Стабілізатор струму

Реферат: В даній заявці описаний стабілізатор струму для надання стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги. Стабілізатор струму містить схему стабілізатора напруги, яка призначена для подачі стабілізованої напруги, яка містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів. UA 112444 C2 (12) UA 112444 C2 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід відноситься до пристрою стабілізації струму. Зокрема, даний винахід відноситься до стабілізатора струму, що підходить для подачі струму збудження на пристрої, такі як світловипромінюючі діоди (LED), і інші пристрої, які є чутливими до коливань струму. Зниження вартості й безперервне покращення у функціонуванні LED призвело до їхнього підвищеного застосування в останні роки. Вони широко використовуються, наприклад, у якості елементів освітлення в застосуваннях для підсвічування, наприклад, для підсвічування рідкокристалічних дисплеїв (LCD). Підсвічування даного типу використовується для надання рівномірного й постійного освітлення ряду елементів LCD, які складають дисплей. Також LED зазвичай використовуються в інших застосуваннях, наприклад, в освітлювальних установках, індикаторах стану та дисплеях на різній апаратурі й устаткуванні. У межах даних застосувань LED зазвичай розміщуються у вигляді послідовно з'єднаних рядів і забезпечуються в основному постійним струмом за допомогою задавальної схеми постійного струму. Отже, дані задавальні схеми включають засіб стабілізації струму. Добре відомо, що зміни струму збудження, що подається на LED або ланцюжок LED, що утворюють частину освітлювальної системи, можуть несприятливо впливати на продуктивність системи. Наприклад, при освітленні великого масштабу або застосуваннях у світлових покажчиках нестабільність струму збудження може призвести до відповідної нестабільності споживаного живлення. Дані нестабільності зазвичай є небажаними в контексті світлотехніки, що поставляється на ринок, виходячи з енергозбереження. До того ж у деяких застосуваннях, що вимагають, наприклад, змішування червоного-зеленого-синього (RGB) кольорів, зміни струму можуть призвести до змін колірних властивостей освітленої платформи, такої як вивіска. Крім того, строк експлуатації LED або з'єднаного послідовно ланцюжка LED залежить від температури переходу кожного LED, яка у свою чергу частково залежить від струму, що проходить через LED або кожний LED. Отже, точне керування струмом LED може призвести до покращення можливості прогнозування строку експлуатації LED. Також відомо, що зміни струму, що подається драйвером LED, можуть виникнути в результаті змін властивостей деталей внаслідок виробничих змін або в результаті змін температури. Інші вимоги до продуктивності драйверів LED для освітлювальних систем відносяться до надійності драйвера. Це зазвичай виражається за допомогою використання показника під назвою середній наробіток на відмову (MTBF). Для зазначеного електронного блоку, що використовує загальноприйняті деталі, даний показник може бути легко обчислений за умови, що відомі електростатичні й термічні навантаження, прикладені до кожної деталі в період експлуатації. Внаслідок комбінації деталей, що використовуються зазвичай в традиційних так званих перемикних драйверах LED, які містять перемикальні канальні польові уніполярні МОН-транзистори (MOSFET) і електролітичні конденсатори, обидва з яких, як відомо, мають обмеження щодо строків довгочасної надійності, накладаються відповідні обмеження на MTBF даних драйверів. З іншого боку, драйвери, що використовують лінійні засоби стабілізації струму замість засобів, що перемикаються, звичайно страждають від зазначених раніше змін струму. Отже, украй бажано, щоб LED або ланцюжок LED живився в основному постійним струмом збудження. Зокрема, бажано, щоб в основному постійний струм збудження вироблявся з використанням електронних блоків з високим MTBF, які використовують високонадійні деталі, такі як біполярні транзистори, і уникають або, щонайменше, обмежують потребу в електролітичних конденсаторах. У випадку перемикних драйверів LED, де функція стабілізації струму надається формою сигналу перемикальної напруги, яка успішно заряджає й розряджає елемент схеми, такий як котушка індуктивності, при цьому даний розряд має місце в ланцюжку LED, в основному