Непрерывный стабилизатор отрицательного напряжения — PatentDB.ru

Непрерывный стабилизатор отрицательного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области источников электропитания и может быть использовано в структуре сложно-функциональных блоков. Технический результат заключается в возможности создания в одном кристалле в рамках перспективных технологических процессов аналоговых функциональных узлов и цепей стабилизации их напряжений питания. Непрерывный стабилизатор отрицательного напряжения содержит первый и второй входные транзисторы, источник опорного напряжения, делитель выходного напряжения, токовое зеркало, регулирующий элемент стабилизатора и эмиттерный повторитель. 4 ил.

Реферат

Изобретение относится к области источников электропитания и может быть использовано в структуре СФ-блоков.

В современной микроэлектронике широко применяются стабилизаторы отрицательного напряжения (СН), имеющие специфическую архитектуру, основанную на «обязательном» применении, одного или нескольких p-n-p транзисторов. Авторам не известны стабилизаторы отрицательного напряжения, реализованные только на n-p-n транзисторах. В то же время ряд новых технологических процессов, например SGB25VD, внедряемых в России, не обеспечивают p-n-p транзисторами различные аналоговые устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является микросхема стабилизатора напряжения LM120, описанная в монографии Полянина К.П. «Интегральные стабилизаторы напряжения». — М., Энергия, 1979, с.142, рис.5-12. Аналогично устроены многие другие микросхемы ведущих зарубежных фирм [1-10]. Кроме этого различные модификации данной схемы отрицательного стабилизатора напряжения приведены в [11, 12].

Существенный недостаток известного СН состоит в том, что он содержит p-n-p транзисторы. Это не позволяет на его основе создавать непрерывные СН по многим перспективным технологическим процессам, например SGB25VD. В тех случаях, когда применение p-n-p транзисторов допускается (например, техпроцесс АБМК_1_3 НПО «Интеграл»), ряд параметров СН, например радиационная стойкость, ухудшаются из-за «плохих» характеристик этих транзисторов.

Основная задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы исключить из структуры СH p-n-p транзисторы. Это позволяет создавать в одном кристалле в рамках перспективных технологических процессов не только аналоговые функциональные узлы на n-p-n транзисторах, но цепи стабилизации их напряжений питания.

Поставленная задача решается тем, что в непрерывном стабилизаторе отрицательного напряжения фиг.1, содержащем первый 1 и второй 2 входные транзисторы, коллекторы которых связаны с общей шиной 3, источник опорного напряжения 4, включенный между общей шиной 3 и базой первого 1 входного транзистора, делитель выходного напряжения 5, общий вывод которого соединен с общей шиной 3 источника питания, вход соединен с выходом 6 устройства, а выход подключен к базе второго 2 выходного транзистора, токовое зеркало 7, регулирующий элемент стабилизатора 8, эмиттер которого связан с источником входного нестабильного напряжения 9, а коллекторный выход подключен к выходу 6 устройства, предусмотрены новые элементы и связи — в схему введен дополнительный эмиттерный повторитель 10, вход которого соединен с выходом токового зеркала 7, а выход подключен к общему эмиттерному выходу токового зеркала 7 и базе регулирующего элемента 8, причем вход токового зеркала 7 соединен с эмиттером первого 1 входного транзистора через первый 11 дополнительный резистор, а выход токового зеркала 7 связан с эмиттером второго 2 входного транзистора через второй 12 дополнительный резистор.

На фиг.1 показана схема СН-прототипа.

Схема заявляемого устройства, соответствующего формуле изобретения, показана на фиг.2.

На фиг.3 представлена схема заявляемого устройства в среде PSpice на моделях интегральнык транзисторов НПО «Интеграл» (г.Минск).

На фиг.4 показана зависимость выходного напряжения стабилизатора от тока нагрузки. Из данных графиков следует, что при изменении тока нагрузки на 100 мА выходное напряжение заявляемого СН изменяется на 2 мВ.

