Термочувствительный регулятор напряжения постоянного тока

Термочувствительный регулятор напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 .

" -"а

М

"-@ им гм, аь»,„," ""- "®

О АНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (») 7695I3

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.08.75 (21) 2174293/24-07 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (51) М.Кл.з G 05 F 1/56

//Н 02 М 3/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (53) УДК 621.314.1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 14.10.80 (72) Автор изобретения

А. А. Криксин (71) Заявитель (54) ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

HAll РЯЖЕН ИЯ ПОСТОЯ Н НОГО ТОКА

Изобретение относится к регулированию и стабилизации постоянного напряжения и предназначено, в частности, для использования (в качестве источника термозависимого напряжения) в малогабаритных магнитных запоминающих устройствах (ЗУ).

Для управления величиной амплитуды токовых импульсов в составе таких ЗУ содержится устройство для регулирования напряжения в зависимости от температуры, стабилизированное относительно источников питания. Такое устройство должно иметь малые габариты и вес, быть простым в реализации, отличаться высокой точностью работы в широком температурном диапазоне.

Известны регуляторы, содержащие дифференциальный усилитель, подсоединенный через исполнительный элемент к выходу устройства, первый вход усилителя подключен к опорному стабилитрону, второй вход — к отводу делителя обратной связи, одно плечо которого связано с выходом устройства, другое плечо .делителя подключено к шине нулевого .потенциала, обеспечивающие стабилизацию выходного напряжения относительно изменений напряжений питания (1).

Однако такие регуляторы не обеспечивают необходимой температурной зависимости выходного напряжения.

Замена стабилитрона известными термочувствительными элементами (терморезисторами или полупроводниковыми диодами, включенными в прямом направлении), не обеспечивает решение поставленной задачи.

Недостатком при применении стандарг10 ных терморезисторов является сложность технической реализации устройства из-за малых допустимых токов терморезисторов.

Кроме того, терморезисторы имеют существенно нелинейную зависимость их элект15 рического сопротивления от температуры, что снижает точность регулирования в широком температурном диапазоне.

Недостатками при применении диодов являются зависимость выходного напряже20 ния от изменений протекающего через диоды тока и сложность реализации устройства с произвольной относительной величиной температурного коэффициента напряжения (ТКН) из-за необходимости спе25 циального смещающего стабилизированного источника напряжения, так как без такого источника,при известной схеме подключения делителя обратной связи, относительная величина ТКН устройства опрезо делена параметрами диодов.

769513

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является термочувTBHTeJIbHbIH регулятор напряжения,постоянного тока, содержащий термозависимый элемент, включенный между шинами опорного напряжения и нулевого потенциала, подсоединенный через исполнительный элемент к выходу устройства дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к выходу термозависимого элемента, второй вход — к отводу делителя обратной связи, одно плечо которого связано с выходом устройства (2).

Недостатками известного регулятора яв ляются: ,сложность реализации вследствие наличия специальных терморезисторов из медной проволоки; большая величина тока,,потребляемого от источника опорного напряжения, определяемая необходимостью уменьшения погрешности регулирования, вносимой протекающим в мостовой схеме током делителя обратной связи; большие размеры терморезисторов, обусловленные необходимостью устранения влияния на точность регулирования их саморазогрева, что препятствует миниатюризации устройства; малая точность регулирования, обусловленная зависимостью ТКН устройства от температуры.

Цель изобретения — упрощение схемы и технологии изготовления устройства, а также улуч|шение его технических характеристик (уменьшение габаритов, массы, потребляемого от опорного источника тока и повышение точности регулирования). Решение этой задачи позволяет обеспечить работоспособность малога1баритных ЗУ в

"ложных условиях эксплуатации, имеющих место на движущихся объектах. . Целью изобретения является также возможность лостроения устройства на серийных интегральных элементах, выпускаемых отечественной промышленностью, и возможность дальнейшей миниатюризации устройства, путем его исполнения по интегральной технологии. Поставленная цель достигается тем, что в термочувствительном регуляторе напря:кения, постоянного тока, содержащем термозависимый элемент, включенный между шинами опорного напряжения и нулевого потенциала, подсоединенный через исполнительный элемент к выходу устройства дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к выходу термозависимого элемента,,второй вход — к отводу делителя обратной связи, одно плечо которого связано с выходом устройства, другое плечо делителя обратной связи подключено к шине опорного налряжения.