постійний струм може бути вироблений усередині ланцюжка LED. Струм, який передається перемикним драйвером на ланцюжок LED, залежить від ряду факторів, що включають співвідношення часу, протягом якого перемикальна напруга перебуває в стані "ВКЛЮЧЕНО", під час якого здійснюється доставка заряду в ланцюжок LED (дане співвідношення розглядається як робочий цикл форми перемикального сигналу). Однак даний процес перемикання призводить до генерування сигналів електромагнітної перешкоди (EMI), які вимагають використання фільтруючих EMI конструкцій, які у свою чергу використовують електролітичні конденсатори. Отже, з погляду прагнення до максимізації MTBF драйвера, може бути переважним створення драйвера LED постійного струму на основі схеми стабілізації струму, яка не використовує ніяких елементів перемикання, за умови, що буде збережена точність струму, включаючи стабільність струму залежно від температури. Даний винахід пов'язаний з основною метою надання стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги для надання стабільного або в основному постійного струму збудження для подачі на пристрої освітлення, такі як LED, або інші пристрої, на які несприятливо впливають коливання струму або які чутливі до них. Переважні варіанти здійснення даного винаходу намагаються досягти даної 1 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мети переважно без використання перемикної схеми у стабілізаторі струму, таким чином, сприяючи підвищенню довгочасної надійності стабілізатора, а також зниженню або усуненню необхідності застосування електролітичних конденсаторів у драйвері LED на основі стабілізатора, таким чином також підвищуючи довгочасну надійність драйвера LED. Відомі пристрої або схеми стабілізації струму, які намагаються надати струм на LED або ланцюжок LED, який стабілізується або є в основному постійним по відношенню до напруги живлення. Так звані "стабілізатори постійного струму" можуть бути реалізовані в топологіях із двома або трьома виводами. На фіг. 1а зображений варіант стабілізатора із двома виводами, а на фіг. 1b зображений стабілізатор струму із трьома виводами. Однак навіть із використанням пристрою стабілізації струму зміни струму збудження, що подається на ланцюжок LED, усе ще можуть виникати з ряду причин. Виробничі відхилення, тобто зміни у виробничому допуску елементів схеми, що визначають струм, є однією з основних причин виникнення змін струму збудження/живлення LED. Зміни також виникають внаслідок "температурного коефіцієнта" схеми стабілізатора струму, тобто внаслідок залежності характеристик стабілізатора відносно температури навколишнього середовища або температури переходу. Як буде ясно з наступного обговорення відносно раніше розглянутих стабілізаторів постійного струму існує ряд недоліків, пов'язаних з відомим рівнем техніки. На фіг. 2 зображена схема типового стабілізатора струму із трьома виводами, який використовується для збудження ланцюжка LED (також наведена в патенті US2010/0277091 Brieda та ін.). Мінімальна "напруга падіння" на стабілізаторі струму відповідно до схеми, зображеної на фіг. 2, дорівнює приблизно 1,3 В, що дорівнює двом падінням напруги (vbe) базаемітер (на транзисторах Q1 і Q2). Одне з даних "падінь vbe", а саме падіння на переході базаемітер Q1, виникає на R1, приводячи до струму, що проходить через R1, який дорівнює vbe1/R1. За умови, що Q2 отримує незначний струм бази, струм, що проходить через LED, також дорівнює vbe1/R1, де vbe1 - це напруга база-емітер на транзисторі Q1. Таким чином, внаслідок властивої температурної залежності vbe, пов'язана з температурою зміна струму LED, що виражається в якості частини номінального струму LED, задається наступним рівнянням: TC = (δΙLED/δΤ) /ILED = (δvbe1/δT) /vbe1nom рівняння 1 Де vbe1nom є номінальним значенням vbe1 при стандартній температурі (300 К). На схемі, яка зображена на фіг. 2, vbe1nom дорівнює приблизно 0,6 В, а δvbe1/δt при дуже гарному інженерному наближенні дорівнює -2 мВ/К. Отже, найбільш низьке досяжне значення -1 температурного коефіцієнта TC для даної схеми дорівнює 0,0033 К (- 0,33 % на Кельвін або 3,300 часток на мільйон на Кельвін). Струми, зображені для даного "стандартного рішення" у таблиці 1 Brieda та ін., вказують на зміну, що дорівнює -0,35 % на Кельвін. Дане значення TC призводить до струму, що подається на ряд LED, який варіює в межах -/+ 9,25 % відносно діапазону температур в +/- 55 Кельвінів. Рішення, що запропоноване Brieda та ін., страждає від температурного коефіцієнта ТС, рівного 0,0650 % на Кельвін (- 650 часток на мільйон/К). Це призводить до зміни струму LED на /+ 3,6 % на +/- 55 Кельвін. Дана зміна робить рішення Brieda непридатним для багатьох застосувань, для яких коливання температури навколишнього середовища є очікуваними й оптичний вихід відносно світлового потоку й/або хроматичних індексів блоку LED повинен залишатися в основному постійним. Отже, на закінчення, незважаючи на те, що схема Brieda надає деякі переваги щодо рентабельності, дана схема здатна доставляти мінімальні значення температурних коефіцієнтів TC, рівних приблизно 650 часток на мільйон/К за величиною. Дана величина TC усе ще є значною й призводить до змін струму LED на -/+ 4 % у зазначеному діапазоні температур від -30 °С до +80 °С. Узагальнена топологія схеми із двома виводами, яка здатна надавати в основному постійний струм, обмежена робочими характеристиками по струму й напрузі кремнієвого біполярного транзистора, також відома в даній області техніки. Дана узагальнена топологія зображується на фіг. 3. У рамках даної топології пристрій (VRD) стабілізації напруги використовується для стабілізації напруги на послідовно з'єднаних переході база-емітер з напругою vbe та резисторі R, що задає струм. Якщо стабілізована напруга на VRD дорівнює Vreg, тоді струм, що проходить через резистор R, задається наступним рівнянням: IR = (Vreg-vbe)/R рівняння 2 2 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 За допомогою забезпечення взаємного зміщення переходів база-емітер біполярних транзисторів, зображених на фіг. 3, двома даними струмами, загальний стабілізований струм через стабілізатор задається наступним рівнянням: IT=2.IR=2.(Vreg-vbe)/R рівняння 3 Температурний коефіцієнт даного струму, який визначений (як і раніше) у якості відносної зміни IT залежно від температури, задається наступним рівнянням: TC = (δIT/δT)/IT = (δvreg/δT- δvbe/δT)/(Vreg-vbe) рівняння 4 З відомого рівня техніки відомо, що для кремнієвого біполярного транзистора значення δvbe/δt дорівнює приблизно -2 мВ/К і vbe, яке є напругою на кремнієвому прямозміщеному p-n переході, дорівнює приблизно 0,7 В. Отже, термічні характеристики стабілізованого струму залежать від природи й термічних характеристик VRD. Враховуючи це, на основі даної узагальненої топології була розкрита конкретна схема, у якій VRD містить послідовно з'єднані діод із прямозміщеним p-n переходом і опорний стабілізуючий діод з напругою забороненої зони ("бандгап"). Дана схема зображується на фіг. 4. Для даної схеми напруга Vreg стабілізації задається наступним рівнянням: Vreg=Vdiode+Vbg рівняння 5 Властивістю опорного стабілізуючого діода з напругою забороненої зони є те, що напруга Vbg (зазвичай 1,23 В) на ньому в основному є незмінною залежно від температури, тоді як напруга на діоді з прямозміщеним p-n переходом, Vdiode, буде змінюватися залежно від температури в такий же спосіб, як на переході база-емітер (а також на прямозміщеному p-n переході, що проводить в основному такий же струм, як і діод). Таким чином, термічні характеристики Vreg будуть подібні термічним характеристикам vbe, отже, призводячи до нульового температурного коефіцієнта TC відносно струму стабілізатора. Однак існують обмеження, що накладаються на характеристики й ціну стабілізаторів даної моделі. Зокрема, кремнієвий опорний стабілізуючий діод з напругою забороненої зони, що зберігає термостабілізовану напругу, яка дорівнює 1,23 В, працює на типових максимальних струмах до 20 мА. Це накладає вищевказане обмеження на загальний струм I T стабілізатора в 40 мА. Крім того, через дуже низький диференціальний повний опір стабілізуючого діода з напругою забороненої зони (зазвичай менш 1 Ω) складно переконатися в тому, що пристрої даного типу можуть бути з'єднані паралельно при розподілі струму між ними. На фіг. 5 проілюстровано суть проблеми. Зображені вольт-амперні характеристики двох стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони, що лежать (з метою ілюстрації найгіршого випадку) з кожного кінця виробничого діапазону відхилень в Vbg, при цьому для типового кремнієвого стабілізуючого діода з напругою забороненої зони дане відхилення (Vbg 2 - Vbg1) дорівнює приблизно 8 мВ. Легко помітити, що, якщо два дані діоди розміщуються паралельно, то діод з меншим значенням Vbg (Vbg1) отримає деяку кількість струму (який зображений як Ibg 1) перед тем, як інший діод почне приймати струм. Отже, буде існувати діапазон струму VRD, у якому буде відсутній розподіл струму й, отже, припустимі навантаження по струму VRD і, отже, стабілізатора струму в цілому залишаться обмеженими припустимими навантаженнями по струму окремого опорного стабілізуючого діода з напругою забороненої зони. За допомогою перевірки вольт-амперних характеристик стабілізуючого діода з напругою забороненої зони з максимальним припустимим навантаженням по струму в 20 мА (як в LT10041.2) можна побачити, що напруга на стабілізуючому діоді 1 з напругою забороненої зони, що зображений на фіг. 5, має значення, яке фактично на 8 мВ вище його номінального (низький струм) значення, отже, гарантуючи, що стабілізуючий діод 2 з напругою забороненої зони включений, якщо струм, що проходить через стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони, досяг значення, рівного приблизно 14 мА. Це означає, що стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони й стабілізуючий діод 2 з напругою забороненої зони не розподіляють струм доти, поки струм, що проходить через стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони, не досягне значення, яке лише на декілька міліампер нижче його максимального номінального значення. Крім того, через нелінійність вольт-амперної характеристики стабілізуючого діода з напругою забороненої зони, при якій диференціальний повний опір (швидкість зміни напруги залежно від струму) значно вище при слабкому струмі, ніж при сильному струмі, оскільки струм, що проходить через стабілізуючий діод 1 з напругою забороненої зони, збільшується на 6 мА в межах свого номінального максимального значення в 20 мА, а струм, що проходить через стабілізуючий діод 2 з напругою забороненої зони, збільшиться на значно меншу величину (приблизно 3 мА). Отже, заміна стабілізуючого діода з напругою забороненої зони в кожному VRD схеми відповідно до фіг. 4 на паралельне з'єднання двох таких стабілізуючих діодів з напругою 3 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 забороненої зони, приймаючи до уваги виробничі зміни в Vbg, приведе до збільшення припустимого навантаження по струму кожного VRD лише на 9 мА, у порівнянні з необхідними 20 мА. Таким чином, гарантовано очікуване збільшення припустимого навантаження по струму стабілізатора струму в цілому буде дорівнювати лише приблизно 18 мА, у порівнянні з необхідними 40 мА. Це фактично являє собою процес скорочення доходів щодо керування струмом на собівартість одиниці продукції. Важливість даного процесу є значною з огляду на той факт, що опорні стабілізуючі діоди з напругою забороненої зони мають не просту структуру діода, а навпаки, включають досить складні інтегральні схеми, що містять декілька елементів схеми. Типовий опорний стабілізуючий діод з напругою забороненої зони на 1,23 Вольта містить приблизно 13 біполярних транзисторів і 8 резисторів, що робить його значною складовою частиною загальної вартості стабілізатора струму. У випадку ланцюга відповідно до схеми, зображеної на фіг. 4, альтернативним підходом буде являтися утворення паралельних з'єднань із цільних VRD низького струму (де, як зображено, кожний такий VRD низького струму є послідовним з'єднанням діода із прямозміщеним p-n переходом і опорного стабілізуючого діода з напругою забороненої зони) для утворення VRD високого струму. Однак це буде означати повторення як стабілізуючого діода з напругою забороненої зони, так і діода c p-n переходом, отже, знову значно збільшуючи вартість стабілізатора. У зв'язку із цим, реалізація загальної топології, зображеної на фіг. 4, не надає економічно вигідного рішення проблеми надання стабілізатора струму з низьким температурним коефіцієнтом, який програмується в широкому діапазоні постійних струмів. Варіанти здійснення даного винаходу намагаються досягти зменшення даних проблем і недоліків, пов'язаних з раніше розглянутими пристроями стабілізації струму. Розгляд вимог драйвера LED до діапазону різних застосувань приводить до спостереження, що існує необхідність у пристрої стабілізації струму, який має покращені теплові характеристики й можливості точного настроювання струму, і, який переважно працює в широкому діапазоні значень програмованого струму. Крім того, через чутливість до цін багатьох даних застосувань, драйвери LED, які спрямовані на розв'язок даних вимог, в ідеалі повинні бути економічно вигідними. З точки зору проектування схеми це означає реалізацію рішень, які використовують прості топології струму й прості деталі. Наприклад, економічно вигідним рішенням буде те рішення, при якому буде використовуватися мала кількість транзисторів. Дане рішення буде мати додаткову перевагу, яка виражається в максимізації MTBF стабілізатора струму й, отже, драйвера LED, у складі якого він перебуває. Також необхідно надати пристрій стабілізації струму з меншою чутливістю до виробничого допуску елементів схеми, що визначають струм, ніж раніше розглянуті рішення. Відповідно до першого аспекту даного винаходу надається стабілізатор струму для надання стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги, при цьому стабілізатор струму містить: задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і схему стабілізатора напруги, яка працює для надання стабілізованої напруги на зазначену задавальну схему, де зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів. Переважно задавальна схема і схема стабілізатора напруги утворюють першу схему стабілізатора струму. Переважно, перша схема стабілізатора струму з'єднується перехресно із другою схемою стабілізатора струму. Переважно, у такому випадку друга схема стабілізатора струму може містити: другу задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і другу схему стабілізатора напруги, що працює для надання стабілізованої напруги на зазначену другу задавальну схему, де зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів. У якості альтернативи задавальна схема і схема стабілізатора напруги утворюють першу схему стабілізатора струму, яка з'єднується з резистивною підсумовувальною схемою. У відповідності із другим аспектом даного винаходу надається стабілізатор струму для забезпечення стабілізованого струму в залежності від вхідної напруги, при цьому стабілізатор струму містить: першу схему стабілізатора струму й другу схему стабілізатора струму, де вихід першої схеми стабілізатор струму з'єднується перехресно із зазначеною другою схемою стабілізатора струму, при цьому кожна з першої й другої схем стабілізатора струму містять: задавальну схему, яка містить резистор і транзистор; і 4 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 схему стабілізатора напруги, що працює для надання стабілізованої напруги на відповідну задавальну схему, де зазначена схема стабілізатора напруги містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів. Відповідно до варіантів здійснення другого аспекту даного винаходу вихід першої схеми стабілізатора струму з'єднується перехресно із зазначеною другою схемою стабілізатора струму, так що колектор транзистора першої схеми стабілізатора струму з'єднується з позитивним виводом схеми стабілізатора напруги другої схеми стабілізатора струму. Переважно, що стабілітрони схеми стабілізатора напруги або кожної схеми стабілізатора напруги містять кремнієві стабілітрони. Транзистори, які використовуються в схемі стабілізатора струму з перехресним з'єднанням даного типу переважно утворюють "комплементарну пару", де один транзистор є кремнієвим біполярним транзистором PNP типу, а інший є кремнієвим біполярним транзистором NPN типу. Відповідно до третього аспекту даного винаходу надається схема стабілізатора напруги для використання в схемі стабілізатора струму, що містить декілька з'єднаних паралельно стабілітронів. Варіанти здійснення даного винаходу переважно використовують певну напругу пробою стабілітронів в якості засобів для стабілізації напруги, що прикладається до задавальної схеми пристрою стабілізатора струму для генерування стабілізованого струму для подачі на задане навантаження. Надання декількох з'єднаних паралельно стабілітронів для утворення схеми стабілізатора напруги відповідно до варіантів здійснення даного винаходу є переважним, оскільки воно полегшує генерування широкого діапазону значень (IT) стабілізованого струму. Точніше кажучи, діапазон програмування по струму стабілізатора струму, що реалізує даний винахід, може бути переважно обраний