Непрерывный стабилизатор отрицательного напряжения содержит первый 1 и второй 2 входные транзисторы, коллекторы которых связаны с общей шиной 3, источник опорного напряжения 4, включенный между общей шиной 3 и базой первого 1 входного транзистора, делитель выходного напряжения 5, общий вывод которого соединен с общей шиной 3 источника питания, вход соединен с выходом 6 устройства, а выход подключен к базе второго 2 выходного транзистора, токовое зеркало 7, регулирующий элемент стабилизатора 8, эмиттер которого связан с источником входного нестабильного напряжения 9, а коллекторный выход подключен к выходу 6 устройства. В схему введен дополнительный эмиттерный повторитель 10, вход которого соединен с выходом токового зеркала 7, а выход подключен к общему эмиттерному выходу токового зеркала 7 и базе регулирующего элемента 8, причем вход токового зеркала 7 соединен с эмиттером первого 1 входного транзистора через первый 11 дополнительный резистор, а выход токового зеркала 7 связан с эмиттером второго 2 входного транзистора через второй 12 дополнительный резистор. В частном случае дополнительный эмиттерный повторитель 10 реализован на транзисторе 13 и двухполюснике 14, а регулирующий элемент включает составной транзистор Дарлингтона (элементы 17 и 18). Делитель выходного напряжения 5 содержит традиционные резисторы 15 и 16.

Рассмотрим работу СН фиг.2.

При изменении опорного напряжения 4 на величину u₀ появляется приращение эмиттерного тока транзистора 1 (i₁₁), определяемое по формуле

где — коэффициент усиления по напряжению между базой транзистора 1 и эмиттером транзистора 13.

С другой стороны, приращение напряжения в узле «А»

где K_i12.1=-1 — коэффициент усиления но току токового зеркала 7.

Из последнего уравнения можно найти, что

Таким образом, коэффициент усиления по напряжению

Если выбрать R₁₂=R₁₁, то K_y>>1.

Аналогично можно показать, что коэффициент усиления от цепи базы транзистора 2 в цепь эмиттера транзистора 13 гораздо больше единицы .

Таким образом, петлевое усиление (Т), определяющее погрешности стабилизации выходного напряжения СН

где — коэффициент усиления входного каскада;

— коэффициент усиления каскада с общим эмиттером 8 образованного регулирующим элементом 8 и резистором нагрузки R_н;

— коэффициент передачи делителя напряжения 5.

Высокие значения Т обеспечивают малое выходное сопротивление СН и высокую стабильность U_н при изменении тока нагрузки в широких пределах (фиг.4).

Таким образом, предлагаемый стабилизатор отрицательного напряжения реализуется только на n-p-n транзисторах и имеет достаточно высокие качественные показатели.

Источники информации

Непрерывный стабилизатор отрицательного напряжения, содержащий первый (1) и второй (2) входные транзисторы, коллекторы которых связаны с общей шиной (3), источник опорного напряжения (4), включенный между общей шиной (3) и базой первого (1) входного транзистора, делитель выходного напряжения (5), общий вывод которого соединен с общей шиной (3) источника питания, вход соединен с выходом (6) устройства, а выход подключен к базе второго (2) выходного транзистора, токовое зеркало (7), регулирующий элемент стабилизатора (8), эмиттер которого связан с источником входного нестабильного напряжения (9), а коллекторный выход подключен к выходу (6) устройства, отличающийся тем, что в схему введен дополнительный эмиттерный повторитель (10), вход которого соединен с выходом токового зеркала (7), а выход подключен к общему эмиттерному выходу токового зеркала (7) и базе регулирующего элемента (8), причем вход токового зеркала (7) соединен с эмиттером первого (1) входного транзистора через первый (11) дополнительный резистор, а выход токового зеркала (7) связан с эмиттером второго (2) входного транзистора через второй (12) дополнительный резистор.

