выводом для подключения источника постоянного питающего напряжения, база и коллектор первого транзистора сборки соединены с базой второго транзистора сборки, первый вход дифференциального усилителя подключен к точке соединения резисторов первого резистивного элемента первой цепочки, а второй вход к коллектору второго транзистора сборки.

Кроме того, в нем транзисторный регулирующий элемент выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости и двух ограничительных резисторах, причем первая последовательная цепочка из первого ограничительного резистора и эмиттер-коллекторной цепи первого транзистора и вторая последовательная цепочка из второго ограничительного резистора и коллектор-эмиттерной цепи второго транзистора соединены между собой параллельно, а база первого транзистора соединена с коллектором второго.

На чертеже изображена схема предлагаемого стабилизатора тока.

Эталонный резистор 1 включен последовательно с нагрузкой 2. Транзисторный регулирующий элемент 3, включенный параллельно нагрузке, содержит транзисторы 4 и 5, в цепь эмиттера транзистора 4 включен ограничительный резистор 6, а в цепь коллектора транзистора 5 ограничительный резистор 7. Усилитель постоянного тока, выполненный в виде дифференциального усилителя 8, выполнен на транзисторах 9 и 10, эмиттерный резистор 11 подключен к точке соединения эталонного резистора 1 и нагрузки 2.

В цепи коллектора транзистора 9 установлен резистор 12, сигнал с которого является управляющим для регулирующего элемента. Транзисторная сборка 13 выполнена на двух согласованных транзисторах 14 и 15, эмиттеры которых подключены к эталонному резистору 7. В цепи коллектора первого транзистора 14 включен первый резистивный элемент на двух последовательно включенных резисторах 16 и 17, а в цепи коллектора второго транзистора 15 второй резистивный элемент резистор 18. Точка соединения резисторов 16 и 17 подключена к первому входу дифференциального усилителя, т.е. к базе транзистора 9, точка соединения коллектора второго транзистора 15 и резистора 18 подключена к второму входу дифференциального усилителя, т.е. к базе транзистора 10.

Устройство работает следующим образом.

В качестве источника опорного напряжения используется сигнал с резистора 16, изменяющегося напряжения сигнал с резистора 18. Оба эти напряжения подаются на дифференциальные входы усилителя на транзисторах 9 и 10. При увеличении тока нагрузки увеличивается напряжение на эталонном резисторе, увеличение тока через резисторы 16 и 17 значительно меньше, чем через резистор 18, т. е. увеличивается напряжение между дифференциальными входами, уменьшается напряжение коллектор-эмиттер транзистора 10, увеличивается ток через транзистор 10, т.е. величина сигнала на резисторе 12 уменьшается, так как ток коллектора транзистора 10 увеличивается, а коллектора 9 уменьшается. Это уменьшает входной сигнал транзистора 5, а следовательно, и токи коллектора транзисторов 5, 4, компенсируя увеличение тока через датчик 1. При уменьшении тока нагрузки стабилизатор работает в противофазе описанному. На эталонном резисторе напряжение составляет десятки милливольт, что и обеспечивает повышенный КПД по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТОКА, содержащий транзисторный регулирующий элемент, включенный между общей шиной и выходным выводом, эталонный резистор, источник опорного напряжения, измерительный элемент и усилитель постоянного тока, выходом соединенный с управляющим входом транзисторного регулирующего элемента, отличающийся тем, что в него введена сборка из двух однотипных транзисторов с резистивными элементами в коллекторных цепях, свободными выводами соединенными с общей шиной, а усилитель постоянного тока выполнен в виде дифференциального усилителя, при этом в качестве источника опорного напряжения использована первая цепочка из последовательно соединенных эмиттер-коллекторной цепи первого транзистора сборки и первого резистивного элемента, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, а в качестве измерительного элемента использована вторая цепочка из последовательно соединенных эмиттер-коллекторной цепи второго транзистора сборки и второго резистивного элемента, выполненного на одном резисторе, кроме того, между эмиттерами транзисторов сборки включен эталонный резистор, одним выводом соединенный с выходным выводом, а другим с выводом для подключения источника постоянного питающего напряжения, база и коллектор первого транзистора сборки соединены с базой второго транзистора сборки, первый вход дифференциального усилителя подключен к точке соединения резисторов первого резистивного элемента первой цепочки, а второй вход к коллектору второго транзистора сборки.

РИСУНКИ

Рисунок 1