відповідно до кількості стабілітронів, використовуваних у кожній схемі стабілізатора напруги або пристрої (VRD) стабілізації напруги. У зв'язку із цим, відповідно до варіантів здійснення даного винаходу немає необхідності в паралельному з'єднанні або повторенні цілої схеми для досягнення діапазону значень постійного струму. Таким чином, частини, що повторюються, відповідно до даного винаходу (тобто стабілітрони) є простими й відносно недорогими елементами схеми. Це переважно надає економічно дуже вигідний розв'язок проблеми надання діапазону значень стабілізованого струму, таким чином, забезпечуючи використання варіантів здійснення даного винаходу для стабілізації струму збудження для різного діапазону застосувань. Для кремнієвих стабілітронів з напругами Vz тунельного пробою p-n переходу приблизно менше, ніж приблизно 5,5 В, існує значення струму Iz, opt, що проходить через стабілітрон, при якому швидкість зміни напруги тунельного пробою p-n переходу залежно від температури в основному дорівнює швидкості зміни напруги vbe база-емітер кремнієвого біполярного транзистора (в основному -2 мВ/К). Однак стабілітрони з даними напругами тунельного пробою p-n переходу відрізняються у відповідності зі значенням Iz, opt, при якому забезпечується дана умова температурного балансу, і значенням повного опору Zz при лавинному пробої при будьякому заданому струмі. Переважні варіанти здійснення даного винаходу використовують той факт, що VRD може бути створений у з'єднаній перехресно схемі з використанням низьковольтних стабілітронів, які обираються на основі наявного струму Iz, opt, при якому швидкість зміни напруги тунельного пробою p-n переходу залежно від температури в основному дорівнює швидкості зміни напруги vbe база-емітер кремнієвого біполярного транзистора залежно від температури. Крім того, відповідно до конкретного переважного варіанта здійснення стабілітрони обираються таким чином, щоб швидкість зміни напруги тунельного пробою p-n переходу залежно від температури δVz/δt показувала мінімальну зміну залежно від струму для значень струму стабілізації, що дорівнюють приблизно Iz, opt, таким чином, зменшуючи широкий діапазон програмованих струмів за допомогою стабілізатора, що реалізує даний винахід, при якому температурна залежність кожного струму в програмованому діапазоні переважно мала. Таким чином, відповідно до переважних варіантів здійснення даного винаходу стабілітрони мають низьку напругу тунельного пробою p-n переходу, тобто менше 5,5 В. Переважно, стабілітрони мають напругу тунельного пробою p-n переходу в діапазоні від 2,0 В до 3,0 В. Спеціалістам у даній області техніки буде ясно, що напруга тунельного пробою p-n переходу заданого стабілітрона визначається відповідно до визначення номінальної напруги тунельного пробою p-n переходу в якості напруги на діоді при визначеному струмі діода. Типовий струм стабілітрона, при якому здійснюється вимірювання напруги тунельного пробою p-n переходу, дорівнює 5 мА. 5 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Переважні варіанти здійснення даного винаходу використовують той факт, що кремнієві стабілітрони з низькими значеннями напруги тунельного пробою p-n переходу мають тенденцію володіти більш високими значеннями диференціального повного опору Z Z при лавинному пробої в порівнянні з високовольтними стабілітронами й стабілізуючими діодами з напругою забороненої зони. Дані більш високі значення ZZ в межах, визначених виробничим допуском, напруги тунельного пробою p-n переходу переважно гарантують, що дані стабілітрони можуть бути з'єднані паралельно й розподіляти приблизно рівномірно струм, що проходить через паралельне з'єднання. Це переважно гарантує, що можуть бути обрані кілька діапазонів струму стабілізатора, при яких температурна залежність струму є малою та має значення, яке дорівнює нулю в межах діапазону. Кожний зазначений діапазон відноситься до заданої кількості стабілітронів на VRD. Переважно, варіанти здійснення даного винаходу намагаються зменшити проблему, яка зазвичай виникає в результаті виробничих змін у напрузі тунельного пробою p-n- переходу будь-якого заданого стабілітрона або, більше того, виробничих змін у випрямних діодах, які використовуються у відомому рівні техніки, відповідно документу 2, а саме відповідних змін у запрограмованому струмі IT стабілізатора. Це відбувається за допомогою гарантування того, що струм, який проходить через стабілізатор, відповідно до даного винаходу, змінюється у відповідності із середньою напругою тунельного пробою p-n переходу в межах кожного паралельного набору стабілітронів, де зміни в даному середньому значенні відповідають статистичному розподілу, який регулюється центральною граничною теоремою статистичних даних, за допомогою чого середньоквадратичне відхилення середньої напруги тунельного пробою p-n переходу в кожному VRD зменшується на коефіцієнт квадратного кореня кількості стабілітронів на VRD у порівнянні з середньоквадратичним відхиленням по напрузі тунельного пробою p-n переходу окремого стабілітрона. Це приводить до зниженої зміни середньої напруги тунельного пробою p-n переходу в межах VRD і, отже, зниженій відносній зміні стабілізованого струму в модифікаціях схеми високого струму стабілізатора струму відповідно до даного винаходу. Як буде обговорено більш докладно далі, пристрій (VRD) стабілізації напруги відповідно до варіантів здійснення даного винаходу є вкрай переважним, оскільки паралельне з'єднання стабілітронів служить не тільки для надання функції стабілізації напруги, але в переважних варіантах здійснення може також служити для компенсації температурної залежності транзистора збудження з метою досягнення функції температурного балансу в широкому діапазоні струмів, включаючи деяку кількість піддіапазонів, де кожний піддіапазон відповідає конкретній кількості паралельно з'єднаних стабілітронів на VRD. Схеми стабілізатора струму відповідно до даного винаходу переважно надають стабілізований струм, при якому температурна залежність стабілізованого струму переважно знижується до значення, що вимірюється десятками часток на мільйон на Кельвін. Більше того, відповідно до найбільш переважних варіантів здійснення даного винаходу значення температурного коефіцієнта TC повинне практично дорівнювати нулю при конкретних переважних струмах у межах кожного піддіапазону. Крім того, слід розуміти, що, оскільки дані характеристики відповідно до варіантів здійснення даного винаходу можуть бути досягнуті за допомогою схеми, що містить лише біполярні транзистори, стабілітрони та резистори, варіанти здійснення даного винаходу представляють економічно вигідний стабілізатор струму. У зв'язку із цим, варіанти здійснення даного винаходу знаходять конкретне застосування в LED освітленні, LCD підсвічуванні, включаючи ті, які призначені для підсвічування великих колективних дисплеїв, а також LED дисплеїв, архітектурному освітленні й застосуваннях зовнішніх вивісок, не звертаючись до додаткових засобів для внесення виправлень у температурний дрейф струму стабілізатора. Таким чином, переважні варіанти здійснення даного винаходу переважно надають економічно вигідну схему стабілізації з покращеними тепловими характеристиками (тобто значення температурного коефіцієнта нижче значень, пов'язаних з раніше розглянутими рішеннями), яка працює в діапазоні значень програмованого струму й точно настроєна. Відповідно до четвертого аспекту даного винаходу надається пристрій освітлення, що містить один або декілька LED, при цьому пристрій освітлення містить стабілізатор струму відповідно до варіанта здійснення першого або другого аспекту. Пристрій освітлення може включати, наприклад, освітлювальний прилад, що містить LED, а також один або кілька драйверів LED, де кожний з вищезгаданих драйверів LED містить один або декілька стабілізаторів струму. 6 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для більш кращого розуміння даного винаходу і для того, щоб показати, як він може бути приведений в дію, як приклад будуть здійснені посилання на прикладені графічні матеріали, на яких: на фіг. 1 зображені узагальнені топології схеми стабілізатора струму відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 2 зображена узагальнена топологія схеми стабілізатора струму із трьома виводами відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 3 зображена узагальнена топологія схеми стабілізатора струму із двома виводами відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 4 зображена модель схеми стабілізатора струму відповідно до відомого рівня техніки; на фіг. 5 зображене графічне зображення вольт-амперних (I/V) характеристик двох