Стабилизатор постоянного напряжения

60 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов прецизионных источниках постоянного напряжения,Известен компенсационный стаби-,лизатор постоянного напряжения последовательного типа 11.Данное устройство характеризуется значительной нестабильностьювыходного напряжения, обусловленнойглавным образом двумя составляющими.Первая составляющая нестабильности выходного напряжения стабилизатора обусловлена нестабильностьюдвухкаскадного параметрического стабилизатора напряжения, используемогов качестве опорного источника, из-за.низкого коэффициента стабилизации.Вторая составляющая нестабильностивыходного напряжания вызвана нестабильностью напряжения питания микросхемы операционного усилителя.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство которое содержитопорный источник напряжения на базеПараметрического стабилизатора.Основной стабилизатор напряжениявыполнен на регулирующем элементе,операционном усилителе МС 1, делителенапряжения Р; В стабилизаторе напряжения вход опорного источникана основе параметрического стабилизатора подключен к его выходной шине.Благодаря этому общий коэффициентстабилизации К равен произведениюкоэффициентов стабилизации осноВного ки опорного Кт , т.е.Кс= ксг Кетачто существенно боль,ше коэффйциента стабилизации двухступенчатого параметрического ста"6 илизатора, 1,Подача напряжения питания на микросхему операционного усилителя МС 1,от параметрического стабилизаторана диодах Д 1- Д 2 в силу низкогокоэффициента стабилизации приводитк существенным вариациям напряжения, что увеличивает нестабильностьвыходного напряжения стабилизаторапостоянного напряжения.Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в стабилизатор постоянногонапряжения, содержащий регулирующийэлемент, подключенный между соответствующими входным и выходным выводами, управляющий вход которогосоединен с выходом первого дифферен циального усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к выходу опорного источника напряжения,а инвертирующий вход подключен квыходу первого делителя напряжения,вход которого подсоединен к выходным выводам причем первый выводдля подключения к источнику пиганияпервого дифференциального усилителя соединен с общей шиной, введены второй диФФеренциальный усилитель и второй делитель напряжения, причем первый вывод для подключения к источникупитания второго .дифференциального5 усилителя подсбединен к общей шине,а его второй вывод для подключенияк источнику питания подсоединен квходному выводу, при этом второй вывод для подключения к источнику пи 10 тания первого дифференциальногоусилителя соединен с выходом второгодифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключенк выходному выводу, а инвертирую 15 щий вход - к выходу второго делителя напряжения, входные клеммы которого подсоединены к выходу второгодифференциального усилителя и к общейшине соответственно,На чертеже приведено предлагаемоеустройство.Входной вывод 1 стабилизаторапостоянного напряжения подсоединенк первому выводу регулирующего эле 25 мента 2. Второй вывод регулирующегоэлемента подсоединен к выходному выводу 3 устройства. Управляющий вход регулирующего элемента 2 подключен к вылходу дифференциального усилителя 4.его йеинвертирующий вход подключенк общей точке соединения балластногорезистора 5 и стабилитрона 6, образующие параметрический стабилизаторнапряжения. При этом второй вывод стабилитрона 6 подключен к общей шине5 устройства, а второй вывод резистора5 подсоединен к выходному выводу стабилизатрра постоянного напряжения.Инвертирующий вход дифференциальногоусилителя 4 подключен к выходу резис.40 тивного делителя 7 напряжения, входные клеммы которого подсоединенык выходному выводу. и общей шине стабилизатора постоянного напряжения.Первый вывод дляподключения к ис 45 точнику питания диФФеренциальногоусилителя 4 подсоединен к общей шинеустройства. Дополнительно введеныв узел 8 дифференциальный усилитель9 и делитель напряжения на резисторах 10 и 11 и обведены пунктиром.В нем неинвертирующий вход дифференциального усилителя 9 подсоединенк выходному выводу стабилизаторапостоянного напряжения. Вход делителя напряжения на резисторах 10 и 11включен между общей шиной устройства и выходом дифференциального усилителя 9, Инвертирующий вход дифФеренциального усилителя 9 напряжения подсоединен к выходу резистивного делителя напряжения, т,е. к общей точке соединения резисторов10 и 11, Первый вывод для подключения к источнику питания дифференциального усилителя 9 подсоединен кобщей шине стабилизатора постоянного напряжения. Второй вывод дляподключения к источнику напряжениФпитания дифференциального усилителя4 напряжения подсоединен к выходудифференциального усилителя 9 напряжения.В качестве дифференциальных уси-лителей 4 и 9 следует использоватьмикросхемы, операционных усилителей.Стабилизатор постоянного напря- .жения работает следующим образом.При подаче напряжения на входной вывод 1 стабилизатора входнойток протекает подвум путям,Первая составляющая тока Звх,1протекает через регулирукюий элемент 2 по направлению к выходнойшине 3 стабилизатора напряжения.Вторая составляющая тока вкпротекает через второй вывод дляподключения источника питания дифференциального усилителя 9 в своюочередь, разветвляясь на две составляющие окв вкв 3 вхСоставляющая тока Эвх протех.зкает через первый вывод для подключения источника питания дифференциального усилителя 9 напряженияк общей шине стабилизатора напряжения.Составляющая тока Зв протекает через выходное сопротивлениедифференциального усилителя 9 всвою очередь, разветвляясь на двесоставляющие токов .вкытвх 6Составляющая тока Эпротекает через делительнапряжения нарезисторах 10 и 11 к общей шине уст.ройства. Составляющая тока эвк,ьпротекает в направлении к второмувыводу для подключения источникапитания дифференциального усилителя4. Благодаря этому записывается по.напряжению питания дифференциальныйусилитель 4, который приобретаетусилительные свойства. С этого момента начинается быстрый рост выходного уровня напряжения стабилизатора.По,завершении длительности переходного процесса напряжение на выходной,шине стабилизатора достигаетустановившегося значения.КоэФфициент усиления дифференциального усилителя 9 определяется соотношением Р10К:1+ - т (1 тгде РО- сопротивление резистора 10,й. сопротивление резистора 11.При использовании в качестве диф тФеренциальных усилителей 4 и 9 микросхем операционных усилителей вели.-тчина тока через делитель напряженияиа резисторах Е 10 и Й 11 выбираетсяравной (0,3-0,5 1 ма. В качестве дифференциального уси- лителя 9 напряжения следует выбиратьмикросхему операционного усилителяс большим коэффициентом использованиянапряжения питания, т.е.5Це= . т (27гдеОмаксимальное значение выходвыхного напряжения микросхемы 0 операционного усилителя 9 напряжения.Е 1 - напряжение одного источниканапряжения питания микросхемы операционного усилителя 9.Применение микросхем операционныхусилителей с большим значением упозволяет уменьшить уровень напряжения на регулирующем элементе 2.Минимальная величина напряжения 0 на регулирующем элементе определяется иэ соотношенияО =О +О2 тттин к,ю,митт. вх.иттигде О- минимальное напряжениеКЭ. Мттимежду коллектором и эмиттером транзистора регулирующего элемента 2,при котором его работане заходит в обдасть на 30сыщения.Для мощных транзисторов, которыеиспользуются в качестве регулирующего элементами1-3 В.ттВХ миН - ДОПУСТИМОЕ ОТКЛОНЕНИЕ35" при уменьшении входногонапряжения стабилизаторас учетом уровня пульсаций,Минимальное значение напряжения40 Ор,которое необходимо обеспечить дляфуйкционирования микросхем операционных усилителей 4 и 9 равноЭ ч 9МИН, МИН ГЛИН МИН 3 т .:где 0 и - минимальное значениенапряжения питания второго вывода микросхемыоперационного усилителя 50т. у - коэффициент использова-.ния напряжения питаниймйкросхемы операционнбго усилителя 9.Максимальное значение КПД стабили.затора напряжения достигается при .равенстве минимального напряженияна регулирующем элементе 02,минимальному значению напряженйя 0,,которое необходимо для функциониро-.60 вания операцнонных усилителей 4 и1034023 Составитель С. Чернышева овалева Техред Т.фанта, Корректор А; Ильиндакто Филиал ППП "Патен жгород, ул. Проектная,акаэ 5625/51 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, МоскТираж 8 ственного ко обретений и о Ж, Рауш