ADP5073 Техническое описание и информация о продукте

ADP5073 Техническое описание и информация о продукте | Analog Devices

1. Продукты
2. Управление питанием
3. Импульсные стабилизаторы
4. Инвертирующие стабилизаторы
5. ADP5073

Enable javascript



• Особенности и преимущества
• Подробнее о продукте

Особенности и преимущества

• Широкий диапазон входных напряжений:
  2. 85 В — 15 В
• Регулируемое отрицательное выходное напряжение до V_IN − 39 В
• Интегрированный ключ цепи питания на 1.2 А
• Частота коммутации 1.2 МГц/2.4 МГц с возможностью синхронизации от внешнего сигнала с частотой от 1.0 МГц до 2.6 МГц
• Программируемый при помощи резистора таймер мягкого запуска

• Управление скоростью фронтов для уменьшения шума в системе
• Вход разрешения с прецизионным порогом
• Выход «питание в норме»
• Функции защиты UVLO, OCP, OVP и TSD
• 16-выводный корпус LFCSP, 3 мм × 3 мм
• Рабочая температура перехода от −40°C до +125°C
• Поддерживается набором инструментов ADIsimPower

Подробнее о продукте

ADP5073 — это обладающий высокими техническими характеристиками инвертирующий стабилизатор постоянного напряжения, используемый для формирования отрицательных напряжений питания.

Компонент имеет диапазон входных напряжений от 2. 85 В до 15 В, благодаря чему он может использоваться в широком спектре областей применения. Интегрированный ключ цепи питания позволяет формировать регулируемое отрицательное выходное напряжение вплоть до 39 В ниже входного напряжения.

ADP5073 работает с выбираемой при помощи внешнего вывода частотой коммутации 1.2 МГц или 2.4 МГц. Он также может быть синхронизирован с внешним генератором с частотой от 1.0 МГц до 2.6 МГц для облегчения фильтрации шума в чувствительных к шуму схемах. Стабилизатор содержит программируемую схему управления скоростью изменения фронтов в каскаде драйвера полевого МОП транзистора, позволяющую сократить уровень электромагнитных помех.

ADP5073 имеет таймер мягкого запуска с фиксированным или программируемым при помощи внешнего резистора интервалом для предотвращения броска тока при включении. При выключении стабилизатор полностью отключает нагрузку от цепи входного питания. Компонент также имеет вывод «питание в норме» для индикации стабильного состояния выходного напряжения.

К другим ключевым функциям, интегрированным в ADP5073, относятся защита от перегрузки по току (overcurrent protection, OCP), защита от перегрузки по напряжению (overcurrent protection, OVP), отключение при перегреве (thermal shutdown, TSD) и блокировка при просадке входного напряжения (input undervoltage lockout, UVLO).

ADP5073 выпускается в 16-выводном корпусе LFCSP и имеет рабочий диапазон температур перехода от −40°C до +125°C.

Области применения

• Усилители, АЦП, ЦАП и мультиплексоры с биполярным питанием
• Быстродействующие преобразователи
• Смещение усилителей мощности (УМ) ВЧ
• Питание оптических модулей

Данный продукт выпущен на рынок. Техническое описание содержит окончательные характеристики и рабочие параметры продукта. Для новых разработок ADI рекомендует применение данных продуктов.

{{#each lists}}

{{/each}}

ADP5073 Evaluation Board

Direct RF to Baseband Transmit Radio

Техническое описание

• ADP5073: Техническое описание инвертирующего стабилизатора постоянного напряжения, 1. 2 A (Rev. A)
  10/26/2015

Руководства пользователя

• UG-1157: Evaluating the ADP5073/ADP5074 DC-to-DC Switching Regulators (Rev. 0)
  9/29/2017

Технические статьи

LTspice

LTspice^® – это мощное, быстрое и бесплатное программное обеспечение для моделирования, схемотехнического проектирования и оценки формы сигналов, содержащее усовершенствованные функции и модели, позволяющие упростить моделирование аналоговых схем.

Файлы загрузки и документация для LTspice

Модели для следующих компонентов доступны в LTspice:

ADP5073

Инструменты проектирования

ADP5073/ADP5074/ADP5075 Design Tool

Microsoft Excel download tool from ADIsimPower to generate a power supply design complete with a schematic, bill of materials, and performance specifications.

CN0511

DC to 5.5 GHz Signal Generator with +/-0.5 dB Calibrated Output Power

Компания Analog Devices всегда уделяла повышенное внимание обеспечению максимальных уровней качества и надежности предлагаемых продуктов. Для этого мы внедряем контроль качества и надежности на каждом этапе проектирования технологических процессов и продуктов, а также на этапе производства. Нашим принципом является обеспечение «полного отсутствия дефектов» поставляемых компонентов.