Благодаря тому, что другое плечо делителя обратной связи подключено к шине опорного напряжения (а не к выходу термозависимого элемента, как в известном устройстве), исключено влияние тока делителя на точность регулирования, так как этот ток не .протекает в цепи термозависимого элемента. Это позволило существенно (примерно на порядок) уменьшить величину тока, потребляемого от опорного источника, упростить схему термозависимого элемента и, прйменив в этом элементе стандартные малогабаритные детали, упростить технологию изготовления устройства, уменьшить его габариты, массу и увеличить точность регулирования выходного налряже15 ния.

Термозависимый элемент регулятора может быть выпслнен в виде делителя напряжения, содержащего лоследова тельно соедин еыные полупроводниковые диоды и

20 резисторы, и имеющего выходной отвод.

Новая схема подключения делителя обратной связи обеспечивает получение в устройстве, содержащем такой термозависимый элемент, произвольной относитель25 ной величины ПКН, без смещающего источника напряжения. Абсолютные значения начального уровня выходного напряжения и ТКН устройства определяются количеством диодов, величинами сопротивлений

30 резисторов в термозависимом элементе, а также величинами сопротивлений резисторов делителя обратной связи. При этом точность абсолютной величины начального уровня напряжения или ТКН устройства

35 ограницена из-за дискретного характера приращения напряжения на цепочке последовательно соединенных диодов в зависимости от их количества.

Для ловышения точности величин на40 чального уровня и температурного коэффициента выходного напряжения в устройство может быть введен подключенный .параллельно его,выходу корректирующий делитель, к отводу которого подсоединено одно

45 плечо делителя обратной связи.

Наличие делителя на выходе устройства,может быть целесообразным также при сравнительно больших заданных величинах выходных напряжений — для опти50 мального выбора количества диодов и коэффициента усиления дифференциального усилителя, при заданной точности регулирования.

На чертеже изображена схема предлс55 женного регулятора.

Термочувствнтельный регулятор напряжения постоянного тока содержит термозависимый элемент 1, включенный между шиной опорного напряжения 2 и общей шиной

60 регулятора, дифференциальный усилитель

8, подсоединенный через исполнительный элемент 4 к выходу 5 регулятора, первый вход б усилителя подключен к выходу термозависимого элемента, второй вход 7 — к отводу делителя обратной связи 8, одно

769513 плечо (резистор 9) которого связано, через корректирующий делитель 10 с выходом 5, другое плечо (резистор И) делителя обратной связи подключено к шине опорного налряжения.

Термозависимый элемент выполнен в виде делителя напряжения, содержащего последовательно соединенные диоды 12 и резисторы 18 и 14, отвод от общей точки резисторов является выходом термозависимого элемента.

На шину опорного напряжения 2 подается стабилизированное относительно источников питания напряжение, например, с опорного диода 15, соединенного через резистор 16 с шиной 17 постоянного напряжения.

Дифференциальный усилитель 8 содержит транзисторы 18 и. 19, эмиттеры которых соединены и через резистор 20 связаны с общей .шиной регулятора, а базы подключены к выходам эмиттерных .повторителей, собранных на транзисторах 21 и 22 и служащих для увеличения входного сопротивления усилителя. Базы транзисторов 21 и 22 являются первым и вторым входами усилителя. Коллектор транзистора 19 соединен через резистор 23 с шиной 17 постоянного напряжения и выходом 24 усилителя 8. Коллекторы транзисторов 18, 21 и 22 связаны с шиной 17 постоянного напряжения непосредственно. Емкость 25, включенная между коллектором транзистора 19 и базой тран-. зистора 22, служит для предотвращения явления высокочастотной генерации усилителя.

