Регулируемый стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

СдЭ

о

00 « 1 Изобретение относится к электротехнике и автоматизированной контрольно-измерительной технике, в час ности к программируемым вторичным источникам электропитания. Известен программируемый источни состоящий из блока управления, преобразователя код - аналог или цифро аналогового преобразователя (ЦАП) и стабилизатора напряжения. В схеме этого источника Напряжения на транзисторном регулирующем органе устан ка выходного напряжения стабилизатора осуществляется резистивным методом, основаннь1м на дискретном изменении сопротивления делителя об ратной связи, при зтом используется матричный набор резисторов ij , Одн ко такая схема программирования напряжения имеет несколько недостатко погрешность значений сопротивлений, допущенная при подборе резисторов матричного набора, отражается на сн жении линейности регулирования характеристики и на точности установк дискретных уровней, при сравнительн небольшом коэффициенте стабилизации и при значительных внешних воздействиях, таких как колебания напряжения сети, изменение температуры окружающей среды, сброс или наброс нагрузки, точность установки выходных программируемых значений напряжения резко снижается, при значения выходного напряжения,,близких к нул вым, когда коэффициейт передачи по цепи делителя меньше 1, характер регулировочной характеристики резко отличается от линейного. Кроме того, недостатком транзисторных программируемых стабилизаторов, построенных на дискретных элем .тах, является . сложность и дорог стоимость. Наиболее близким к изобретению является регулируемый стабилизирова ный источник постоянного напряжения содержащий регулируемый компенсационный интегральный стабилизатор напряжения, к выходу которого подключен регулируемый резистивный делитель напряженияJ и дополнительный источник тока постоянного напряже™ НИН, включенный встречно-последовательно с указанным интегральным стабилизатором и свободным выводомв соединенный с Ьбщей земляной шиной 412 Известный источник имеет следующие недостатки: нестабильного выходного напряжения по току (, 2-1,0%) 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, uU|j,j,j 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, повы шение стабильности и улучшение массЬгабаритных характеристик источника без 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 стабилизатором и свободным выводом соединенный с общей шиной, в верхнее плечо регулируемого резйстивного делителя напряжения паралл;ельно с резистором между выходом интегрального стабипизатора, являющимся выходом источника, и его входом управления включен пканал введенного МДП-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 функциональная схема регулируемого источника. Вход регзлируемого компенсационного интегрального стабйпизатора 1 под ключей к положительному полюсу источника выпрямленного напряжения, а отрицательный полюс последнего подключен к земляной шине стабилизатора. 3 цепи обратной связи источника к J . n общему выводу интегрального стабилизатора 1 отрицательным полюсом подкл чен дополнительный источник 2 тока пocтo ннoгo напряжения, положительны полюс которого подключен к земляной шине. Между выходом интегрального стабилизатора I 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 п-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. Источник 15 состоит из ЦАП и платы сопряжения с ЭВМ, он имеет ин формационный вход, на который подает ся цифровая информация от ЭВМ. Рег:улируемый стабилизированный источник постоянного напряжения рабо тает следующим образом. Вьшрямленное напряжение поступает на вход интегрального стабилизатора 1, с выхода которого снимается стабилизированное напряжение. Напряжение на выходе интегрального стабилизатора зависит от соотнош ния 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 упра ллется и может изменяться от максимальной величины, для случая когда п-канал МДП-транзистора 6 полностью открыт, до минимальной, когда МДПТранзистор 6 закрыт. Применение ЩЩ-транзисторов позаолит иметь широкий динамический диапазон изменения сопротивления сток-исток, а также МДП-транзисторы имеют очень малые входные токи, поэтому исключается влияние 14 тока затвора на ток делителя в цепи отрицательной обратной связи, с которым он суммируется. Таким образом, соотношение плеч делителя 3 может изменяться в определенных 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 5. Нижний предел определяется значением напряжения маломощного дополнительного источника 2 тока постоянного напряжения. При напряжении этого источника равного ЗВ, диапазон изменения выходного напряжения начинается от нулевых значений напряжения. Управление источником происходит следующим образом. Цифровой код программы управления от ЭВМ поступает на вход источника 15 опорных программируемых напряжений. На выходе ЦАП этого источника получается аналоговое значение заданного программой напряжения, равное численному значению кода и отрицательное значение по знаку,. которое подается на инвертирующий вход операционного усилителя 8. На другой неинвертирующий вход подается напряжение 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 подбираются одинакового значения, усиление усилителя регулируется резистором 9. Параллельно потенциометру, включена корректирующая емкость 11, которая определяет длительность фронтов переходного процесса и его характер. Входные проводимости инвертирукгщего и неинвертирующего входов операционного усилителя 8 приравниваются путем регулировки резистора 10. Это снижает температурный дрейф разности входных токов операционного усилителя 8. Выход суммирующего усилителя 7 подключен к затвору МДП-транзистора 6. Таким образом, сигнал рассогласования или результат суммирования, усиленный и скорректированный через затвор ЩП-транзистора 6, управляет проводимостью п-канала таким образом, что на положительном полюсе нагрузки 14 установится напряжЁние с определенной степенью точности, равное абсолютной величине напряжения на выходе ЦАП источника 15 опорных программируемых напряжений и обратное по знаку. Точность регулировки зависит от точности выполнения операции суммирования и прямо пропорциональна коэффициенту усиления суммирзшицего усилителя 7 и крутизне управляющей вольт-амперной характеристики МДПтранзистора б.

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

основе предлагаемого -устройства возможно построение малогабаритного программируемого источника с управлением от ЭВМ с повышенной стабильностью и надежностью.

Предлагаемую схему можно распространить практически на вйе интеграль кые стабилизаторы с регулируемым выходом для получения прецизионных

программируемых источников. ЩП-транзистора, удается получить дискретность регулируемого напряжения с шагом 1 - IО мВ, значительно снижается зависимость выходного напряжения от различных возникающих воздействий,т.е. значительно уменьшается дрейф выходного напряжения и повышается стабильность; появляется возможность выполнения всех функциональных узлов на микросхемах и на

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, неинвентн- рующий вход которого подключен к выходу источника и к введенному источнику опорных программируемых напряжений, а инвертирующий вход соединен с общей земляной шиной.

в pjMM«M a «.

л4 I