Запросить уведомления об изменении продуктов/технологических процессов

Закрыть

• Сохранить в myAnalog Войти в myAnalog

{{#ifCond pcn.length 0}} {{else}}

{{#each pcn}} {{/each}}

{{../labels.pcn}}	{{../labels.title}}	{{. ./labels.publicationDate}}
{{number}} {{#ifCond applicable false}} Уведомления PDN больше не применяются для этого компонента. Он отсутствует в данной версии PDN {{/ifCond}} {{#each links}} {{title}} {{/each}}	{{title}}	{{publishDate}}

{{/ifCond}} {{#ifCond pdn. length 0}} {{else}} {{#each pdn}} {{/each}}

{{../labels.pdn}}	{{../labels.title}}	{{../labels.publicationDate}}
{{number}} {{#ifCond applicable false}} Уведомления PDN больше не применяются для этого компонента. Он отсутствует в данной версии PDN {{/ifCond}} {{#each links}} {{title}} {{/each}}	{{title}}	{{publishDate}}

{{/ifCond}}

Приведенные цены действительны в США и указаны только для примерного бюджетного рассчета. Цены указаны в долларах США (за штуку в указанном размере партии) и могут быть изменены. Цены в других регионах могут отличаться в зависимости от местных пошлин, налогов, сборов и курсов валют. Для уточнения стоимости обращайтесь в местные офисы продаж Analog Devices, или к официальным дистрибьюторам. Цены на оценочные платы и наборы указаны за штуку независимо от количества.

Помощь

 

Цена указана за одну единицу.

Через сайт Analog.com можно приобрести не более двух оценочных плат. Чтобы заказать более двух оценочных плат, пожалуйста, совершайте покупку через наших дистрибьюторов.

Цены указаны за одну штуку, в долларах США, на условиях ФОБ. Являются рекомендованными розничными ценами в США, приведены только для примерного расчета и могут меняться. Международные цены могут отличаться на величину местных пошлин, налогов, сборов и курсов валют.

 

Используйте положительный линейный регулятор для регулирования отрицательного напряжения

спросил 1 год, 9 месяцев назад

Изменено 17 дней назад

Просмотрено 1к раз

\$\начало группы\$

Могу ли я использовать LT78L05, регулятор положительного напряжения для регулирования 5 В, для регулирования -5 В в этой конфигурации:

^{смоделируйте эту цепь – Схема создана с помощью CircuitLab}

Таким образом, она является источником тока.

Спасибо 🙂

• линейный регулятор

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Вы упомянули, что хотите использовать эти -10 В в качестве отрицательного источника питания операционного усилителя.

Это не сработает , так как положительный регулятор может только подавать (выходной) ток, но не потреблять ток, см. схему слева.

^{имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab}

Способ (не очень элегантный) решить эту проблему состоит в том, чтобы убедиться, что L780L05 будет всегда выходной ток, мы можем сделать это, увеличив ток с помощью резистора R1 на правой схеме.

Предположим, что операционный усилитель будет иметь (отрицательный) ток питания до 1 мА, тогда нам нужно сделать R1 таким, чтобы он потреблял не менее 1 мА, поэтому 5 В / 1 мА = 5 кОм. Но лучше иметь запас, поэтому я бы использовал 3,9.кОм.

Но вам, , на самом деле было бы лучше использовать отрицательный стабилизатор, поскольку именно для этого они и предназначены, а также регуляторы обеспечивают постоянное напряжение на своем выходе относительно их контакта заземления. Если вы «неправильно используете» положительный регулятор, подобный этому, любые пульсации на линии -15 В подавляются , а не . Отрицательный регулятор подавлял бы ту же пульсацию.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Выход 5 В подключается к шине -15 В, а не к шине заземления, поэтому относительно земли вы получаете -10 В, а регулирование будет таким же хорошим, как и регулирование -15 В.

Если у вас есть нагрузки 5 В, которые вы либо хотите подключить таким образом, либо которые не взаимодействуют с остальной частью схемы, все в порядке.

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Во-первых, это не стабилизатор на 5 вольт; он будет производить -10 вольт по отношению к земле, когда Vin равен -15 вольт: —

И, учитывая, что регулятор внутри представляет собой простой проходной транзистор, он не сможет обрабатывать токи нагрузки от узла заземления к выход, т.е. он не будет регулироваться.

