Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

-Ь

ND 4D 4 4i

7у Л

S

Cpus.i

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных измерительных приборах и устройствах.

Цель изобретения - повышение коэффициента стабилизации, выходного сопротивления и расширения динамического диапазона.

На фиг.1 представлена принципиальная схема стабилизатора постоянного тока; на фиг.2 - электрические схемы линейного (а) и нелинейного (б) делителей напряжения.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 операционные усилители, делители 3 и 4 напряжений, один из которых является линейным, а другой - нелинейным, входную шину 5 питания, измерительный резистор 6, первый 7 и второй 8 переключатели. Линейный делитель выполнен на резисторах 9 и 10. Крайние выводы резисторов 9 и 10 образуют первый и второй крайние выводы делителя, а обьединенные выводы резисторов 9 и 10 образуют средний вывод делителя. Нелинейный делитель напряжения состоит из токозадающего резистора 11 и опорного стабилитрона 12. Крайние выводы резистора 11 и стабилитрона 12 образуют первый и второй крайние выводы делителя, а объединенные выводы резистора 11 и стабилитрона 12 образуют средний вывод делителя.

Первые крайние выводы делителей 3 и

4соединены с одной из разнополярных шин

5питания усилителей 1 и 2, средние выводы делителей соединены с инвертирующим и неинвертирующими входами усилителя 1, вторые крайние выводы - с выходами усилителей 1 и 2 и размыкающими контактами переключателей 7 и 8, замыкающие контакты ксторых соединены с выходами усилителей 2 и 1 соответственно, переключающий контакт переключателя 7 соединен с инвертирующим входом усилителя 2, неинвертирующий вход которого соединен с выходной шиной для подключения заземленной нагрузки 13 и с первым выводом резистора 6, второй вывод которого соединен с переключающим контактом переключателя 8,

Усилитель 1 совместно с нелинейным и линейным (компенсирующим) делителями 3 и 4 напряжений образуют формирователь стабильного опорного напряжения, независимого от изменений напряжения питания делителей, которое выделяется между вторыми крайними выводами делителей 3 и 4.

Усилитель 2 совместно с резистором 6 образует формирователь выходного тока. В качестве опорного напряжения в формирователе тока используется напряжение, снимаемое с вторых крайних выводов делителей 3 и 4.

Значение выходного тока 1вых, протекающего по цепи: общая шина, нагрузка 13, резистор 6, переключатель 8, выход усилителя 2, при выполнении делителя 3 линейным, а делителя 4 нелинейным и при установке переключателей 7 и 8 в первое положение, как изображено на фип1, определяется по формуле

, U6 lJi2 U5-Ui3)(R9-ri2-Rio-Riij вых - pg - j gR6-Rii(R9-f-Rio)

где Us, Ue, Ui2, Ui3-напряжения на шине 5, резисторе б, стабилитроне 12 и нагрузке 13; Re. RQ, RIO, Rii, Г12 - сопротивления peзисторов 6,9,10 и 11 и динамическое сопротивление источника ЭДС стабилитрона 12 соответственно.

Если выполняется условие R9ri2 -RIO-RII о, т.е. Rg/Rio Rii/ri2. то ток 1вых находится по формуле

lBbix -Ul2/R6.

Если переключатели 7 и 8 переведены во второе положение, то выходной, ток проУекает с выхода усилителя 1 через переключатель 8, резистор 6 и нагрузку и отличается

от предыдущего значения лишь знаком, т.е.

имеет противоположное значение.,

Изменить полярность выходного тока

можно также путем взаимной замены линвйного и нелинейного делителей 3 и 4.

Отсутствие в выражении выходного тока членов, содержащих сопротивление нагрузки и напряжение шины 5, свидетельствует о высоких значениях козффициента стабилизации и выходного сопротивления стабилизатора.

Стабилизатор тока при изменении напряжения на шине 5 или сопротивления нагрузки работает,-следующим образом.

Например, увеличение напряжения на шине 5 приводит к увеличению падений напряжений на делителях 3 и 4. тока через стабилитрон 12, падению напряжения на нем из-за наличия дифференциального сопротивления. Одновременно на такую же величину увеличивается также напряжение на резисторе 10 линейного (компенсирующего) делителя. С помощью усилителя 1 эти приращения напряжений компенсируются,

поскольку напряжение на резисторе 6 является разностью напряжений стабилитрона 12 и резистора 10. Это напряжение сравнивается с падением напряжения на резисторе 6 с помощью усилителя 2, который

обеспечивает формирование заданного выходного тока. Аналогичным образом происходит работа стабилизатора тока и при изменении сопротивления нагрузки. В результате выходной ток остается практически неизменным, поскольку он определяется стабильным опорным напряжением и сопротивлением резистора 6.

Таким образом, по сравнению с известным устройством данный стабилизатор имеет более высокие коэффициент стабилизации, выходное сопротивление и широкий динамический диапазон изменения напряжения на нагрузке.

Формула изобрет.ения Стабилизатор постоянного тока, содержащий первый и второй операционные усилители. Линейный и нелинейный делители напряжений, имеющие первый и второй крайние и средний выводы, измерительный резистор, причем один из делителей напряжения подключен первым крайним выводом к входной шине питания, средним выводом - к неинвертирующему входу первого операционногоусилителя, вторым крайним выводом - к выходу второго операционного усилителя, а другой делитель напряжения подключен средним м вторым крайними выводами к инвертирующему входу и выходу первого операционного усилителя соответственно, измерительный резистор первым выводом соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя и с выходной шиной для подключения заземленной нагрузки, при этом нелинейный делитель напряжения выполнен из опорного

стабилитрона, включенного между средним и вторым крайним выводами делителя напряжения, и токозадающего резистора, включенного между первым крайним и средним выводами делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации, выходного сопротивления и расширения динамического диапазона, в него введены два переключателя, причем первый переключатель подключен зaмыкaющи 4 контактом к выходу второго операционного усилителя, размыкающим контактом - к выходу первого операционного усилителя и к замыкающему контакту второго переключателя,

переключающим контактом -к инвертирующему входу второго операционного усилителя, второй переключатель подключен размыкающим контактом к выходу второго операционного усилителя, переключающим

контактом - к второму выводу измерительного резистора, а первые крайние выводы линейного и нелинейного делителей напряжения объединены.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных измерительных приборах. