Стабилизатор с малым напряжением потерь

Рис. 1. Типовая схе­ма интегрального регуля­тора напряжения.

На рис 1. не стабилизатор с малым напряжением потерь!!!

Требуемое для нормальной работы ин­тегрального стабилизатора минимальное падение напряжения на нем составляет ~ 3 В. Для некоторых специальных слу­чаев применения эта величина слишком ве­лика. При использовании стандартного схемного решения стабилизатора она принципиально не может быть снижена. Как следует из схемы на рис. 14.14, источ­ник тока I1 должен обеспечивать ток кол­лектора транзистора дифференциального каскада Т4 и базовый ток составного тран­зистора выходного каскада Т1', Т1. Для нормальной работы схемы источника тока необходимо падение напряжения ~ 1,5 В. Остальная часть общего падения напряже­ния приходится на эмиттерные переходы транзисторов выходного каскада; эта ве­личина также составляет около 1,5 В.

Существенного снижения падения на­пряжения на стабилизаторе можно достичь путем применения в выходном каскаде р-п-р-транзисторов. В этом случае кол­лекторный ток транзистора дифферен­циального каскада может непосредственно использоваться в качестве базового тока транзистора выходного каскада; при этом отпадает необходимость в источнике тока I1. Схема такого стабилизатора приведена на рис. 2. Очевидно, что составной транзистор выходного каскада включен здесь по схеме с общим эмиттером. Вслед­ствие возникающего в такой схеме допол­нительного инвертирования фазы сигнала для управления выходным каскадом ис­пользуется не транзистор T4, как в преды­дущей схеме, а транзистор Т3. Минималь­ное падение напряжения на стабилизаторе равно напряжению насыщения транзистора T1 и не превы­шает 1 В.

Рис.2. Стабилизатор напряжения с малым на­пряжением потерь. Ua = [1+(R2/R1)]Uопори.

Более высокое по сравнению с эмиттерным повторителем выходное сопротив­ление оконечного каскада компенсируется в этой схеме тем, что выходной каскад имеет высокий коэффициент усиления по напряжению; последнее заметно повышает коэффициент петлевого усиления схемы стабилизатора.

Здесь могут использоваться те же ме­тоды ограничения тока стабилизатора, что и в классической схеме на рис. 1. Для измерения тока служит резистор R3, вклю­ченный в эмиттерную цепь выходного транзистора Т1. Подбором делителя напря­жения на резисторах R5 и R4 также можно получить в этой схеме падающую выход­ную характеристику стабилизатора.

Для стабилизации отрицательных на­пряжений все транзисторы этой схемы должны быть заменены на транзисторы с противоположным типом проводимости. В этом случае выходной каскад выполняет­ся на составном п-р-п-транзисторе. Такая схема может быть выполнена на базе инте­гральной технологии. На этой основе строятся схемы стабилизаторов отрица­тельных напряжений.

По подобной схеме построены, например, трех-выводные стабилизаторы напряжения малой мощности типа 1170ЕНхх, рабо­тающие при минимальном напряжении между входом и выходом 0.6 В. Они выпускаются в корпусах ТО-92 на фиксированные выходные напряжения 5, 6, 8, 9, 12 В при токе нагрузки до 100 мА и собственном потреблении не более 1.2 мА. Такие устройства в зарубежной литературе называют стабилизаторами типа LDO (low drop output — выход с малым перепадом). Мы в дальнейшем бу­дем называть такие устройства МПН-стабилизаторами (стабилизаторами с ма­лым падением напряжения).

Дальнейшее уменьшение минимально допустимого падения напряжения на стабилизаторе может быть достигнуто применением в качестве силового регу­лятора МОП-транзистора, включенного по схеме с общим истоком.

Упрощенная схема стабилизатора с регулирующим МОП-транзистором приведена на Рис. 3. Для стабилизации положительных напряжений исполь­зуется транзистор с p-каналом, работающий в режиме обогащения. Схема рабо­тает следующим образом.

Рис. 3. Стабилизатор напряжения с регулирующим МОП-транзистором

При уменьшении сопротивления нагрузки выходное напряжение также уменьшается, и на входе усилителя появится ошибка V< 0. Выходное напря­жение усилителя будет снижаться, уменьшая напряжение на затворе регули­рующего МОП-транзистора. Поскольку это p-канальный транзистор, то умень­шение напряжения на его затворе вызовет увеличение тока стока и выходное напряжение увеличится до прежнего значения.

Большое достоинство стабилизаторов с регулирующим МОП-транзистором — независимость тока потребления (тока общего вывода) от тока нагрузки. Это связано с тем, что МОП-транзистор управляется напряжением, а ток его затвоpa (а следовательно, и выходной ток усилителя) совершенно ничтожен по срав­нению с током нагрузки. На Рис. 4 представлены примерные зависимости то­ка собственного потребления Is от тока нагрузки IL стабилизаторов с регулирующими транзисторами различного типа.

Другое достоинство — падение напря­жения на регулирующем элементе может быть снижено до очень малых величин, недостижимых для биполярных транзи­сторов.

Рис. 4. Сравнительные графики зависи­мостей тока потребления стабилизаторов с ре­гулирующими транзисторами различного типа