Регулируемый стабилизированный источник постоянного напряжения

 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулируемый компенсационный интегральный стабилизатор напряжения , к вьЬсоду которого подключен регулируемый резистивный делитель напряжения , и дополнительный источник тока постоянного напряжения, включенный встречно-последовательно с указанным интегральным стабилизатором и сво бодным выводом, соединенный с общей земляной шиной, отличающийс я тем, что, с целью повышения разрешающей способности установки малых дисперсных уровней, повышения стабильности и улучшения массогабаритных . характеристик источника без снижения его быстродействия, в верхнее плечо регулируемого резистивного делителя напряжения параллельно с,резистором между выходом интегрального стабилизатора , являющимся выходом источника, и его входом управления п-канал введенного МДП-транзистора, затвор которого подключен к выходу введенного суммирукщего усилителя, неинвентнрующий вход которого подключен к выходу источника и к введенному источнику опорных программируемых напряжений, а инвертирующий вход соединен с общей земляной шиной.

СОоз СОВетсних

РеспуБлин зщ G05 F1 56 госуди стеенный комитет ссс1 по делдм изоБР -тений и оаа ыт1Ф (21) 3527511/24 07 (22) 29.12.82 (46} 23.12. 84. Бюл. У 47 (72) В. И. Домеников и А. А. Попов (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Домеников В. И. и Казанский Л. М. Стабилизированные источники электропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры, Л., "Судостроение", 1971, с. 278-285.

2. Полякин К. П. Интегральныестабилизаторы напряжения, М., "Энергия", 1979, с. 153, рис. 6-10. (54}(57) РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТАВИЛИЗИРОВАН Н 1И ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулируемый компенсационный интегральный стабилизатор напряжения, к выходу которого подключен регулируемый резистивный делитель напряжения,-и дополнительный источник тока постоянного напряжения, включенный встречно-последовательно с указан„.Я0„„1130841 А ным интегральным стабилизатором и сво бодным выводом, соединенный с общей земляной шиной, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения разрешающей способности установки малых дисперсных уровней, повышения стабильности и улучшения массогабаритных . характеристик источника беэ снижения его быстродействия, в верхнее плечо регулируемого резистивного делителя . напряжения параллельно с.резистором между выходом интегрального стабили" затора, являющимся выходом источника, и его входом управления и-канал введенного МДП-транзистора; затвор которого подключен к выходу введенного g суммирующего усилителя, неинвенти- - ® рующий вход которого подключен к выходу источника и к введенному источнику опорных программируемых напряжений, а инвертирующий вход соединен с общей земляной шиной.

1 1130

Изобретение относится к электротехнике и автоматизированной контрольно- измерительной технике, в частности к программируемым вторичным источникам электропитания.

Известен программируемый источник, состоящий из блока управления, пре" образователя код — аналог или цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и стабилизатора напряжения. В схеме

10 этого источника Иапряжения на транзисторном регулирующем органе установ. ка выходного напряжения стабилизатора осуществляется резистивным методом, основанным на дискретном

ll5 изменении сопротивления делителя обратной связи, при этом используется

1 матричный набор резисторов fI) . Однако такая схема программирования напряжения имеет несколько недостатков: 20 погрешность значений сопротивлений, допущенная при подборе резисторов матричного набора, отражается на снижении линейности регулирования характеристики и на точности установки дискретных уровней, при сравнительно, небольшом коэффициенте стабилизации и при значительных внешних воздействиях, таких как колебания напряжения. сети, изменение температуры окружающей среды, сброс или наброс

30 нагрузки, точность установки выходных программируемых значений напряжения резко снижается, при значениях выходного напряжения, близких к нуле вым, когда коэффициент передачи по цепи делителя меньше 1, характер регулировочной характеристики резко отличается от линейного.

Кроме того, недостатком транзис- @ торных Программируемых стабилизато ров, построенных на дискретных элемен .тах, является . сложность и дорогостоимость.

Наиболее близким к изобретению является регулируемый стабилизирован-. ный источник постоянного напряжения, содержащий регулируемый компенсационный интегральный стабилизатор напряжения, к выходу которого подключен регулируемый резистивный делитель напряжения, и дополнительный источник гока постоянного напряже" ния, включенный встречно-последовательно с указанным интегральным 55 стабилизатором и свободным выводом, соединенный с общей земляной шиной

841

Известный источник имеет следующие недостатки: нестабильного выходного напряжения по току (K; 0,2-1,0X) не позволяет использовать известные варианты схем для построения програм-. мируемых стабилизаторов напряжения из-за невозможности точной установки дискретных значений выходного напряжения с заданным шагом дискретизации 5 Ubslx=l — 10 МВ; зависимость относительно изменения выходного напряжения от тока нагрузки вносит значительную погрешность в линейность выходной регулировочной характеристики стабилизатора напряжения, что не позволяет использовать получение линейной характеристики программирования в широком диапазоне.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности установки малых дискретных уровней, повышение стабильности и улучшение массбгабаритных характеристик источника без снижения его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом стабилизированном источнике постоянного напряжения, содержащем регулируемый компенсационный стабилизатор постоянного напряжения, к выходу которого подключен регулируемый резистивный делитель напряжения, и дополнительный источник тока постоянного напряжения, включенный встречно-последовательно с указанным интегральным стабилизато ром и свободным выводам соединенный с общей шиной, в верхнее плечо регулируемого резйстивного делителя напряжения параллельно с резистором между выходом интегрального стабилизатОра яВляющимся ВыхОдОм источника и его входом управления включен иканал введенного RADII-транзистора, затвор которого подключен к выходу

Введенного суммирующего усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника и к введенному источнику опорных программируемых напряжений, а инвертирующий вход соединен с общей земляной шиной.

На чертеже представлена функциоиаль. ная схема регулируемого источника.

Вход регулируемого компенсационного интегрального стабИ тизатора 1 под= ключен к положительному полюсу источника выпрямленного напряжения; а отрицательный полюс последнего подключен к земляной шине стабилизатора.

В цепи обратной связи источника к

3 113 общему выводу интегрального стабилизатора 1 отрицательным полюсом подклю чен дополнительный источник 2 тока постоянного напряжения, положительный полюс которого подключен к земляной шине. Между выходом интегрального стабилизатора 1 и его общим выводом к входу управления средней точкой подключен управляемый делитель 3 обратной связи. Последний состоит из нижнего плеча, в которое включен резистор 4, и верхнего плеча, состав. ленного из параллельно соединенных резистора 5 и и-канала МДП-транзистора 6. Затвор транзистора 6 подключен к выходу суммирующего усилителя 7, состоящего из операционного усилителя 8, в цепи отрицательной обратной связи которого включены резисторы 9 и 10 и конденсатор 11. Неинвертирующий вход операционного усилителя 8 через резисторы 12 и 13 подключен соответственно к выходу источника, к которому подключен положительный полюс нагрузки 14, и к выходу источника 15 опорных программируемых напряжений. Отрицательный полюс нагрузки 14 подключен к общей земляной шине. Нсточник 15 состоит из ЦАП и платы сопряжения с ЭВМ, он имеет информационный вход, на который подается цифровая информация от ЭВМ, Регулируемый стабилизированный источник постоянного напряжения работает следующим образом.

Выпрямленное напряжение поступает на вход интегрального стабилизатора

1 с выхода которого снимается ста) билизированное напряжение.

Напряжение на выходе интегрального стабилизатора зависит от соотношения величин проводимостей верхнего и нижнего плечей делителя обратной связи. Проводимость нижнего плеча постоянна и выбирается на основе известных рекомендаций, относящихся к оптимальной величине тока делителя.

Проводимость верхнего плеча управляется и может изменяться от максимальной величины, для случая1 когда и-канал МДП-транзистора 6 полностью открыт, до минимальной, когда МДПтранзистор 6 закрыт.

Применение MPJI-транзисторов позволит иметь широкий динамический диапазон изменения сопротивления сток-исток, а также МД -транзисторы имеют очень малые входные токи, поэтому исключается влияние

0841 4 тока затвора на ток делителя в цепи отрицательной обратной связи, с которым он суммируется.

Таким образом, соотношение плеч делителя 3 может изменяться в опре5 деленных пределах в зависимости от величины напряжения, приложенного к затвору МДП-транзисторов.

При изменении этого соотношения выходное напряжение интегрального стабилизатора будет изменяться в ,определенных пределах. Верхний предел ограничен величиной сопротивления резистора S. Нижний предел опре15 деляется значением напряжения маломощного дополнительного источника 2 тока постоянного напряжения. При напряжении этого источника равного

ЗВ, диапазон изменения выходного напряжения начинается от нулевых

20 значений напряжения.

Управление источником происходит следующим образом.

Цифровой код программы управления

25 от ЭВМ поступает на вход источника

15 опорных программируемых напряжений. На выходе ЦАП этого источника получается аналоговое значение задан. ного программой напряжения, равное численному значению кода и отрица30 тельное значение по знаку, которое подается на инвертирующий вход операционного усилителя 8. На другой неинвертирующии вход подается напряЭ жение с положительного полюса нагрузки 14. Суммирующий-усилитель осуществляет сложение входных значений, которые обратны по знаку в масштабе 1:1, и усиливает результат суммирования. Резисторы 12 и 13 подбира40 ются одинакового значения, усиление усилителя регулируется резистором 9.

Параллельно потенциометру включена корректирующая емкость 11, которая определяет длительность фронтов

45 переходного процесса и его характер.

Входные проводимости инвертирукг щего и неинвертирующего входов операционного усилителя 8 приравниваются путем регулировки резистора

50 10. Это снижает температурный дрейф разности входных токов операционного усилителя 8. Выход суммирующего усилителя 7 подключен к затвору МДП-тран зистора 6. Таким образом, сигнал рас55 согласования или результат суммирования, усиленный и скорректированный через затвор МДП-транзистора 6, управляет проводимостью и-канала

Составитель С. Ситко

Редактор В. Иванова Техред Т.Фанта

Корректор H. Эрдейи

Заказ 9609/34, Тираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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

Э 11308 таким образом, что на положительном полюсе нагрузки 14 установится напряжение с определенной степенью точности, равное абсолютной величине напряжения на выходе ЦАП источника 5

15 опорных программируемых напряжений и обратное по знаку.

Точность регулировки зависит от . точности выполнения операции суммирования и прямо пропорциональна козф". >б фициенту усиления суммирующего усилителя 7 и крутизне упрзвляющей вольт-амперной характеристики ИД1 транзистора- 6.

Таким образом, благодаря ведению дополнительного контура автоматического регулирования с глубокой отрицательной обратной связью, состоящего из суммирующего усилителя и

МДП-транзистора, удается получить дискретность регулируемого напряжения с шагом 1 " 10 MB значительно снижается зависимость выходного напряжения от различных возникающих воздействий, T,å. значительно уменьшается дрейф выходного напряжения и повышается стабильность; появляется возможность выполнения всех функциональных узлов на микросхемах и на основе предлагаемого устройства возможно построение малогабари ".ного программируемого источника с управлением от 3BN с повышенной стабильно. стью и надежностью.

Предлагаемую схему можно распространить практически на все интеграль ные стабилизаторы с регулируемым выходом для получения прецизионных программируемых источников.