Регулируемый стабилизатор напря-жения

(22) Заявлено 18.06.79 (21) 2781323/24-07с присоединением заявки-Гасударственный кеафитетСССРно делам изобретений Ои аткрытнйДат 1(72) А втор изобретения ристин 71) Заявител ена Трудового Красного Знамени государственный университет им. П. Стучки,Латвийский 54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕН Изобретение относится к стабилизированным регулируемым источникам питания и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения с широким диапазоном изменения выходных параметров, в частности оно может быть использовано в качестве источника калиброванных напряжений для радиоизмерительной аппаратуры. Известен стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент на составном транзисторе, усилитель обратной связи, измерительный элемент и цепь подпитки, состоящую из резистора, включенного между базой проходного транзистора и выходной шиной стабилизатора. В этом стабилизаторе сопротивление резистора подпитки определяется для минимального выходного напряжения и тока подпитки (1 и) большего, чем максимальный неуправляемый. ток проходного транзистора 1).При изменении выходного напряжения ток через резистор подпитки изменяется прямо пропорционально изменениям выходного напряжения стабилизатора. Следовательно такой стабилизатор при широком диапазоне выходных напряжений и малых токах нагрузки имеет низкий КПД, большой вес и массу.Известен также стабилизатор напряжения, в котором резистор подпитки регулирующего элемента одним выводом подключен к базе проходного транзистора, а другим через диод подключен к одному из полюсов дополнительного источника питания, другой полюс которого подключен к коллектору регулируюгцего элемента 2,В данном стабилизаторе ток подпитки определяется напряжением дополнительного источника 3 п, причем это напряжение должно быть существенно больше максимального напряжения на регулирующем элементе Ц,в, При неизменном входном напряжении в регулируемых стабилизаторах 11 ю меняется весьма значительно, что не позволяет существенно улучшить КПД стабилизатора при малых токах нагрузки, а применение дополнительного источника питания ухудшает весо-габаритные показатели стабилизатора. Изменение же входного напряжения требует применения либо управляемых выпрямителей, либо регулирования напряжения на стороне переменного тока. Как то так и другое усложняето 15 зсхема стабилизатора, а при малых выходных токах, близких к режиму холостого хода стабилизатора существенно ухудшает его весо-габаритные показатели и не позволяет получить высокий КПД. Кроме того, управляемые выпрямители и системы регулировки входного напряжения блоков питания как правило являются источниками высокочастотных помех, что затрудняет их применение совместно с высокочувствительной радиоизмерительной аппаратурой,Цель изобретения - улучшение весо-габаритных показателей стабилизатора напряжения и увеличение его КПД при одновременном обеспечении широкого диапазона изменения выходных параметров стабилизатора.Цель изобретения достигается тем, что в регулируемом стабилизаторе напряжения, содержащем регулирующий элемент, усилитель обратной связи, измерительный элемент и цепь подпитки, цепь подпитки выполнена в виде датчика тока подпитки, оптронного резистора и дополнительного усилителя, причем один выход фоторезистора оптрона подключен к выходной шине стабилизатора, а второй вывод - через датчик тока к проходному транзистору регулирующего элемента, выход датчика тока подпитки соединен со входом усилителя, выход которого подключен к светоизлучателю оптрона.Причем датчик тока подпитки может быть выполнен в виде транзистора, к базе которого подключен фоторезистор оптрона, эмиттер соединен с проходным транзистором регулирующего элемента, а коллектор - со входом дополнительного усилителя.Датчик тока подпитки может быть выполнен так же в виде резистора, один вывод которого подключен к проходному транзистору регулирующего элемента и к одному из входов дополнительного усилителя, а второй вывод - к фоторезистору оптрона и ко второму входу дополнительного усилителя.Кроме того, датчик тока подпитки одним из выводов может быть подключен либо к базе, либо к эмиттеру проходного транзистора регулирующего элемента.На фиг. 1 - 5 представлена схема предлагаемого регулируемого стабилизатора напряжения.Схема состоит из регулируюшего элемента 1, датчика 2 тока подпитки, оптронного резистора 3, дополнительного усилителя 4,усилителя 5 обратной связи, включающего в себя, в случае необходимости также согласуюгций каскад, и измерительного элемента 6.Устройство работает следующим образом.Если при некотором выходном напряжении стабилизатора 1.16 х через датчик 2 тока и фоторезистор оптрона 3 протекает 0 и 30 35 ао 45 4ток Л, то увеличение Ивых. вызывает увеличение Зд, которое фиксируется датчиком 2 тока подпитки, и на его выходе появляется сигнал. Этот сигнал пройдя через усилитель 4 вызывает уменьшение тока через светоизлучатель оптрона 3, что в свою очередь приводит к увеличению сопротивления фоторезистора оптрона 3 и, следовательно, к уменьшению 3 д до исходной величины При уменьшении Ббцх, процесс проходит в обратном порядке и величина Зп опять остается неизменной. Таким образом при любом изменении выходного напряжения ток подпитки 1 я остается практически неизменным. При этом очевидно, что чем выше чувствительность датчика 2 тока подпитки и коэффициент усиления дополнительного усилителя 4, тем неизменней ток Зд.На фиг. 2 представлена схема включения транзистора в качестве высокочувствительного датчика 2 тока подпитки. Так как ток подпитки 3 п является базовым током этого транзистора, то выходной ток его в ф раз больше, соответственно и любые изменения 1 в Я раз больше. Практически это значит, что усилитель 4 может быть со сравнительно малым коэффициентом усиления, например в виде однотранзисторного каскада. В данной схеме выходной ток датчика 2 тока подпитки является частью выходного тока усилителя 5 обратной связи. Если дополнительно нагружать усилитель обратной связи по каким либо причинам нежелательно, то можно использовать схему, изображенную на фиг. 3, где в качестве датчика 2 тока подпитки используется резистор, одним выводом подключенный к проходному транзистору регулирующего элемента 1, а вторым - к фоторезистору оптрона 3, Оба вывода резистора кроме того подключены ко входам дополнительного усилителя 4, В этом случае в качестве дополнительного усилителя удобнее всего использовать операционный усилитель.Усилитель 5 обратной- связи дополнительно не нагружается также в том случае, если датчик 2 тока подпитки подключен не к базе проходного транзистора регулируюшего элемента 1, а к эмиттеру, так как это изображейо на фиг. 4. Последнюю схему удобно использовать, если в качестве регулирующего элемента 1 применены транзисторы со встроенными между базой и эмиттером резисторами утечки, например, типа КТ 827 или КТ 829. Если в применяемом проходном транзисторе нет встроенного резистора, то его следует предусмотреть в схеме. Работа без такого резистора утечки возможна, если применяется используемая в регулируемых стабилизаторах на повышенние напряжения схема, в которой усилитель 5 обратной связи запитывается от вспомогательных источниковпитания 111 и 11 а, включенных, например, так, как показано на фиг. 5. В этом случае неуправляемый ток проходного транзистора регулирующего элемента 1 через усилитель 5 обратной связи и один из дополнительных источников питания поступает на выходную шину стабилизатора и оттуда через нагрузку замыкается на вторую шину стабилизатора.Во всех случаях питание дополнительного усилителя 4 осуществляется от тех же источников питания, от которых запитывается усилитель 5 обратной связи.Предлагаемый регулируемый стабилизатор напряжения реализован практически и имеет следующие параметры: выходное напряжение изменяется от 0 до 200 В с дискретностью 0,2 В, ток нагрузки может меняться в пределах от 0 до 10 мА. В качестве проходного транзистора использован КТ 604 Б В цепи подпитки использован резисторный. оптрон типа АОР 104 Б. Мощность потребляемая цепью подпитки (оптрон + дополнительный усилитель) не превышает 0,07 Вт.Таким образом предлагаемый регулируемый стабилизатор напряжения по сравнению с известными техническими решениями обладает лучшими весо-габаритными показателями и большим КПД при одновременном обеспечении широкого диапазона выходных параметров.Формула изобретения1. Регулируемый стабилизатор напряжения, содержащий регулирующий элемент, включающий в одну из силовых шин, усилитель обратной связи, выход которого соединен с управляющим электродом регулирующего элемента, а вход - с выходом измерительного элемента, и цепь подпитки, отличающийся тем, что, с целью улучшения весо-габаритных показателей и увеличения КПД при одновременном обеспечении широкого диапазона изменения выходных параметров стабилизатора, цепь подпитки выполнена в виде датчика тока подпитки, оптронного резистора и дополнительного усилителя, причем один вывод фоторезистора 5 оптрона подключен, к общей шине стабилизатора, а второй вывод - через датчик тока подпитки к проходному транзистору регулирующего элемента, выход датчика тока подпитки соединен со входом дополнительного усилителя, выход которого подключен к светоизлучателю оптрона.2. Стабилизатор по п. 1, отличающийсятем, что датчик тока подпитки выполнен в виде транзистора, причем к его базе подключен фоторезистор оптрона, эмиттер - к проходному транзистору регулирующего элемента, а коллектор - ко входу дополнительного усилителя,3. Стабилизатор по п. 1, отличающийсятем, что датчик тока выполнен в виде резистора, один вывод которого подключен к 20 проходному транзистору регулирующего элемента и к одному из входов дополнительного усилителя, а второй - к фоторезистору оптрона и ко второму входу дополнительного усилителя.254. Стабилизатор по пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что один из выводов датчика тока подпитки подключен к базе проходного транзистора регулирующего элемента.5. Стабилизатор по пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что один из выводов датчика тока подпитки подключен к эмиттеру проходного транзистора регулирующего элемента. Источники информации,З 5 принятые во внимание при экспертизе1. Карпов В. И. Полулроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока. М., Энергия, 1967, с. 53, рис. 35.2. Авторское свидетельство СССРЮо 371572, кл. 6 05 Р 1/56, 1971.анитель В. Поляковд А. Бойкас940го комитета СССй и открытийаущская наб д.город, ул, Проек 4/5ная, 4 Сост Техре Тираж ударственно изобретени Ж - 35, Р ент, г. Уж Редактор Е. Дорошенко Заказ 286/60 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва Филиал ППП Пат