Управляемый источник постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социапистическик

Республик ii) 943675 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву . (22)Заявлено 09.12.80 (21) 3213440/24-07 (5! )М. Кл.

G 05 F 1/56 с присоединением заявки М (23) П риоритет

3ЪоударстеекыВ кокктат

СССР оо авлам кза4ратеккк и отарыткй

Опубликовано 15.07.82 Бюллетень М26

Дата опубликования описания 15.07.82 (53) УДК 621,316. .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. С. Мальцев и В. Д. Шевченко л

4 .« .: «йс.

«

Ордена Ленина завод "Электроточприбор"

Ы ;= .«ОТт КА (7l) Заявитель (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам постоянного напряжения с регулируемым выходным напряжением.

Известны управляемые источники постоянного напряжения, содержащие источник опорного напряжения и управляемый резистивный делитель напряжения (1 j.

Недостатком таких источников является их сложность, что обусловлено необходимостью применения громоздкого и сложного управляемого резистивного делителя напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый источник посто" янного напряжения, содержащий последоват льно соединенные источник опорного напряжения, переключатель и сглаживающий фильтр, а также блок управ- >о ления, выход которого связан с управляющим входом переклрчателя (2 ).

Недостатком этого устройства является низкая точность формирования

2 выходного напряжения, что обусловлено влиянием выходного сопротивления источника опорного напряжения и сопротивления переключателя.

Целью изобретения является повышение точности формирования выходного напряжения управляемого источника постоянного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, . что управляемый источник постоянного напряжения, содержащий входные клеммы для подключения источника опорного напряжения, переключатель, входы которого соединены с входными клеммами, а выход - с входом сглаживающего фильтра, выход которого является выходом управляемого источника постоянного напряжения, а также блок управления, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, снабжен дополнительным переключателем, повторителем напряжения, усилителем с звеном отрицательной обратной связи и резистором, причем входы до943675 полнительного переключателя соединены с соответствующими входами основного переключателя, управляющий вход, дополнительного переключателя соединен с управляющим входом основного переключателя, выход дополнительного переключателя соединен с входом усилителя, выход которого через резистор соединен со входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напряжения соединен со звеном отрицательной обратной связи усилителя.

На чертеже показана функциональная схема управляемого источника постоянного напряжения.

Управляемый источник постоянного напряжения содержит клеммы 1 и 2 для подключения источника опорного напряжения Иоп, переключатели 3 и 4, сглаживающий фильтр 5, повторитель напряжения 6, усилитель 7, блок управления 8, резисторы 9-11, клеммы

12 и 13, служащие выходом устройства.

Клемма 1 соединена с первыми входами переключателей 3 .и 4, клемма 2 со вторыми входами переключателей 3 и 4. Выход переключателя 3 соединен со входом фильтра 5, выход которого соединен с выходными клеммами 12 и

13. Выход блока управления 8 соединен с управляющими входами переключателей 3 и 4. Выход переключателя 4 соединен с неинвертирующим входом усилителя 7, выход которого через резистор 9 соединен с точкой соединения выхода переключателя 3 со входом фильтра 5, а через резистор 10с инаертирующим входом усилителя 7.

Вход повторителя напряжения 6 соединен с конденсатором фильтра 5 (с вы-ходной клеммой 12), а выход повторителя 6 соединен с одним из выводов резистора 11, второй вывод которого связан с точкой соединения резистора

10 с инвертирующим входом усилителя

7. Делитель напряжения, образованный резисторами 11 и 10, выполняет функции звена отрицательной обратной связи и усилителя 7. Переключатели 3 и

4 могут быть выполнены на МОП-транзисторах, фильтр 5 может быть выполнен в виде пассивного или активного RC-фильтра. Повторитель напряжения 6 может быть выполнен на основе усилителя с каналом "модулятордемодулятор" (МДМ) по стандартной схеме, в качестве усилителя 7 может быть использован быстродействующий т.и

8ых оп 1 де {-!вых 1 оп напряжение на выходе (клем мы 12 и 13); значение напряжения опорного источника на клеммах 1 и 2; длительность импульсов напряжения, вырабатываемого блоком управления 8; частота импульсов блока управления 8.

40 /т—

Одновременно напряжение Поп с клемм 1 и 2 через переключатель 4 поступает на неинвертирующий вход усилителя 7 и после усиления в К раз с выхода этого усилителя через резистор 9 поступает на выход переключателя 3, компенсируя тем самым падение напряжения на переключателе 3, вызванное протеканием тока I через переключатель 3. После окончания импульса, формируемого блоком управления 8„ переключатели 3 и 4 переключаются в положение д, и сигналы на их входах становятся равными нулю, после чего цикл работы ключей повторяется. усилитель с параллельным и МДМ-каналами, выполненный по стандартной схеме. резисторы 9-11 могут быть использованы типа Hp){ Блок управления 8 представляет собой генератор импульсов постоянной частоты и регулируемой длительности и может быть выполнен по известной схеме.

