Транзисторний стабілізатор напруги

Реферат: Транзисторний стабілізатор напруги містить регулюючий транзистор, у якого колектор і база через резистор підключені до вхідного виводу стабілізатора, а емітер підключений до вихідного виводу стабілізатора, керуючий транзистор, колектор якого підключений до бази регулюючого транзистора, емітер і база через резистор - до спільного виводу стабілізатора. При цьому база керуючого транзистора з'єднана через коло зворотного зв'язку, що включає стабілітрон, до вихідного виводу стабілізатора. Додатково введено транзистор зворотного зв'язку з полярністю, протилежною полярності керуючого транзистора. При цьому емітер транзистора зворотного зв'язку підключений до вихідного виводу, колектор підключений до бази керуючого транзистора, база підключена до рухомого виводу змінного резистора, один вивід якого підключений до спільного виводу, а інший - через резистор підключений до вхідного виводу і через стабілітрон до спільного виводу. UA 117739 U (12) UA 117739 U UA 117739 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електронної техніки і може бути використана при розробці та виготовленні вторинних джерел електроживлення, що містять як стабілізуючий пристрій транзисторний стабілізатор напруги з регульованою вихідною постійною напругою. Існує транзисторний стабілізатор напруги [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. - Том II: Пер. с нем. - М.: ДМК Пресс, 2007. - С. 226], що містить регулюючий транзистор, який включений за схемою зі спільним колектором, стабілітрон і змінний резистор. Для регулювання вихідної напруги використовується частина опорної напруги, яка знімається зі змінного резистора. Для стабілізаторів напруги коефіцієнт зворотного зв'язку визначає ту частину зміни вихідної напруги, яка через елементи кола зворотного зв'язку надходить на базу регулюючого транзистора. Чим більше коефіцієнт зворотного зв'язку, тим вище стабільність вихідної напруги. Стабільність вихідної напруги визначається диференціальним опором стабілітрона і не може бути вище, ніж стабільність опорної напруги. В даному стабілізаторі при регулюванні вихідної напруги зменшується коефіцієнт зворотного зв'язку, що призводить до погіршення стабільності. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, є транзисторний стабілізатор напруги з термокомпенсацією [Ровдо А.А. Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. - М.: ЛАЙТ Лтд, 2000. - С. 169, рис. 15.9], що містить регулюючий транзистор, у якого колектор і база через резистор підключені до вхідного виводу стабілізатора, а емітер підключений до вихідного виводу стабілізатора, керуючий транзистор, колектор якого підключений до бази регулюючого транзистора, а емітер і база через резистор - до спільного виводу стабілізатора, причому база керуючого транзистора також з'єднана через зворотний зв'язок, що включає стабілітрон, з вихідним виводом стабілізатора. Зміна напруги між базою і емітером керуючого транзистора за рахунок малого диференціального опору стабілітрона практично дорівнює зміні вихідної напруги, що забезпечує коефіцієнт зворотного зв'язку близький до одиниці і високу стабільність вихідної напруги. Проте відомий пристрій не забезпечує можливості плавного регулювання вихідної напруги в широких межах (від близької до нуля до напруги стабілізації стабілітрона), оскільки стабілітрон має фіксовану напругу. Можлива тільки дискретна зміна напруги при заміні стабілітрона, який буде мати іншу напругу стабілізації, яка і визначить вихідну напругу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення транзисторного стабілізатора напруги, в якому за рахунок введення нових елементів і зв'язків між ними забезпечується можливість плавного регулювання вихідної напруги в широких межах з підтриманням коефіцієнта зворотного зв'язку не меньшим, ніж одиниця. Поставлена задача вирішується тим, що транзисторний стабілізатор напруги, що містить регулюючий транзистор, у якого колектор і база через резистор підключені до вхідного виводу стабілізатора, а емітер підключений до вихідного виводу стабілізатора, керуючий транзистор, колектор якого підключений до бази регулюючого транзистора, емітер і база через резистор - до спільного виводу стабілізатора, при цьому база керуючого транзистора з'єднана через коло зворотного зв'язку, що включає стабілітрон, до вихідного виводу стабілізатора, згідно з корисною моделлю, додатково містить транзистор зворотного зв'язку з полярністю, протилежною полярності керуючого транзистора, при цьому емітер транзистора зворотного зв'язку підключений до вихідного виводу, колектор підключений до бази керуючого транзистора, база підключена до рухомого виводу змінного резистора, один вивід якого підключений до спільного виводу, а інший - через резистор підключений до вхідного виводу і через стабілітрон до спільного виводу. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, на якому показана схема транзисторного стабілізатора напруги. Стабілізатор напруги складається з регулюючого транзистора 1, колектор якого і база через резистор 2 підключені до вхідного виводу стабілізатора, а емітер підключений до вихідного виводу стабілізатора. Стабілізатор також містить керуючий транзистор 3, колектор якого підключений до бази регулюючого транзистора 1, а емітер керуючого транзистора і його база через резистор 4 підключені до загального виводу стабілізатора. База керуючого транзистора 3 також підключена до кола зворотного зв'язку, що включає: транзистор 5 зворотного зв'язку, включеного за схемою зі спільною базою, полярністю, протилежною полярності керуючого транзистора 3, змінний резистор 6 і стабілітрон 7. Емітер транзистора 5 зворотного зв'язку підключений до вихідного виводу, колектор підключений до бази керуючого транзистора 3, а база підключена до рухомого виводу змінного резистора 6. Один вивід змінного резистора 6 підключений до спільного виводу, а інший - через резистор 8 підключений до вхідного виводу 1 UA 117739 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 стабілізатора і через стабілітрон 7 до спільного виводу. Вхідний вивід і загальний вивід підключені до випрямляча 9, а вихідний і загальний виводи підключені до навантаження 10. Пристрій функціонує наступним чином. З випрямляча 9 випрямлена вхідна напруга подається на вхідний і загальний виводи стабілізатора зі значною нестабільністю, яка обумовлена пульсацією вхідної напруги. Резистором 8 забезпечується величина струму через стабілітрон 7 і змінний резистор 6. Струм, що протікає через резистор 2, розділяється на струм бази регулюючого транзистора 1 і струм колектора керуючого транзистора 3. Величина струму колектора керуючого транзистора 3 визначається транзистором 5 зворотного зв'язку, струм бази і, відповідно, струм колектора якого для функціонування зворотного зв'язку задається опорною напругою, що дорівнює сумі падіння напруги на переході емітер-база транзистора 5 зворотного зв'язку і падіння напруги на частині змінного резистора 6, що підключена до спільного виводу. Робочий режим управляючого транзистора 3 і транзистора 5 зворотного зв'язку задається резистором 4. Рухомий вивід змінного резистора 6 встановлюється в положення, що забезпечує на виході стабілізатора, і відповідно на навантаженні 10, задану напругу: від близької до нуля до напруги стабілізації стабілітрона 7. Сигнал зворотного зв'язку визначається падінням напруги на переході емітер-база транзистора 5 зворотного зв'язку. Малий диференціальний опір переходу емітер-база транзистора 5 зворотного зв'язку призводить до того, що невеликі зміни вихідної напруги викликають значні зміни струму емітера транзистора 5 зворотного зв'язку, що призводить до такої ж зміни струму колектора транзистора 5 зворотного зв'язку і, відповідно струму бази керуючого транзистора 3. При збільшенні вхідної напруги стабілізатора через дії зовнішніх чинників (зменшення струму навантаження, коливання температури, заміна стабілітрона і т. і.) вихідна напруга також починає збільшуватися, що призводить до збільшення падіння напруги на переході емітер-база транзистора 5 зворотного зв'язку і збільшення його струму бази і струму колектора. Як наслідок, збільшується струм бази і струм колектора керуючого транзистора 3, що призводить при проходженні струму крізь резистор 2 до збільшення падіння напруги на ньому. Підвищене падіння напруги за своєю полярністю є зворотним для переходу база-емітер регулюючого транзистора 1. При цьому струм емітера і струм колектора регулюючого транзистора 1 зменшуються, а вихідна напруга повертається до початкового рівня. Зменшення вхідної напруги, наприклад, при зменшенні напруги в мережі, призводить до зменшення напруги на переході емітер-база транзистора 5 зворотного зв'язку, що призводить до зменшення струму бази і зменшення струму колектора транзистора 5 зворотного зв'язку. При цьому зменшується струм бази керуючого транзистора 3, що призводить до зменшення струму колектора і зменшення падіння напруги на резисторі 2. Струм емітера і струм колектора регулюючого транзистора 1 при цьому збільшуються, а вихідна напруга повертається до початкового рівня. Параметри кола зворотного зв'язку в порівнянні з найближчим аналогом змінилися, з'явилося посилення за напругою, обумовлене включенням транзистора 5 зворотного зв'язку за схемою зі спільною базою. Для отримання початкового значення струму бази керуючого транзистора 3 достатньо меншої зміни вхідної напруги стабілізатора, а якість стабілізації, що оцінюється коефіцієнтом зворотного зв'язку, в запропонованій схемі збільшується, досягаючи одиниці і більше. Таким чином, введення нових елементів в коло зворотного зв'язку забезпечує отримання на навантаженні 10 постійної стабілізованої напруги, яку можна змінювати в широких межах (від близької до нуля до напруги стабілізації стабілітрона 7) з підтримкою коефіцієнта зворотного зв'язку, не меншого одиниці без зміни джерела опорної напруги. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Транзисторний стабілізатор напруги, що містить регулюючий транзистор, у якого колектор і база через резистор підключені до вхідного виводу стабілізатора, а емітер підключений до вихідного виводу стабілізатора, керуючий транзистор, колектор якого підключений до бази регулюючого транзистора, емітер і база через резистор - до спільного виводу стабілізатора, при цьому база керуючого транзистора з'єднана через коло зворотного зв'язку, що включає стабілітрон, до вихідного виводу стабілізатора, який відрізняється тим, що він додатково містить транзистор зворотного зв'язку з полярністю, протилежною полярності керуючого транзистора, при цьому емітер транзистора зворотного зв'язку підключений до вихідного виводу, колектор підключений 2 UA 117739 U до бази керуючого транзистора, база підключена до рухомого виводу змінного резистора, один вивід якого підключений до спільного виводу, а інший - через резистор підключений до вхідного виводу і через стабілітрон до спільного виводу. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3