Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам автоматического управления.

Известны стабилизаторы пое Фййнного напряжения, вьтолненные пЪ ком пенсационнрй схеме ij .

В этих стабилизаторах точность стабилизации ограничивается устойчивостью и динамикой регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является компенсахщонный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, по цепи управления соединенньй с выходом вы ходиого каскада блока управления, входной каскад которого выполнен по схеме дифференциального усилителя, входная цепь которого соединена с делителем выходного напряжения, мевду входами дифференциального усилителя и его противоположными выходами вютючены. каналы положительной обратной связи .2J .

Недостатком известного стабилизатора является невысокая степень . стабилизации при внешних возмдааюиц1х воздействиях.

Цель изобретения - повышение качества стабилизации.

Указанная цель достигается тем, что компенсационйый стабилизатор потоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, по цепи управления соединенньй с выходом выходкого каскада блока управления, входной каскад которого выполнен по схеме дифференциального усилителя, входная цепь которого соединена с делителем выходного напряжения, меж ду входами дифференциального усилйтеля и его противоположными выходам включень каналы положительной обратнон связи, снабжен двумя дополнителными каналами безынерционной положительной обратной связи, один из которых входом подключен к одному выходу дифференциального усилителя, одним выходом соединен с входом выходного каскада блока управления, а другим выходом - с первым введенным резистором, включенным между одной цшной и одним из плеч делителя выходного напряжения, второй дополнительный канал входом соединен с другим выходом дифференциального услителя, а выходом - с введен ным резистором, включенным между

противоположиьм плечом делителя выходного напряжения - противоположной шиной.

На фиг. -1 и 2 приведены варианты принципиальных электрических схем стабилизаторов постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирукнций элемент 1, выходной каскад 2, входной каскад 3, выполненньй по дифференциальной схема (ВДК), транзисторы 4-7 входного:каскада (биполярные или полевые), резисторы 8 - 17, источник

18эталонного напряжения, резонансные контуры 19 и 20; на основе конденсаторов различной емкости с учетом монтажных соединений, нагрузку 21 (объект регулирования), блок 22 управления.

Управляющий электрод регулирующег элемента 1 соединен с выходом выходного каскада 2 блока 22 управления, которьй вьшолнен на базе входного каскада 3 на транзисторах 4 и 5, соединенных йо дифференциальной схеме, к обоим выходам которой подключены входы двух согласующих каскадов на транзисторах 6 и 7. Первьй вход ВДК раздельно через резисторы 8 и 9, соединен с делителем выходного напряже1шя на резисторах 10 - 13 и с вторым его выходом, к которому подключена база (затвор) транзистора второго согласующего каскада, эмиттер (исток которого через резистор 14 соединен с участком делителя выходного напря жения, примыкающим к обп1ей шине устройства. Второй вход ВДК раздельно через резисторы 15 и 16 соединен с источником 18 эталонного напряжения и первым выходом ВДК, к которому под1слючена база (затвор) транзистора первого согласующего каскада, коллектор (сток) которого через резистор соединён с выходной шиной, связанной с регулирующим органом, а эмиттер (исток) через резистор 17 с общей шиной. На вькоде устройства установлены резонансные контуры

19и 20 и включена нагрузка 21.

При смене полярности выходных шин устройства соответственно меняются, на противоположный вид проводимости всех транзисторов и полярность источника эталонного напряже1тая, которьй вьшолнен, например, на основе схем с прецизионными термостабильными стабилитронами или на сухих элементах, в прследнем случае элемент получает от ВДК такой величины ток подзаряда, который обеспечивает высокую стабильность устройства во времени, источник эталонного напряжения может бьПь выполнен и на нормальных элементах высокого класса точности со стабилизацией их напряжения при взаимодействии со схемой входного каскада. Для пояснения работы устройства в динамике установим резисторы 9, 16, 10 и 13 в виде переменных сопротивлений, причем резисторы 9 и 16 - достаточно большой величиной сопротивления. Когда резисторы 9 и 16 исключены из схемы, а резисторы ,10 и 13 устанонлены в нулевое положение, то согласующие каскады работают как эмиттерные (истоковые) пов торители напряжения, а все устройство в целом работает-как KotmaHcaционный стабилизатор напряжения с ошибкой, определяемой глубиной главно отрицате льной обратной связи, которая всегда ограничена устойчивостью и динамикой регулирования. Начнем .уменьшать сопротивления резисторов 9 и 16 и увеличивать сопротивления резисторов 9 и 16 и увеличивать сопротивления резисторов 10 и 13, при этом увеличивается глубина положительной обратной связи (ПОС) по каж дому каналу, создаваемому к аждьм из резисторов 9,. 16, 10 и 13 совместно с ВДК и обоими согласующими каскада №. По увеличения общей глубин ПОС уменьшается ошибка устройства, в частности пульсации выходного напряжения, а также уменьшается ошибк от других возмущений (изменение пит кидего напряжения, тока нагрузки, пар метрических возмущений регулирующег элемента и выходного каскада усилит ля, В1слючая их дрейф и нелинейность а при определенной глубине положительной обратной связи общей ПОС измерительные средства зафиксируют отсутствие пульсации выходного напряжения и отсутствие ошибки от всех указанных возмущений - схема настроена на эффект бесконечного усиления, при этом общая глубина ПОС полная, т.е. единичная. Этот эффект достигнут в рамках принципа регулирования по отклонению, причем при определенном соотношении между гдубз ййвни ПОС в , каждом канале в рамках единичной ПОС. Если еще более увеличить ПОС с помощью любого из указанньк резисторов, то устройство будет работать в режиме перекомпенсации, т.е. в режиме отрицательной ошибки относительно всех возмущений, и снова появится пульсация выходного напряжения, но уже сдвинутая по фазе на относительно пульсации питающего напряжения, при этом устойчивость устройства не нарушится. Сколько бы ни было задействовано каналов ПОС, общая ПОС должна быть полной, т.е. единичной, при этом должны быть выдержаны определенные соотношения между глубинами ПОС в каждом канале. На фиг. 2 дан вариант схемы, где регулирующий элемент вьтолнен на транзисторах другого типа проводимости. Принцип устройства работы тот же, что и приведенный. При перегрузке или коротком замыкании устройство выключается,,при этом напряжение на его выходе незначительно или равно нулю. Это состояние соответствует состоянию устройства перед его включением. Резисторы 23 и 24 предназначены ля включения и выключения устройства коммутащюнными средствами или импульсными сигналами, которые поаются на указанные резисторы.

ео

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБШШЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержа- . щий регулирующий элемент, по цепи управления соединенный с выходом выходного каскада блока управления, входной каскад которого выполнен по схеме дифференциального усилите;ля, входная цепь которого соединена с делителем выходного напряжения, между входами дифференциального усили- . теля и его противоположными выходами включены каналы положительной обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения : качества стабилизации, он снабжен двумя дополнительными каналами безI ынерционной положительной обратной связи, один из которых входом подключен к одному выходу дифференци; ального усилителя, одним выходом соединен с входом выходного каскадд блока упранления, а другим выходом с первым введенный резистором, включеиным между одной шиной и одним из плеч делителя выходного напряжения, второй дополнительный канал входом соединен с другим выходом диф(Л ференциального, усилителя, а выхо- дом с вторым введенным резистором включенным между противоположньм плечом делителя выходного напряжеа ния и противоположной шиной.