Компенсационный стабилизатор напряжения постоянного тока

Компенсационный стабилизатор напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1.1) 60,3961 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено07.06.76 (21) 2369429/24-07

2 (51) M. Кл.

С 05 F 1/56 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный номитет

Совета Министров СССР па делам изобретений н открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано25.04.78.Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания 11,),04. 78 (53) УДК 621 ° 316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

А ° Ll. Руднев и Я. В. Роспопа,Украинский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности (71) Зя я в и тель (54) КОМ ГЕ НСАЦИОННЫ Й СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО TOKA

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках стабилизированного напряжения, в частности в переносных измерительных устройствах с питанием от батарей.

Известен ком пенса ционный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий орган, усилитель постоянного тока, источник опорного напряжения и измерительный орган (1).

Недостатком известного стабилизатора является сложность схемы, так как для сохранения высокого коэффициента стабилизации требуются два источника напряжения — входное и питающее усилитель.

Известен также компенсационный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий орган, усилитель постоянного тока, источник опорного напряжения и измерительный орган (2).

В таком стабилизаторе повышение коэффициента стабилизации возможно при использовании усилителей с высоким коэффициентом стабилизации, например интегральных операционных усилителей. Но при низких значениях пита|ощего и стабилизируемого напряжений операционные усилители имеют низкий коэффициент усиления и не обеспечивают требуемой стабильности напряжения.

Кроме того, низковольтные стабилптроны, используемые для создания опорного напряжения, обладая высоким внутренним сопротивлением, дополнительно ухудшают стабилизацию напряжения.

Повышение же коэффициента стабилизации последовательным включением нескольких операционных усилителей усложняет устройство.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является компенсационный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулируюший транзистор, включенный последовательно со входными и выходными выводами, дифференциальный усилитель на двух транзисторах, к одному из входов которого подключен источник опорного напряжения на стабилитроне, а к другому — измерительный орган на резисторах, причем один из выходов усилителя соединен с базой регулирующего транзистора (3) .

Целью изобретения является повышение коэффициента стабилизации при низких значениях питающего напряжения.

Это достигается тем, что стабилизатор снабжен дополнительным переменным резистором, 603961 г„ 1 i = R о Us(K„

R &r, bU2(Kи откуда получаем

Формула изобретения включеllHbDI в верхнее плечо измерительного органа между выходным силовым выводом регулирующего транзистора и BxoflHblivl выводом измсритсльного органа, причем средний вывод дополнительного резистора подключен к другому выходу дифференциального усилителя.

На чертеже представлена принципиальная схема компенсационного стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, дифференциальный усилитель на транзисторах 2 и 3, эмиттеры которых через резистор 4 подключены к общей шине; источник опорного напряжения на стабилитроне 5 и резисторе 6 и измерительный орган на резисторах 7 — 9. Резистор 9 — переменный и его средний вывод подключен к одному из выходов усилителя, а другой выход усилителя соединен с базой регулируюшего транзистора

1 и через нагрузочный резистор 10 — ко входному силовому выводу транзистора 1.

Питающее напряжение подается на коллектор регулируюшего транзистора 1. Выходное напряжение стабилизатора, снимаемое с эмиттера регулируюшего транзистора 1, стабилизируется с помощью стабилитрона 5 и резистора 6. Зто же напряжение делится делителем, состояниям из резисторов 7 — 9. в таком отнон енни, чтобы напряжение. снимаемое с резистора 9, было равно напряжению стабилитрона 5 только при номинальном напряжении стабилизатора.

Разность между указанными значениями напряжений воздействует на дифференциальный усилитель, транзисторы 2 и 3 которого из-за наличия обшего эмиттерного резистора

4 раоотают в противофазе. Любое изменение й1 g выходного напряжения Ug вызывает разбаланс входных напряжений усилителя, выходное напряжение которого, подаваемое на базу транзистора 1, всегда противоположно по знаку ЛГ и поэтому уменьшает величину AU>.

Такой режим работы является основой всех классических схем компенсационных стабилизаторов напряжения и соответствует верхнему по схеме положению движка резистора 7, т. е.

R =О, где R -- сопротивление верхней части резистора 7. При Ri P 0 разбаланс усилителя, вызванный первоначально отклонением Л U, можно обеспечить падением напряжения на (К, так как изменение тока коллектора транзистора 2 совпадает по знаку с отклонением

3 U, т. е. произвести замещение величины

Л U, необходимой для регулирующего действия стабилизатора. В этом случае выходное напряткение стабилизатора остается неизменным.

Пусть транзисторы 2 и 3 усилителя имеют некоторую крутизну управления S, характеризующую чувствительность схемы. Тогда при изменении питающего напряжения U) на величину IUi выходное напряжение стабилизатора изменится первоначально на величину 4 U>.

Из-за наличия внутреннего сопротивления r, стабилитрона 5 опорное напряжение также получает приращение Л U ——

= (r,, (R —, г„)) hU, где R — сопротивление резистора 6.

55 о0

Д

Тогда компенсирующее воздействие усилителя на регулирующий транзистор приближенно равно Л()1.

Здесь AU1.(К,, — — +",, ) — сигнал разбаланса усилителя, необходймый для регулирующего воздействия, может быть замешен изменением падения напряжения на участке

R 1 резистора 7,,т. е. необходимо выполнить равенство

) - 2(Кк р + )R р

1 о

R1

При таком выборе участка R происходит полная компенсация отклонения hU выходного напряжения независимо от параметров источника опорного напряжения. Поскольку же быстродействие транзисторов усилителя, как правило, много выше быстродействия силового регулирующего транзистора 1, то рассмотренный процесс протекает непрерывно и отклонение AUg компенсируется в динамике.

В стабилизаторе статический коэффициент стабилизации может быть бесконечным, а динамический коэффициент стабилизации зависит от быстродействия усилителя.

Данный стабилизатор выгодно отличается от известных возможностью получения бесконечного коэффициента стабилизации при любых значениях г, стабилитрона и коэффициента усиления усилителя. Использование такого стабилизатора наиболее эффективно в портативных измерительных устройствах с питанием от батарей.

В таких устройствах одновременно ограничены возможности увеличения числа источников питания, увеличения коэффициента усиления усилителя и уменьшения внутреннего сопротивления стабилитрона, а требования к стабильности выходного напряжения весьма высоки.

Компенсационный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержаший регулирующий транзистор, включенный последовательно со входными и выходными выводами, дифференциальный усилитель на двух транзисторах, к одному из входов которого подключен источник опорного напряжения на стабилитроне, а к другому — измерительный орган на резисторах, причем один из выходов усилителя соединен с базой регулирующего транзистора, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации при низких значениях питаюшего напряжения, он снабжен дополнительным переменным резистором, включенным в верхнее плечо измерительного органа между выходным силовым выводом регулирующего транзистора и входным выводом измеритель603961

Редактор В. Гончуков

Заказ 2086/39

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. i/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного органа, причем средний вывод дополни тельного резистора подключен к другому выходу дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. «Источники электропитания на полупроводниковых приборах», под ред. Додика С. Д. и

Гальперина,Е. И., М., «Сов. радио», 1969, с. 102, рис. 111.5.

2. Заявка Японии № 50 — 9335, МКИ 58 Н 161, 1975.

3. Карпов В. И. «Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока», М., «Энергия», 1967, с. 122.

Составитель С. Ситко

Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж 1033 Подписное