стабілізуючих діодів з напругою забороненої зони; на фіг. 6 зображена схема стабілізатора струму відповідно до варіанта здійснення даного винаходу; на фіг. 7 зображена схема стабілізатора струму відповідно до другого варіанта здійснення даного винаходу; і на фіг. 8 зображене графічне зображення вольт-амперних (I/V) характеристик двох стабілітронів. На фіг. 6 зображена схема стабілізатора струму із двома виводами відповідно до першого варіанта здійснення даного винаходу, при цьому схема стабілізатора струму містить першу схему C1 стабілізатора струму, з'єднану перехресно із другою схемою C2 стабілізатора струму. Перша схема C1 стабілізатора струму містить задавальну схему, яка містить резистор R1 і біполярний транзистор T1. Перша схема стабілізатора струму також містить схему VRC1 стабілізатора напруги, яка містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів Z11, Z12 … Z1n. Друга схема C2 стабілізатора струму містить задавальну схему, яка містить резистор R2 і біполярний транзистор T2. Друга схема стабілізатора струму також містить схему VRC2 стабілізатора напруги, яка містить декілька паралельно з'єднаних стабілітронів Z21, Z22 … Z2n. Джерело напруги передає струм IT на вузол W, який з'єднує резистор R1 і позитивний вивід схеми VRC1 стабілізатора напруги першої схеми C1 стабілізатора струму, так що струм IT розділяється між резистором R1 і VRC1. Резистор R1 з'єднується з емітером e транзистора T1. Струм колектора біполярного транзистора T1, який визначається значенням R1, напругою, виробленою VRC1, і напругою Vbe база-емітер транзистора T1, подається на позитивний вивід схеми VRC2 стабілізатора напруги другої схеми C2 стабілізатора струму та на базу транзистора T2 у вузлі Y. Вузол X з'єднує негативний вивід VRC1, базу T1 і колектор T2. Резистор Rn є лише джерелом теплового шуму, використовуваного для "поштовху" схеми. Приймаючи незначним струм бази на T2, IVRD1 дорівнює струму колектора T2. Крім того, струм колектора T2 визначається значенням R2, напругою, створеної VRC2, і напругою vbe база-емітер транзистора T2. Негативний вивід VRC2 з'єднується з R2, утворюючи вузол Z виводу, через який IT проходить на передбачуване навантаження. За допомогою перехресного з'єднання даної схеми два транзистори переважно забезпечуються струмами базового зміщення. Відповідно до вищевказаного варіанта здійснення один з резисторів може мати постійне значення, у той час як інший використовується в якості резистора, що задає струм. У якості альтернативи обидва резистори можуть бути такими, що варіюють, щоб служити в якості резисторів, що задають струм. У відповідності із другим варіантом здійснення даного винаходу, зображеним на фіг. 7, схема C1 стабілізатора струму з'єднується з резистивною підсумовувальною схемою RSC. Спеціалісту в даній області техніки буде ясно, що можливі різні моделі резистивної підсумовувальної схеми. Наприклад, у конкретному прикладі, зображеному на фіг. 7, резистивна підсумовувальна схема містить декілька з'єднаних паралельно резисторів. Далі описуються властивості й основи переважних варіантів здійснення даного винаходу. Точність установки: "точність установки" стабілізатора струму відповідно до варіантів здійснення даного винаходу описується далі відносно змін струму, що надається даним стабілізатором, викликаних випадковими змінами властивостей елементів схеми. Читачеві повинно бути ясно, що як випадкові, так і детерміновані похибки виникають у будь-якій схемі, при цьому випадкові похибки викликають відхилення в характеристиках схеми. Детерміновані похибки викликають фіксовані "зсуви" між розрахунковими й реальними характеристиками. Точність установки будь-якої схеми постійного струму виражається відповідним чином у якості відносної зміни стабілізованого струму. Таким чином, для схеми відповідно до загальної топології по фіг. 3, задається наступне рівняння: 7 UA 112444 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ΔΙT/IT = (ΔVreg + Δvbe)/(Vreg-vbe) рівняння 6 Де ΔVreg є виробничим відхиленням в Vreg, а Δvbe є виробничим відхиленням в vbe. У даному винаході напруга Vreg, що стабілізується, надається низьковольтними стабілітронами й, отже, ΔVreg = ΔVz. Дане відхилення в Vreg значно більше (приблизно в 10 раз), ніж відхилення в vbe. Отже: ΔΙΤ/ΙΤ ≈ ΔVz/(Vreg-vbe) рівняння 7 Зазвичай для низьковольтного (