Итак, если вы выбрали стабилизатор на 10 вольт, а входное напряжение составляет -15 вольт, вы получите -5 вольт между Vout и землей, но есть еще одна проблема. Если напряжение питания -15 вольт колебалось до -16 вольт, напряжение Vout относительно земли становится -6 вольт.

Другими словами, это больше не схема регулятора. Категорически не рекомендую использовать эту схему.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Могу ли я использовать LT78L05 (https://www. st.com/resource/en/datasheet/l78l.pdf), стабилизатор напряжения для регулирования 5 В, для регулирования -5 В в этой конфигурации

Не для этой конфигурации. Другие ответы уже показали это очень ясно. Но этот пост стоит увидеть:

Этот отрицательный регулятор действительно должен быть перевернутым положительным регулятором?

Ключ представляет собой плавающее опорное значение 0 В.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Другие ответы относятся к этому случаю:

• У вас есть существующий привязанный к земле источник постоянного тока со слишком большим отрицательным напряжением, и вы хотите отрегулировать его до меньшего отрицательного напряжения относительно земли. Быстрый ответ № .

Этот ответ относится к другому случаю:

• У вас есть существующий источник постоянного тока с плавающей запятой , который вы хотите отрегулировать, чтобы получить отрицательный выходной сигнал относительно земли.

В этом случае ДА , вы можете использовать 7805 для обеспечения регулируемого отрицательного напряжения. Ключевым моментом является то, что нерегулируемый источник должен быть плавающим, а это означает, что никакая часть питания не связана с землей. Этот тип источника постоянного тока чаще всего генерируется из обмотки источника переменного тока трансформатора, за которой следуют диоды выпрямителя и конденсатор фильтра:

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Чем отличается отрицательный линейный регулятор от положительного?

спросил 2 года, 8 месяцев назад

Изменено 2 года, 8 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Ищу регулятор напряжения В _вх = 5 В, В _вых = 3,3 В, I _вых = 400 мА.

В своих поисках я нашел отрицательные линейные регуляторы, а также положительные. В чем разница и почему я могу найти больше отрицательных для более высокого тока, чем положительных?

• регулятор напряжения
• линейный регулятор

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Полагаю, вы спрашиваете, почему нельзя просто использовать такую ​​конфигурацию?

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

Раньше я задавался тем же вопросом. Причина, по которой это не работает, заключается в том, что положительный линейный регулятор напряжения делает , а не , как ток стока. Если ток когда-либо пойдет на выходную клемму регулятора напряжения, он в лучшем случае перестанет регулироваться, а в худшем полностью сломает регулятор. Таким образом, вместо этого используются стабилизаторы отрицательного напряжения, которые предназначены для поглощения тока на выходе, а не для его подачи, например:

^{смоделируйте эту схему}

(примечание: я не использовал конденсаторы из этих цепей, чтобы они были чистыми и точными. Конечно, вам действительно потребуются входные и выходные конденсаторы для каждого стабилизатора.)

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Другие ответы также верны, но может быть немного сложно «увидеть», как работают положительные и отрицательные стабилизаторы, поэтому вот типичный пример «симметричного источника питания», который выдает +15 В и -15 В:

LM7815 представляет собой положительный регулятор напряжения , он принимает положительное напряжение (около +20 В) и создает из него стабильные +15 В.

LM7915 — это отрицательный стабилизатор напряжения , он принимает отрицательное напряжение (около — 20 В) и делает из него стабильные -15 В.

Такой источник питания часто используется для питания схем с операционными усилителями, например аудиоусилителей.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если регулятор положительного напряжения имеет версию NPN, регулятор отрицательного напряжения имеет версию PNP.

Другой способ думать об этом таков:

Если вы возьмете положительный стабилизатор напряжения и получите его представление на уровне транзисторов, то вы можете получить комплементарный отрицательный стабилизатор, изменив полярность всего этого — каждый NPN становится PNP, каждый PNP становится NPN, и каждый диод переворачивается.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Многие схемы требуют или лучше работают с двумя полярностями источников питания.