ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2332702 (13) C1

(51) МПК
G05F 3/24 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2007108626/09 
(22) Дата подачи заявки: 2007.03.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2007.03.07 
(45) Опубликовано: 2008.08.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2026570 C1, 09.01.1995. SU 586447 A1, 30.12.1997. GB 2113877 A, 10.08.1983. 
(72) Автор(ы): Старченко Евгений Иванович (RU); Гавлицкий Александр Иванович (RU); Старченко Иван Евгеньевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ГОУ ВПО "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ЮРГУЭС) (RU) 
Адрес для переписки: 346500, Ростовская обл., г. Шахты, ул. Шевченко, 147, ЮРГУЭС, патентная служба 

(54) ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Устройство относится к области электротехники и может использоваться при проектировании стабилизаторов напряжения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности выходного напряжения при изменении питающего напряжения. Устройство содержит токостабилизирующий двухполюсник, включенный между объединенными затвором и стоком первого транзистора второй транзистор, затвор и сток которого объединены и подключены к стоку первого транзистора, исток второго транзистора подсоединен к стоку третьего транзистора и выходу устройства, резистор включен между общей шиной и объединенными истоком первого транзистора и затвором третьего транзистора. 4 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при разработке различных устройств электропитания.

Известны источники опорного напряжения (ИОН), имеющие высокую стабильность выходного напряжения при изменении питающего напряжения [Shunsuke Andoh, Hirofumi Watanabe. Voltage generating circuit and reference voltage source circuit employing field effect transistors. Patent US No.: 6473550 B2, Int. C1. G05F 3/16, Aug. 20, 2002], однако они достаточно сложны.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является ИОН, приведенный в [Hirofumi Watanabe. Reference voltage source circuit operating with low voltage. Patent US No.: 6876251 B2, Int. C1. G05F 3/02, Apr. 5, 2005]. На фиг.1 приведена упрощенная схема прототипа, содержащая первый токостабилизирующий двухполюсник, включенный между шиной питания и объединенными затвором и стоком первого транзистора, второй транзистор, затвор которого подключен к стоку первого транзистора, исток - к шине питания, а исток - к выходу устройства, второй токостабилизирующий двухполюсник, включенный между истоком второго транзистора и общей шиной.

Недостатком прототипа является низкая стабильность выходного напряжения при изменении питающего напряжения.

Целью предлагаемого изобретения является повышение стабильности выходного напряжения при изменении питающего напряжения.

Для достижения поставленной цели в схему прототипа, содержащую токостабилизирующий двухполюсник, включенный между шиной питания и соединенными затвором и стоком первого транзистора, второй транзистор, введен третий транзистор и резистор, исток первого транзистора соединен с затвором третьего транзистора, резистор включен между истоком первого транзистора и общей шиной, исток третьего транзистора соединен с общей шиной, а его сток подключен к истоку второго транзистора, затвор и исток которого объединены и подключены к стоку первого транзистора, причем сток третьего транзистора является выходом устройства.

Заявляемый ИОН (фиг.2) содержит токостабилизирующий двухполюсник 1, включенный между объединенными затвором и стоком первого транзистора 2, второй транзистор 3, затвор и сток которого объединены и подключены к стоку первого транзистора 2, исток второго транзистора 3 подсоединен к стоку третьего транзистора 4 и выходу устройства, резистор 5 включен между общей шиной и объединенными истоком первого транзистора 2 и затвором третьего транзистора 4.

Анализ работы заявляемого устройства проведем, воспользовавшись схемой, приведенной на фиг.2.

Для выходного напряжения ИОН будет справедливо следующее соотношение:



где UЗИi - напряжение затвор-исток соответствующего транзистора.

(Равенство напряжений затвор-исток транзисторов VT3 и VT2 обусловлено их идентичностью и равенством токов стока).

Нестабильность выходного напряжения обусловлена наличием приращения тока I0 при изменении питающего напряжения UВХ за счет конечного сопротивления R ИТ токостабилизирующего двухполюсника:



С другой стороны, приращение тока I0 распределяется между ветвями следующим образом:



причем



где S - крутизна прямой передачи полевого транзистора VT3, R0 - сопротивление резистора R 0.

Подставляя (4) в (3), получаем:



С учетом того, что выходное напряжение, по сути, есть падение напряжения на транзисторе VT1 в диодном включении, а приращение напряжения на затворе транзистора VT3 обусловлено приращением тока I1 через резистор R 0, справедливыми оказываются следующие равенства:





где r - внутреннее сопротивление полевого транзистора VT1 в диодном включении.

Подставляя (5), (6) и (7) в (2), получаем:



Выражение (8) практически определяет коэффициент стабилизации источника опорного напряжения. В частности, во многих случаях в качестве токостабилизирующего двухполюсника может использоваться обыкновенный резистор, при этом коэффициент стабилизации может достигать нескольких тысяч при сопротивлении резистора сотни ом - единицы килоом.

Кроме того, поскольку температурная стабильность заявляемого ИОН определяется температурным дрейфом напряжения затвор-исток полевого транзистора VT1 (фиг.3), замена его как двухполюсника на элемент с температурнокомпенсированной характеристикой (например, на основе ширины запрещенной зоны кремния) позволит получить и стабильное по температуре выходное напряжение в широком диапазоне изменения входного.

Для сравнения приведем выражение, определяющее коэффициент стабилизации ИОН, выполненного по схеме прототипа (фиг.4), получить которое не составляет труда:



где RИТ и r имеют тот же смысл, что и ранее.

В этом случае при прочих равных условиях выигрыш заявляемого ИОН в сравнении с прототипом составит

N 1+R0S.

Таким образом, проведенный анализ подтверждает достижение поставленной цели - повышение стабильности выходного напряжения ИОН при изменении питающего напряжения.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Источник опорного напряжения, содержащий токостабилизирующий двухполюсник, включенный между шиной питания и соединенными затвором и стоком первого транзистора, второй транзистор, отличающийся тем, что введены третий транзистор и резистор, исток первого транзистора соединен с затвором третьего транзистора, резистор включен между истоком первого транзистора и общей шиной, исток третьего транзистора соединен с общей шиной, а его сток подключен к истоку второго транзистора, затвор и исток которого объединены и подключены к стоку первого транзистора, причем сток третьего транзистора является выходом устройства.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru