Стабилизатор постоянного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулируквдий элемент, подключеннЕлй между соответствующими входным и выходным выводами , управляющий вход которого соеди- : ней с выход 1 первого дифференциаль .ного усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к выходу опорного источника напряжения, а инвертирунвдий вход подключен к выходу первого делителя напряжения, вход которого подсоединен к выходным выводам, причем первый вывод для подключения к источнику питания первого дифферен циального усилителя соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, в него введены второй дифференциальный усилитель и второй делитель напряжения, причем первый вывод для подключения к истрчнику питания второго дифференциального усилителя подсоединен к общей шине, а его второй вывод для подключения к источнику питания подсоединен к входному выводу, при этом.второй зивоя для подключения :к источнику питанияпервого диффереН (Л циального усилителя соединен с выходом второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходному выводу, а инвертирукиций вход - к выходу вто- & рого делителя напряжения, входные клеммы которого подсоединены к выходу второго дифференциального усилителя и к общей шине соответственно . .

23 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ,ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ш

ЗШ:G 05 1.:56 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21 ) 3405984/24-07 (22) 09.03.82 (46 ) 07.08.83. Бюл.929 (72 ) Г.И. Зайдман (71) Научно-исследовательский инсти-. тут электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции . и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.N.Kèрова (53) 621.316.722.1(088.8) (56 ) 1. Роэенблат И.Г. и др. Источники калиброванных напряжений постоянного тока. И., "Энергия", 1976, с;157 рис.5-3..

2. Транзисторные стабилиэаторы напряжения." М., "Энергия", 1980, с.65,- рис.47. (54 )(57 ) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулирующий элемент, подключенный между соответствующими входным и выходным выводами, управляющий вход которого соеди- нен с выходом первого дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к выходу опорного источника напряжения, а инвертирующий вход подключен к выходу перваго делителя напряжения, вход которого подсоединен к выходным вь1водам, причем первый вывод для подключения к источнику питания первого дифферен. циального усилителя соединен с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, в него введены второй дифференциальный усилитель и второй делитель напряжения, причем первый вывод для подключения к источнику питания второго дифференциального усилителя подсоединен к общей, шине, а его второй вывод для подключения к источнику питания подсоединен к входному выводу, при этом. второй вывод для подключения к источнику питания первого дифферен. циального усилителя соединен с выходом второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходному выводу, а инвертирующий вход - к выходу второго делителя напряжения, входные клеммы которого подсоединены к выходу второго дифференциального усилителя и к общей шине соответственно.

1034023

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных источниках постоянно. го напряжения.

Известен компенсационный стаби-, лизатор постоянного напряжения последовательного типа Г1 1.

Данное устройство характеризуется значительной нестабильностью выходного напряжения, обусловленной главным образом двумя составляющими.

Первая составляющая нестабильности выходного напряжения стабилизатора обусловлена нестабильностью двухкаскадного параметрического стабилизатора напряжения, используемого в качестве опорного источника, из-за. низкого коэффициента стабилизации.

Вторая составляющая нестабильности выходного напряжания вызвана нестабильностью напряжения питания микросхемы операционного усилителя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство которое содержит опорный источник напряжения на базе

Параметрического стабилизатора.

Основной стабилизатор напряжения выполнен на регулирующем элементе, операционном усилителе МС1 делителе напряжения Р; В стабилизаторе напряжения вход опорного источника на основе параметрического стабилизатора подключен к его выходной шине.

Благодаря этому общий коэффициент стабилизации К равен произведению коэффициентов стабилизации осноВного К „„ и опорного К т-, т.е.

K К „, что существенно боль., ше коэффициента стабилизации двухступенчатого параметрического ста» билизатора. fgj, Подача напряжения питания на мик-. росхему операционного усилителя МС1 . от параметрического стабилизатора на диодах Д 1- Д 2 в силу низкого коэффициента стабилизации приводит к существенным вариациям напряжения, что увеличивает нестабильность выходного напряжения стабилизатора постоянного напряжения.

Цель изобретения - повышение стабильности выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, подключенный между соответствующими входным и выходным выводами, управляющий вход которого соединен с выходом первого дифферен циального усилителя, неинвертирующий вход которого подсоединен к выходу опорного источника напряжения, а инвертирующий вход подключен к выходу первого делителя напряжения, вход которого подсоединен к выходным выводам„ причем первый вывод для подключения к источнику питания первого дифференциального усилителя соединен с общей шиной, введены второй диФференциальный усилитель и второй делитель напряжения, причем первый вывод для подключения к источнику питания второго -дифференциального усилителя подсбединен к общей шине, а его второй вывод для подключения к источнику питания подсоединен к входному выводу, при этом второй вы-. вод для подключения к источнику пи10 тания первого дифференциального усилителя соединен с выходом второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходному выводу, а инвертирую15 щий вход — к выходу второго делителя напряжения, входные клеммы которого подсоединены к выходу второго дифференциального усилителя и к общей шине соответственно.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

Входной вывод 1 стабилизатора постоянного напряжения подсоединен к первому выводу регулирующего эле 5 мента 2. Второй вывод регулирующего элемента подсоединен к выходному выво. ду 3 устройства. Управляющий вход регулирующего элемента 2 подключен к вы ходу дифференциального усилителя 4.

его йеинвертирующий вход подключен к общей точке соединения балластного резистора 5 и стабилитрона 6, образующие параметрический стабилизатор напряжения. При этом второй вывод ста» билитрона 6 подключен к общей шине устройства, а второй вывод резистора

5 подсоединен к выходному выводу стабилизатрра постоянного напряжения.

Инвертирующий вход дифференциального усилителя 4 подключен к выходу резис40 тивного делителя 7 напряжения, входные клеммы которого подсоединены к выходному выводу и общей шине стабилизатора постоянного напряжения.

Первый вывод для подключения к ис45 точнику питания дифференциального усилителя 4 подсоединен к общей шине устройства. Дополнительно введены в узел 8 дифференциальный усилитель

9 и делитель напряжения на резисторах 10 и 11 и обведены пунктиром.

В нем неинвертирующий вход дифференциального усилителя 9 подсоединен к выходному выводу стабилизатора постоянного напряжения. Вход делителя напряжения на резисторах 10 и 11 включен между общей шиной устройства и выходом дифференциального усилителя 9. Инвертирующий вход дифференциального усилителя 9 напряжения подсоединен к выходу резистивного делителя напряжения, т.е. к общей точке соединения резисторов

10 и 11. Первый вывод для подключения к источнику питани я дифференци ального усилителя 9 подсоединен к общей шине стабилизатора постоянно1034023 го напряжения. Второй вывод для подключения к источнику напряжения итания дифференциального усилителя

4 напряжения подсоединен к выходу дифференциального усилителя 9 напряжения.

В качестве дифференциальных уси- лителей 4 и 9 следует использовать микросхемы, операционных усилителей.

Стабилизатор постоянного напря- . жения работает следующим образом.

При подаче напряжения на входной вывод 1 стабилизатора входной ток протекает по .двум путям.

Первая составляющая тока Звх протекает через регулирукю ий элемент 2 по направлению к выходной шине 3 стабилизатора напряжения.

Вторая составляющая тока Эвк протекает через второй вывод для подключения источника питания дифференциального усилителя 9 в свою очередь, разветвляясь на две составляющие ок вкз 3вх

Составляющая тока Эвх протех.з кает через первый вывод для подключения источника питания дифференциального усилителя 9 напряжения к общей шине стабилизатора напряжения.

Составляющая тока Звх протекает через выходное сопротивление дифференциального усилителя 9 в свою очередь, разветвляясь на две составляющие токов . У „ ., Зв„, Составляющая тока Э зх протекает через делитель напряжения на резисторах 10 и 11 к общей шине устройства. Составляющая тока протекает в направлении к второму выводу для подключения источника питания дифференциального усилителя

4. Благодаря этому записывается по. напряжению питания дифференциальный усилитель 4, который приобретает усилительные свойства. С этого момента начинается быстрый рост выходного уровня напряжения стабилизатора.

По,завершении длительности переходного процесса напряжение на выходной,шине стабилизатора достигает установившегося значения.

Коэффициент усиления дифференциаль ного усилителя 9 определяется соотношением р

1а

К=1+ — R g . (1)

"11 где Р„- сопротивление резистора 10, R„„сопротивление резистора 11.

При использовании в качестве диф. ференциальных усилителей 4 и 9 микросхем операционных усилителей вели чина тока через делитель напряжения иа резисторах Е 10 и R11 выбирается равной С0,3-0,5 ) ма.

В качестве дифференциального усилителя 9 напряжения следует выбирать микросхему операционного усилителя с большим коэффициентом использования напряжения питания, т.е.

5 Ц °

Я = . т (27

1 гдеО » максимальное значение выходВЬЮ ного напряжения микросхемы

10 операционного усилителя 9 на пряжения.

Е1 - напряжение одного источника напряжения питания микросхемы операционного усилителя 9.

Применение микросхем операционных усилителей с большим значением у позволяет уменьшить уровень напряже« ния на регулирующем элементе 2.

Минимальная величина напряжения на регулирующем элементе определяется иэ соотношения

u -u +U

2 мин к,ю,мин вк.мйк где 0„- минимальное напряжение

КЭ. Мки между коллектором и эмиттером транзистора регулирующего элемента 2, при котором его работа не заходит в обдасть на30 сыщения.

Для мощных транзисторов, которые используются в качестве регулирующего элементами„ м„„1-3 В.

Оз„ „„ - допустимое отклонение

35 " при уменьшении входного напряжения стабилизатора с учетом уровня пульсаций.

Минимальное значение напряжения

40 И„,„„которое необходимо обеспечить для фуйкционирования микросхем операционных усилителей 4 и 9 равно и мин, мик Глин мйк д

:где Ом„м — минимальное значение напряжения питания второго вывода микросхемы операционного усилителя

50 . у - коэффициент использова-. ния напряжения питания микросхемы операционнбго усилителя 9.

Максимальное значение КПД стабилизатора напряжения достигается при . равенстве минимального напряжения

-!на регулирующем sxeMeBTe 32мик. ,минимальному значению напряженйя U „g, которое необходимо для функциониро60 вания операцнонных усилителей 4 и ,9,т.е.

Ц. =U

2 мим.

1034023

Составитель С. Чернышева

Редактор Н. Ковалева Техред Т.Фанта, Корректор А; Ильин

Заказ 5625/51 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4