Параметрический стабилизатор напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеееэ Советских

Сецкалкетееческкх

Реслублкк (и)983691 (61) Дополнительное к авт. свкд-ву(22) Заявлеио19.05;81 (21) 3290471/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опублкковано23.12.82. Бюллетень Юе47

Дата опубликования описания 23.12,82: (5!)М. Кл.

605 Г 3/18 авеударетюпвй кюмнтет

CCCP не деаи наебретеннй н втарытнй (53) УДК 621.316. .722.1 (088.$}

Г. И. Зайдман и М. С. Ройтман

/ (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт электр. при Томском ордена Октябрьской Революц

Трудового Красного Знамени политехничес им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехни-. ке и может быть использовано в целях питания различной радиоэлектронной àïïàра туры.

Известен параметрический стабилизатор напряжения, содержащий балластный резистор, одним выводом соединенный с входной клеммой, а другим — co стабилизирующим элементом, образцовый резистор и дифференциальный усилитель (11..

Наиболее близким решением к изобретению является параметрический стабилизатор напряжения, содержащий балластный резистор, одним выводом под15 ключеннътй к входной клемме, а другим— к одному из втяводов стабилизирующего элемента, дифференциальный усилитель напряжения, к общему выводу . которого подключен одним своим выво- го дом образцовый резистор, другой вывод которого соединен с его неинвертирующим входом, причем инвертируюший вход дифференциального усилителя подсоединен к выходу резистивного делителя напряжения, вход которого включен между выходом дифференциального усилителя и его общим выводом, и выходную клемму 1 2)

Недостатком известных устройств явля-. ется низкая точность калибровки уровня выходного напряжения.

11ель изобретения — повышение точности калибровки уровня выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в параметрическом стабилизаторе напряжения.выходная клемма подсоединена к общей точке соединения балластного резисто ра и первого вывода стабилизирующего элемента, второй вывод которого подключен к общей точке соединения неинвертирующего входа дифференциального усилигеля напряжения и второго вывода образцового резистора, при этом выход дифференциального усилителя напряжения подсоединен к общей шине.

На чертеже приведена схема параметрического стабилизатора напряжения. 4 7S () 3 3g (5) Ю

Протекающий через образцовый ре,.зистор 6 ток 7 создает пвдение напри«.

3ф жения 0» равное

7Р6, (4) г где К6 — сопротивление образцового резистора 6.

Падение напряжения на динамических

3$ сопротивлениях ствбилитронов 5 обозначим через 01, т.е. АЪ где Кс — суммарное динамическое сопротивление стабилитронов 5.

На неинвертируюший вход дифференциального усилителя 7 напряжения напряжение подается с образцового резистора 6.

При этом дифференциальный электронный

4$ усилитель 7 напряжения поворачивает вектор напряжения 0< на 180 .

Пусть сопротивление образцового резистора 6 равно суммарному динамическому сопротивлению последовательно сое.$0 диненных стабилитронов 5, т.е. К =Й6.

Тогда выходной уровень напряжения параметрического стабилизатора напряжения не зависит от динамического сопротивления стабилнтронов 5, если суммар$ .ное падение напряжения íà RQ и К6 равно выходному напряжению дифференциального усилителя 7 напряжения, r.e.

Oleum.=Кu», (6) где 7» - ток, протекающий через нагрузку 4;

73 - ток, протекающий через стаби литрон 5.

3 AS

Параметрический стабилизатор напряжения содержит входную клемму 1, балластный резистор 2, выходную клемму 3, нагрузку 4, стабилизирующий элемент на последовательно соединенных ствбилитронах 5, образцовый резистор 6, диф- . ференциальный усилитель 7 напряЖения, общий вывод 8 дифференциального усилителя напряжения, делитель напряжения на резисторах 9 и 10.

Входная клемма 1 параметрического стабилизатора напряжения подсоединена к первому выводу балластного резистора 2, à его второй вывод подсоединен к вьнсодной клемме 3 устройства, к которой подсоединена нагрузка 4. Кроме того, второй вывод балластного резисто+ ра 2 подсоединен к первому выводу последовательно соединенных стабилитронов

5. Второй вывод последовательно соединенных стабнлитронов 5 подключен к первому выводу образцового резистора

6 и к неинвертируюшему входу дифференциального усилйтеля 7. Второй вывод образцового резистора 6 подсоединен к общему выводу 8 дифференциального усилителя 7 напряжения. Между выходом дифференциального усилителя напряжения

7 и обшим,выводом" 8 включен резистивный делитель напряжения на резисторах 9 и

10.. Первый вывод резистора 9 подсоединен к общему выводу 8 дифференциального усилителя 7. Общая точка соедине- ййя резисторов 9 и l0 подсоединена к инвертируюшему входу дифференциального усилителя 7. Второй вывод резистора 10 подсоединен к выходу дифференциального усилителя 7 напряжения. В свою очередь, выход дифференциального усилителя напряжения подключен к обшей шине.

Параметрический стабилизатор напряжения работает следующим образом.

Пусть на входную шину 1 устройства подано постоянное или импульсное напряжение положительной полярности относительно обшей шины. Тогда входной,ток протекает в направлении от положительного вывода источника напряжения к его отрицательному выводу, т.е. У направлении через балластный резистор

2, разветвляясь на две составляющие

ММ

В свою очередь 3g можно представить как сумму трех составляющих токов

$ где J — составляюшай тока, протекак шая через неинвертирукеций вход дифференциального усилителя 7 напряжения;

15 3> — составляющая тока, протекаюшая через делитель напряжения на резисторах 9 и 10;

7 — составлякедая тока, протекающая через общий вывод 8.

1$ Составлякидая тока 3 протекает через выходные сопротивления источников напряжения - El, + Е2, затем через выходное сопротивление дифференциального усилителя 7 напряжения на о6

2в щую шину устройства. Составляющая тока Э значительно меньше 7<, т.е.

7 <с 7в, а также 74 значительно меньше Э, т.е. 74<с Э, что позволяет (2) переписать следующим образом

5 9836 где К вЂ” коэффициент усиления днфференциального электронного усилителя 7 напряжения относительно его общего вывода 8.

Из уравнения. (В) следует, что при S

О = 0 коэффициент усиления дифференциального усилителя 7 напряжения должен быть равен двум, т.е.

К=2 (7)

Условие (7) справедливо, если выход- и

-ное сопротивление дифференциального электронного усилителя напряжения значительно меньше образцового резистора

6.

В устройстве выходной уровень напря- жения дифференциального усилителя 7 не зависит or величины напряжения стабилизации используемого стабилитрона 5.

Уровень выходного напряжения диф- 2О ференциального усилителя 7 напряжения равен удвоенному значению падения напряжения на образцовом резисторе 6 за счет протекакицего гока стабилизации. Это и позволило расширить диапазон напряmews.

Данное техническое решение позволяет эффективно использовать в параметрических стабилизаторах напряжений микросхемы операционных усилнтелей, 30 обладающих малым динамическим диапазоном напряжений практически на любые выходные уровни напряжения параметри-" ческих стабялнэаторов.

Параметрический стабилизатор напряжения целесообразно использовать в качестве опорного источника во всех тех случаях, когда необходимо расширить дапаэон напряжения и повысить точность

91 6 калибровки уровня выходного напряженйя в рабочем диапазоне частот.

Формула изобретения

П араметрический стабнлнзатор напряжения, содержащий балластный резистор, одним выводом подключенный к входной клемме, а другим — к одному из выводов стабилиэирукщего элемента, дифференциальный усилитель напряжения, к общему выводу которого подключен одним своим выводом образцовый резистор, другой вывод которого соединен с его инвертируюшим входом, причем инвертирукиций вход дифференциального усилителя подсо единен к выходу реэистивного делителя напряження, вход которого включен между выходом дифференциального усилителя. и его общим выводом, и выходную клемму, о r л и ч а ю. m и и с я тем, что, с целью повышения точности калибровки уровня выходного напряжения, в нем выходная клемма подсоединена к обшей точке соединения балластного резистора и первого вывода стабилизирующего элемента, второй вывод которого подключен к общей точке соединения неинвертируюшего входа дифференциального усиля теля напряжения.и второго вывода образцового резистора, при этом выход дифферен-...

I циального усилителя напряжения йодсоединен к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Розенбпат М. Г., Михайлов Г. Х.

Источники калиброванных напряжений постоянного тока. М., "Энергия, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

% 849184, кл. 605 f- 3/02, 1979

Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9923/58 филиал ППП Пач ент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Чернышева

Редактор А. Шишкина Техред А.Бабинец Корректор Е. Рошко