Исполнительный элемент 4 содержит транзистор 26, коллектор которого подсоединен к шине 27 постоянного напряжения, а эмиттер — к выходу 5, и транзистор 28, эмиттер которого соединен с базой транзистора 26, а коллектор — с шиной 17 постоянного,напряжения. База транзистора 28, являющаяся входом исполнительного элемента, соединена с выходом 24 дифферен,циального усилителя,З. Корректирующий делитель 10 включен между общей шиной и выходом 5 и содержит резисторы 29 и 80, отвод Л от общей точки которых подсоединен к резистору 9 делителя обратной связи.

При ра боте устройства на входы 6 и 7 дифференциального у|силителя 8 поступает разность двух напряжений: напряжения с выхода термозависимого элемента 1, соответствующего температуре окружающей среды, и напряжения с отвода делителя ооратной связи 8, зависящего от напряжения на выходе 5. Усиле,;их напряжений с выхода 24 усилителя поступает на базу транзистора 28 иополнительного элемента 4, который регулирует величину выходного, напряжения регулятора как в известных схемах компенсационного стаби5

10 !

Зо

65 лизатора напряжения постоянного тока последовательного типа.

При отклонении величины напряжения на выходе 5 от значения, определяемого величинами напряжений на выходе термозависимого элемента 1 и шине опорного налряжения 2, изменяется разность напряжений на входах 6 и 7 усилителя вследствие изменения тока делителей 10 и 8, что, в свою очередь, влечет изменение тока, управляющего работой исполнительного элемента

4, падение напряжения на транзисторе 26 которого изменяется таким образом, чтобы компенсировать отклонение величины налряжения на выходе 5 от исходного значения.

Изменение питающих напряжений на шинах 17 и 27 не приводит к изменению напряжения на выходе 5 благодаря наличию стабилитрона 15 на шине опорного напряжения 2.

Изменение температуры вызывает изменение величины напряжения на выходе термозависимого элемента 1 (причем, могут иметь место также температурные изменения напряжения на шине опорного напряжения 2), что приводит к изменению разности напряжений на входах 6 и 7 дифференциального усилителя 3 и, в конечном счете, к изменению падения напряжения на транзисторе 26 таким образом, что напряжение на выходе 5 устройства приводится в соответствие новому значению температуры.

Формула изобр етения

1. Термочувствительный регулятор напряжения постоянного тока, содержащий термозависимый элемент, включенный между шинами опорного напряжения и нулевого потенциала, подсоединенный через ислолнительный элемент к выходу устройства дифференциальный усилитель, первый, вход которого подключен к выходу термозависимого элемента, второй вход — к отводу делителя обратной связи, одно плечо которого связано с выходом устройства, о т л ич а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения устройства, улучшения его массогабаритных показателей и повышения точности, другое плечо делителя обратной связи подключено к шине опорного напряжения.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что термозависимый элемент выполнен в виде делителя напряжения, состоящего из полупроводниковых диодов и резисторов.

3. Регулятор по пп. 1 и 2, отлич а ющий,ся тем, что, с целью повышения точности величин начального уровня и температурного коэффициента выходного напряжения, делитель обратной связи подсоединен к выходу устройства через дополни769513

Составитель Ю. Андреев

Техред О. Павлова

Корректор С. Файн

Редактор С. Титова

Заказ 1300/1291 Изд. № 479 Тираж 956 Подписыое

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» тельно введенный корректирующий делитель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Ивано-Цыганов А. И. Электротехнические устройства радиосистем. М., «Высшая школа», 1973, с. 278.

2. Патент Франции 1304541, кл. G 05 F, 1962 (прототип).