Стабилизатор постоянного напряжения

Союз Советских Социалистических Республик, К нием заявки Ио 2491355/24-07 рственный комитетСССРлам изобретенийи открытий 5 Г 1/5(088 15.06.81 ликования описдни та о 72) Авторизобретения Д, Гладко 1) Заявите(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИИ;. ац повышение точтем, о нащий единен,входо диф- кото- ОННОстигаетсяпостоянногрегулируюавления соуправлениявыполнен подин входэталвыхо ником й - с Изобретение относится к системам автоматического регулирования, в частности к источникам питания прецизионной точности.Известны ста.билизаторы постоянного напряжения (1).Наиболее близким к предложенному является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующии элемент, по цепи управления соеди - ненныи с выходом блока управления, входно . каскад которого выполнен по дифференциальной схеме, один вход которои соединен с источником эталонного напряжения, другой - с выходом делителя выходного Напряжения 21,Недостатком данного устройства является невысокая точность стабилиЦель изобретения ности стабилизации,Указанная цель д что в стабилизаторе пряжения, содержаще элемент, по цепи уп ный с выходом блока ной каскад которого ференциальной схеме рои соединен с исто го напряжения, другделителя выхо "но с .апряжения, ме,кдууправляющим выхО Ом дифференциаль -ного усилителя и делителем выходноГО напряжения Включен введенныи резитор, к другому Выходу дифференциальНОГО усилителя по соединен ВхОд ВВе -денного согласующегс каскада, выходкоторого соединен с участком делителя ьыходного напряжения.Для коррекции стабилизатора кВыходным Выводам подключены резонанснь;е контуры на основе конденсаторов различной емкости.На фиг, 1 представлена принципи альная электрическая схема стабилизатора напряжения; на фиг.2 - схемастабилизатора напряжения с улучшенны .и параметрами; на фиг, 3 - структурная схема в вйде математической 2 О модели устройства.Стабилизатор постоянного напряжения (фиг.1) содержит регулирующийэлемент 1 (составной транзистор),по цепи управления соединенный с выходом блока 2 управления, входнойкаскад которого выполнен по дифференциальной схеме на транзисторах3,4,а Выход через согласующий каскад 5 соединен с транзистором 6 30 выходного каскада усилителя. Схемаключает гакже резистор 7 настронкина инвариантное регулирование (введенный резистор) в нагрузке 8, источник эталонного напряжения на ста -билитроне 9 и резисторе 10, делитель выходного напряжения на резисторах 11-13. Резисторы 14-20, а так 5же конденсаторы 21,22 и стабилитрон23 обеспечивают нормальное функционирование схемы. Устройство содержиттакже дифференциальный каскад 24,и источник 25 эталонного напряжения.Дополнительно в схему стабилизаторавведен согласующий каскад 26, (фиг,2)включенный между вторым выходом дифФеренциапьного каскада и участком делителя выходного напряжения, а также 5резисторы 27,28 и конденсаторы 29-33,Резисторы 34,35 необходимы для нормального функционирования схемы,Когда из устройства исключен резистор 7, схема работает как обычный 20компенсационный стабилизатор напряжения, причем его ошибка определяется глубиной отрицательнои обратнойсвязи, которая всегда ограниченаустоичивостью и динамикои. Введениев схему резистора 7 достаточно большой величины, и при уменьшении еговеличины будет давать увеличение глубины положительной обратной связи исоответственно увеличение коэффициента усиления входного дифференциального каскада 24, и вследствиеэтого уменьшение ошибки стабилизатора напряжения; при определеннойвеличине резистора 7 регистрирующиеошибку измерительйые приборы зафиксируют ее отсутствие. Устройство работает на принципе регулированияпо отклонению и поэтому в режимеинвариантности все возмущения подавляются в полной мере, в частности 40отсутствует пульсация и переходныйпроцесс при скачках тока нагрузкии питающего выходного напряжениястабилизатора, Если входной дифференциальный каскад 24 термостабилизирован, то устройство обеспечиваетинвариантное регулирование ко всембез исключения возмущениям, изменениям параметров, дрейфа и нелинейности элементов схемы; регулирующегоэлемента 1, выходного каскада блока 2управления. Если еще более увеличитьглубину положительной обратной связиуменьшив величину резистора 7, тоустройство будет работать в режимеперекомпенсации, т.е. отрицательнойошибки к любому возмущению, при этомустойчивость регулирования сохраняется.Когда резистор 13 закорочен(фиг.2), а резистор 7 выключен, схема 60 устройства работает как обычный компенсационный стабилизатор напряжения, причем его ошибка определяется глубиной главной отрицательной обратной связи устройства, которая всегда ог раничена устоичивостью и динамикои.