Устройство работает следующим об10 разом. !

К клеммам 1 и 2 подключается источник опорного напряжения постоянного тока. Блок управления 8 вырабатывает импульсы напряжения постоянной частоты, длительность которых определяется органами управления блока 8..

Эти импульсы поступают на управляющие входы переключателей 3 и 4. Во время действия импульса переключатели 3 и 4

20 синхронно переключаются в положение ц, а во время паузы между импульсами — в положение д . Напряжение опорного источника с клемм 1 и 2 через переключатель 3 поступает на вход сглаживающего фильтра 5, на выходе которого формируется напряжение постоянного тока, уровень которого определяется выражением

5 943675

Ток с I>, создаваемый источником опорного напряжения, равен и

Ь Вых

> Кф (Uo» = Ъь>>() R

Кф

35 2. Us Uo»

К(1вп 1Вь>х) так как при ? о» Эь>х то

9 откуда

К = —.

Кф

Формула изобретения где U — напряжение в точке 4 (на е входе фильтра 5);

U, — напряжение на выходе фильтрь>х ра 5;

R — значение сопротивления в цепи фильтра 5.

Так как ко входам усилителя 7 приложены напряжения 13О>>и Ug>,>< (через повторитель напряжения 6 и резистор 11), то ток I, создаваемый усилителем 7, равен где К вЂ” значение коэффициента усиления усилителя 7, определяемое величинами резисторов 25 сопротивлений 10 и ll;

R — значение сопротивления передачи усилителя 7, при котором выполняется условие

1„

В Вь>х (О» еыХ) Ъ

Сяедовательно, выбрав значение коэффициента передачи усилителя 7 по формуле (1), можно обеспечить вы50 полнение условия I = I при котором ток через переключатель 3 не протекает. При этом на переключателе 3 отсутствует падение напряжения, несмотря на наличие сопротивления этого переключателя в открытом состоянии, SS

Собственное остаточное напряжение

MOll-ключей весьма мало и составляет единицы микровольт. б

В неустановившихся режимах (при эменениях сигналов управления, вырабатываемых блоком 8), когда выходное напряжение фильтра 5 имеет как постоянную, так и переменную составляющие; ток I также имеет переменную и постоянную составляющие. Однако наличие связи выхода фильтра 5 через повторитель напряжения 6 со звеном отрицательной обратной связи. усилителя 7 позволяет обеспечить точно такое же изменение тока 1, т. е. как в статическом, так и в динамическом состоянии выполняется равенство 1.1 = I<.

Изменение выходного напряжения ис». точника производится блоком управления

8 путем изменения длительности импульсов, поступающих на управляющие входы переключателей 3 и 4.

Преимущества предложенного устройства по сравнению с известным состоят в следующем.

Величина выходного сопротивления источника опорного напряжения обычно лежит в пределах 0,1-1,0 кОм., Ключи на MOll-транзисторах обычно имеют сопротивление в открытом состоянии порядка 50 Ом с разбросом 203. В этих условиях применение в схеме известного устройства сглаживающего фильтра с величиной сопротивления 10 Ом приводит к погрешности формирования выходного напряжения порядка 14 за счет неидентичности сопротивлений в цепях заряда и разряда фильтра. Попытки уменьшить влияние внутреннего сопротивления опорного источника и сопротивления ключей путем введения повторителя напряжения на выходе опорного источника или на входе сглаживающего фильтра приводят к погрешности формирования выходного напряжения как за счет статических погреш, ностей повторителя напряжения, так и за счет динамических погрешностей.

В предложенной схеме в тех же самых условиях, применяя резисторы типа

ИРХ> можно обеспечить равенство тока

Iy току I с погрешностью 0,02, что обеспечивает погрешность формирования выходного напряжения порядка

Управляемый источник постоянного напряжения, содержащий входные клем7

943675 мы для подключения источника опорно=

ro напряжения, переключатель, входы которого соединены с входными клеммами, а выход — с входом сглаживающего фильтра, выход которого является выходом управляемого источника постоянного напряжения, а также блок управления, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования выходного напряжения, он снабжен дополнительным переключателем, повторителем напряжения, усилителем с звеном отрицательной обратной связи и резистором, причем входы дополнительного переключателя соединены с соответствующими входами основного переключателя, управляющий вход дополнительного переключателя обьединен с управляющим входом основного переключателя, выход дополнительного переключателя соединен с входом усилителя, выход которого через резистор соединен с входом сглаживающего фильтра, выход которого через повторитель напряжения соединен с звеном отрицательной обратной связи усилителя. о Источники информации, принятые ео внимание при экспертизе

1. Безикович А. Я. и др. Автоматизация проверки электроизмерительных приборов. Л., "Энергия", 1976., с. 179 5 180, рис. 4-28.

2. Розенблат M. Г. Михайлов Г. Х., Источники калиброванных напряжений постоянного тока. М., "Энергия", 1976, с. 181-190, рис. 5-15.