Стабилизатор постоянного напряжения

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<о838673

4 :) (61) Дополнительное и авт, сеид-ву (22) Заявлено 01. 03. 77 (21) 2456686/24-07 (51)М. К . с присоединением заявки ¹ 2491355/24-07

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет 05.04.77

G 05 F 1/56

Опубликовано 150681. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15. 06 . 81 (53) УДК 621 316 .722.1 (C!88 .8 ) (72) Автор изобретения

Б.Д. Гладков (71) Заявитель (54 ) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯ Н -: ОГО НАПРЯЖЕНИИ =I

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, в частности к источникам питания прецизионной точности.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения (1).

Наиболее близким к предложенному является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующии элеменr., по цепи управления соеди— ненныи с выходом блока управле ия, 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 стабилизации.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий элемент, по цепи управления соединенный с выходом блока управления, входной каскад которого выполнен по дифференциальной схеме, один вход которои соединен с источником эталонного напряжения, другой — с выходом.

",е. ителя выходно, с напияжения ме,кду управляющим выходом дифференциаль—

Hcãî усилител.-- ". делителем выходногс напряжения вк..ючен введенныи резис,ор, К другому выходу дифференциального усилителя п0дсоединен Вход Вве денного согласующегс каскада, выход которого соединен с участком делите1О ля ьыходного напряжения.

Для коррекции стабилизатора выходным выводам подключены резонансна:e контуры на основе конденсаторов различной е" кости.

На фиг. 1 представлена принципи15 альная электрическая схема стабилизатора напряжения; на фиг.2 — схема стабилизатора напряжения с улучшенн=ми параметрами; на фиг. 3 — струк".ópêàÿ схема в виде математической

2О модели устройства.

Стабилизатор постоянного напряжения (фиг.1) содержит регулирующий элемент 1 (составной транзистор), по цепи управления соединенный с вы2 ходом блока 2 управления, входной каскад которого выполнен по дифференциальной схеме на транзисторах

3,4,=- выход через согласующий каскад 5 соединен с транзистором 6

30 выходного каскада усилителя. Схема

838б73 ик; ючает гакже резистор 7 настронки на инвариантное регулирование (вве— денный резистор) н нагрузке 8, источник эталонного напряжения на стабилитроне 9 и резисторе 10, делитель выходного напряжения на резисторах 11-13. Резисторы 14-20, а так5 же конденсаторы 21, 22 и стабилитрон

23 обеспечивают нормальн>е функционирование схемы. Устройстно содержит также дифференциальный каскад 24, и источник 25 эталонного напряжения.

Дополнительно в схему стабилизатора введен согласующий каскад 26, (фиг.2) включенный между вторым выходом дифференциапьного каскада и участком делителя выходного напряжения, а также резисторы 27,28 и конденсаторы 29 — 33.

Ре: исторы 34,35 необходимы для нормального функционирования схемы.

Когда из устройства исключен резистор 7, схема работает как обычный 20 компенсационный стабилизатор напря>кения, причем его ошибка определяется глубиной отрицательнои обратной связи, которая всегда ограничена устоичиностью и динамикои. Введение в схему резистора 7 достаточно большой величины, и при уменьшении его величины будет давать увеличение глубины положительной обратной связи и соответственно увеличение коэффи— циента усиления нходного дифферен— циального каскада 24, и вследствие этого уменьшение ошибки стабилизатора напряжения; при определенной величине резистора 7 регистрирующие ошибку измерительйые приборы зафиксируют ее отсутствие. Устройство работает на принципе регулирования по отклонению и поэтому в режиме инвариантности все возмущения подавляются в полной мере, в частности 40 отсутствует пульсация и переходный процесс при скачках тока нагрузки и питающего выходного напряжения стабилизатора, Если входной дифференциальный каскад 24 термостабилизирован, то устройство обеспечивает инвариантное регулирование ко всем без исключения возмущениям, изменениям параметров, дрейфа и нелинейности элементов схемы: регулирующего элемента 1, выходного каскада блока 2 управления. Если еще более увеличить глубину положительной обратной связи уменьшив величину резистора 7, то устройство будет работать в режиме перекомпенсации, т.е. отрицательной ошибки к любому нозмущению, при этом устойчивость 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 or 65 раничена устоичивостью и динамикои.

Если ввести в схему (н период настроики) резистор 13 в виде потенцио— метра, движок которого соединен с согласующим каскадом и установить резистор 7 в виде переменного сопротивления достаточно большой величины, то перемещение движка потенциометра вверх от шины "минус", при уменьшении величины сопротивления резистора 7, вызовет увеличение положительной обратной связи (IlOC) по обоим каналам и соответственно общеи глу— бины ПОС, что приведет к уменьшению ошибки стабилизатора напряжения.При определенном. положении движка потенциометра и величине резистора 7 регистрирующие ошибку измерительные приборы зафиксируют ее отсутствие; в этом состоянии схема устройства полностью подавляет возмущения, кроме дреифа дифференциального каскада 24 и приводимых к нему возмущающих факторов, которые подавляются полностью схемои устройства только при определенном соотношении глубины ПОС по обоим каналам. Ниже приводится описание работы устройства с помощью его математической модели в ниде структурной схемы, (фиг.3), где К вЂ” коэффициент передачи первым выходом и первым входом входного дифференциального каскада (ВДК);

K — коэффициент передачи между вторым выходом и вторым нходом ВДК;

К вЂ” коэффициент передачи между

-,.åðâûì выходом и вторым входом ВДК; с(— коэффициент передачи сигнала по первому каналу ПОС (между вторым входом и первым выходом ВДК), с — коэффициент передачи сигнала по второму каналу ПОС (между нторым входом и вторым выходом ВДК);

W — передаточная функция регули4 рующего элемента, выходного каскада усилителя, эмиттерного (истоконого) повторителя напряжения;

Ы вЂ” передаточная функция для объекта регулирования, включая резонансные контуры; передаточная функция делителя выходного напряжения;

U — напряжение источника эталонного напряжения;

U — выходная координата (напряН жение на нагрузке);

Ез= f+ (T,U„), 1 где е,е,е — приведенная ко входу соответственно каждогo 7.ранэистора

838673 (д) (5

3,4 и согласующего каскада 26 .величина напряжения, смещающая положение покоя выходной координаты .устройства вследствие изменения температуры Т окружающей среды и других факторов,в частности, е,е,e> — приведенный ко входу дрейф соответственно транзисторов 3,4 и каскада 26. Дрейф и приводимые к нему возмущения полностью подавляются, если глубина ПОС каждого канала равна выражениям г-(Е.„/Е, К /К«)(4/ г /" ) (Ä)

<+ (eq/e, i/к,) (

"а. (+(ез/е, 4/K,) Если, например, в заданном температурном интервале е,,е,е изменяют ся, но при этом е — COfl S t (3) е, = ез

СОПЬС (4) е, У то температурный дреиф схемы подавляется полностью. Условие (4) является несущественным, так как транзистор согласующего каскада 26 слабо 30 влияет на дреиф устройства, что видно из (1) и (2). Из последних видно,что

d1K1ФД2ка 4 (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 d k предназначен для компенсации несовершенства пары транзисторов 3,4, если

К вЂ” P

В к

"« тогда о К =О.

Из схемы (фиг.3) видно, что она . 4 работает на принципе регулирования по отклонению и поэтому при точной настройке ее в соответствии с (1) и (2) она обеспечивает абсолютно инвариантное регулирование ко всем без исключения возмущениям. Полученныи результат достигается эффектом бесконечного усиления с помощью .двух каналов положительнои обратнои связи, когда глубина ПОС каждого канала равна (1) и (2).

Технико-экономическии эффект предложенного изобретения состоит в том, что создана схема стабилизатора напряжения с инвариантным регулированием выходнои координаты при воздействии на него возмущений, при этом достигнутое качество реализуется простыми техническими средствами.

Формула изобретения

1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующии элемент, по цепи управления соединенный с выходом блока управления, входнои каскад которого выполнен по дифференциальной схелle, один вход которои соединен с источником эталонного напряжения, другои — c 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 и делителем выходного напряжения включен введенный резистор, а к другому выходу дифференциального усилителя подсоединен вход введенного согласующего каскада, выход которого соединен 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 резонансные контуры на основе конденсаторов различной емкости, Приоритет по п.2, 05.04.77.

Источники инрорл|ации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

t4 447696, кл. G 05 F 1/56, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 395823, кл. G 05 F 1/56, 1971.

838673

Риг 5

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4445/72

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4. Составитель В. Круглова

Редактор П. Коссеи Техред А. Бабинец Корректор O. Билак