Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совете имк

Соцмалистическмк

Республик

< 748373 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 12,12.7 7 (2()2553599/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.80, Бюллетень № 26 (51 ) М. Кл.

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР до делам вавбретеннй к вткрытнй (53) УДК621.,З1 З, .722. 1(088.8) 1

Дата опубликования описания 15.07.80 (72) Автор изобретения

B. К. Аникии (7() Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитания электро- и радиоустройств.

Известны компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения, содержашие

3 регулируюший элемент и цепь обратной связи, состоящую из делителя BblxoHHoFo напряжения и операционного усилителя fl).

Наиболее близким к изобретению техl0 ническим решением является компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулируюший элемент, подключенный одним силовым зажимом к одному из входных выводов, а другим—

15 к одному из выходных выводов, цепь обратной связи, состояшую из делителя выходного напряжения, подключенного к выходным выводам, и операционного усидителя, один из входов к второго соединен с выходом делителя выходного напряжения, а другой — с источником опорного напряжения, и фильтрующий конденсатор, подключенный к выходным выводам 2 .

Недостатком известных стабилизаторов является склонность к самовозбуждению, обусловленная паразитной обратной связью через источники питания, а также сложность схемы.

11ель изобретения — повышение устой iHBocTB работы при одновременном упрошении схемы, а также уменьшение выходного тока операционного усилителя.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, содержаший регулируюший элемент, подключенный одним силовым зажимом к одному из входных выводов, s другим — к одному из выходных выводов, цепь обратной связи, состояшую из делителя выходного напряжс ния, подключенного к выходным выводам, и операционного усилителя, один из входов которого соединен с вьпсодом делителя выходного напряжения, а другой — с источником опорного напряжения, и фильтруннлий конденсатор, подключенный к выход1плм выводам, введена связующая цепочка, состояшая из

3 74837 последовательно соединенных стабилитронов и включенная между выходом операционного усилителя и управляющим входом регулирующего элемента, причем один зажим этой цепочки, соединенный с управ5 ляквцим входом регулирующего элемента, через первый дополнительно введенный резистор подключен к дополнительно введенному вспомогательному источнику питающего напряжения той же полярности, что и стабилизируемое напряжение, а другой зажим через второй дополнительно введенный резистор соединен с полюсом источника питания операционного усилителя, noJIslpHocTb которого протигоположна. поляр» 5 ности стабилизируемого напряжения, при этом общий вывод операционного усилителя, вторые полюсы источников питания и опорного напряжения соединены с общей шиной, кроме того в него введен эмиттер- 2р ный повторитель на транзисторе, база которого соединена с выходом операционного усилителя, эмиттер подключен к точке соединения второго резистора с зажимом связующей цепочки, а коллектор — к точке соединения первого резистора, с вспомогательным источником питакацего напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема компенсационного ста-3р билизатора постоянного напряжения; на фиг. 2 — то же, один из примеров. Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения (фиг. 1) содержит последовательный регулирующий элемент 1, з5 представляющий собой однокаскадный или составнол эмиттерный повторитель, включенный между входом и выходом стабилизатора, цепь обратной связи между выходом стабилизатора и управляющим входом 4р регулирующего элемента 1 (базой транзистора), включакицую делитель выходного напряжения на резисторах 2 и 3, операционный усилитель 4, связывающую цепочку

5 между выходом операционного усилителя 45 I

4 и,управляющим входом регулирующего элемента 1, состоящую из N последова- . тельно соединенных стабилитронов, два резистора 6 и 7 на входе и выходе связуюшей цепочки 5, конденсатор фильтра 8, включенный на выходе стабилизатора.

Питание операционного усилителя осуществляется от двух заземленных источников + 4 и - Общий вывод операционного усилителя 4 и источник опорно- 55 го напряжения также заэемлейь . йля уменьшения выходного тока операционного усилителя компенсационный ста3 4. билиэатор постоянного напряжения (фиг. 2) снабжен дополнительным эмиттерным пов.торителем на транзисторе 9, база которого присоединена к выходу операционного . усилителя 4, эмиттер — к общей точке резистора 7 и связующей цепочки 5, а коллектор и резистор 6 — ко входу стабилизатора.

Напряжение, снимаемое с резистора 3 делителя выходного напряжения, сравнивается с опорным напряжением 0 „подаваоп емым на вход операционного усилителя 4 от отдельного источника опорного напряжения, усиливается и через связующую цепочку 6 передается на управляющий вход регулирующего элемента 1 (базу транзистора), изменяя его проводимость таким образом, что выходное напряжение стабилизатора остается постоянным при измене-. нии сопротивления нагрузки и входного напряжения.

С помощью связующей цепочки 5 усиленный сигнал рассогласования передается на вход регулирующего элемента беэ потерь, как при гальванической связи, однако с переносом на другой, выбранный уровень постоянной составлякнцей. Это позволяет заземлить точку нулевого потенциала операционного усилителя и существенно упростить устройство.

Работу связующей цепочки можно пояснить следующими двумя соотношениями:

О -О -0

>l р у . ст где 0> — напряжение управляющего входа регулирующего элемента;

0 — выходное напряжение операционного усилителя, Ос — напряжение стабилизации используемого стабилитрона или суммарное напряжение стабилизации bl стабилитронов; — ток, протекающий через резистор 6;

I > — управляющий ток регулирующего элемента;

- выходной ток операционного усилителя; — ток, протекающий через резистор 7; — ток, протекакяций через стабист литрон (стабилитроны).

Из соотношения (1) следует, что в процессе регулирования выходного напря- . жения разность потенциалов между управлякацим входом регулирующего элемента

5 748 3 и выходом операционного усилителя не меняется.

Из соотношения (2) следует, что при

= 0 (имеюшим место при небольшом отрицательном напряжении Оу ) весь ток протекает через резистор 7.

При более низком выходном напряжении усилителя выходной ток 1„меняет знак (становится втекаюшим) °

Максимальные пределы регулирования выходного напряжения определяются размахом напряжения на выходе операционного усилителя, Величина выходного тока операционного усилителя, квк втекаюшего, твк и вытекающего, зависит от выходного напряжения стабилизатора, тока нагрузки, напряжения источников Е и Е, величин сопротивлений резисторов 7 и 8 и других причин, и, квк правило, не превышает предельно допустимого значения для выбран- щ ного операционного усилителя. В противном случае, необходимо принять меры для уменьшения выходного тока, а именно, включить эмиттерный повторитель, как показано на фиг, 2. 25

Источник напряжения Е > совместно с

/ резистором 8 можно рассматривать как генератор тока, необходимый для работы связующей цепочки и регулируюшего элемента. В тех случаях, когда разность меж-щ ду входным и выходным напряжениями велика, в качестве источника Е можно использовать входное напряжение стабилизатора. С этой целью резистор 8 должен быть присоединен ко входу стабилизатора (фиг, 2).

Требуемое количество стабили тронов определяется по формуле

N= 40 ст где 0 — номинальное (среднее) значейом

we выходного напряжения стабилизатора

U - напряжение стабилизации исст 45 пользуемых стабилитронов.

Полученное значение N округляется до ближайшего целого числа.

При непосредственной связи выхода усилителя с управляюшим входом регулирующего элемента резисторы 6 и 7 могут отсутствовать. пителя, в него введен эмиттерный повторитель на транзисторе, базе которого соединена с выходом, операционного усилителя, Эмиттер подключен к точке соединения второго резистора с зажимом связуюшей цепочки, а коллектор — к точке соединения первого резистора с вспомогательным источником питающего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Венгеровский Л. B. и Вайнштейн

А. Х. Прецизионные полупроводниковые стабилизаторы; М., "Энергия", 1974, с. 89-100, 2. Костырко Р. E. и Вишнепольсквя

Н. И. Линейные стабилизаторы напряжения;Сб. "Обмен опытом в радиопромышленности, 1976, М 10, с. 52-54. формула изобретения

1. Компенсационный стабилизатор постоянного напряжении, содержащий регули73 6 руюший элемент, подключенный одним силовым зажимом к одному из входных выводов, а другим - к одному из выводов, цепь обратной связи, состоящую из делителя выходного напряжения, подключенного к выходным выводам, н операционного усилителя, один из взводов которого соединен с выходом делителя выходного напряжения, а другой — с источником опорного напряжения, и фильтруюший конденсатор, подключенный к выходным выводам, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения устойчивости работы при одновременном упрошении схемы, в него введена связующая цепочка, состояшая иэ

l4 последовательно соединенных стабилитронов и включенная между выходом операционного усилителя и управлякяцим входом регулируюшего элемента, причем один зажим этой цепочки, соединенный с упрввляюшим входом регулирующего элемента через первый дополнительно введенный резистор подключен к дополнительно введенному вспомогательному источнику напряжения той же полярности, что и ствбили-, зируемое напряжение, в другой зажим через второй дополнительно введенный резистор, соединен с полюсом источника литания операционного усилителя, полярность которого противоположна полярности стабилизируемого напряжения, при этом общий вывод операционного усилителя, вторые полюсы источников питания и опорного напряжения соединены с обшей шиной.

2. Стабилизатор по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения выходного тока операционного уси7 48373

Составитель С. Ситко

Редак-.ор Г. Волкова Техред Л.Теслюк Корректор С. Шекмар

Заказ 4355/12 Тираж 956 Подписное

ILHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4