Если ввести в схему (в период настроики) резистор 13 в виде потенциометра, движок которого соединен ссогласующим каскадом и установитьрезистор 7 в виде переменного сопротивления достаточно большой величины,то перемещение движка потенциометравверх от шины "минус", при уменьшении величины сопротивления резистора 7, вызовет увеличение положительной обратной связи (ПОС) по обоимканалам и соответственно общеи глубины ПОС, что приведет к уменьшениюошибки стабилизатора напряжения.Приопределенном. положении движка потенциометра и величине резистора 7 реги.стрирующие ошибку измерительные приборы зафиксируют ее отсутствие; вэтом состоянии схема устройства полностью подавляет возмущения, кромедреифа дифференциального каскада 24и приводимых к нему возмущающих Факторов, которые подавляются полностьюсхемои устройства только при определенном соотношении глубины ПОС пообоим каналам. Ниже приводится описание работы устройства с помощью егоматематической модели в виде структурной схемы, (фиг.3),где К - коэффициент передачи первымвыходом и первым входомвходного дифференциальногокаскада (ВДК);К - коэффициент передачи междувторым выходом и вторымвходом ВДК;К - коэффициент передачи междупервым выходом и вторымвходом ВДК;с( - коэффициент передачи сигнала по первому каналу ПОС(между вторым входом и первым выходом ВДК),Ы - коэффициент передачи сигнала по второму каналу ПОС(между вторым входом и вторым выходом ВДК);И - передаточная функция регули 4рующего элемента, выходногокаскада усилителя, эмиттерного (истокового) повторителя напряжения;Ы - передаточная Функция дляобъекта регулирования, включая резонансные контуры;Р 3- передаточная функция делителя выходного напряжения;0 зт - напряжение источника эталонного напряжения;О - выходная координата (напряНжение на нагрузке); Е = Е (,Н)где е,е ,е - приведенная ко входу соответственно каждого т ранзистора(2) она обеспечивает абсолютноинвариантное регулирование ко всембез исключения возмущениям, Полученныи результат достигается эффектомбесконечного усиления с помощью двухканалов положительнои обратнои связи,когда глубина ПОС каждого каналаравна (1) и (2).Технико-экономическии эффект предложенного изобретения состоит в том,что создана схема стабилизатора на 1 О пряжения с инвариантным регулированием выходнои координаты при воздействии на него возмущений, при этом достигнутое качество реализуется простыми техническими средствами,(д) 15 е- соп 1 (3)е, =езСОП 5 С (4)е,то температурный дреиф схемы подавляется полностью. Условие (4) является несущественным, так как транзистор согласующего каскада 26 слабо 3 О влияет на дреиф устройства, что видно из (1) и (2). Из последних видно,что1 К 1 ф ) г(5) т.е. оба канала совместно создаюТ полную ПОС для всего устройства в целом; когда схема устройства настроена в соответствии с (5), то в ней существует эффект бесконечного усиления. Канал ПОС с ЫК предназначен для компенсации несовершенства пары транзисторов 3,4, еслиК- Р 25 е кЮ тогда оК =О.Из схемы (фиг.з) видно, что она . 45 работает на принципе регулирования по отклонению и поэтому при точной настройке ее в соответствии с (1) и 3,4 и согласующего каскада 26 .величина напряжения, смещающая положениепокоя выходной координаты .устройствавследствие изменения температуры Токружающей среды и других факторов,вчастности, е,е ,еЗ - приведенныйко входу дрейф соответственно транзисторов 3,4 и каскада 26. Дрейф иприводимые к нему возмущения полностью подавляются, если глубина ПОСкаждого канала равна выражениям г- ж, РЕ К(К,)+(ЕзЕг/ ")1+ (ее, Нк,)Если, например,в заданном температурном интервале е,е,е 9 изменяются, но при этом Формула изобретения 1, Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующииэлемент, по цепи управления соединенный с выходом блока управления,входнои каскад которого выполнен подифференциальной схеме, один входкоторои соединен с источником эталонного напряжения, другой - с выходом делителя выходного напряжения, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что, с целью повышения точности стабилизации, между управляющим выходом дифференциального усилителя иделителем выходного напряжениявключен введенный резистор, а к другому выходу дифференциального усилителя подсоединен вход введенного согласующего каскада, выход которогосоединен с участком делителя выходного напряжения.2. Стабилизатор по п,1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что к выходным выводам подключены резонансныеконтуры на основе конденсаторов различной емкости,Приоритет по п,2, 05.04.77,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 447696, кл. 0 05 Р 1/56, 1972.2, Авторское свидетельство СССРР 395823, кл. С 05 Г 1/56, 1971,838673 Составитель В. КругловаРедактор П, Коссеи Техред А, Бабинец Коррект кла 4445 7"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ткал П 1 Тираж 940 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Х(-35, Подписноего комитета СССий и открытийаутттская наб., д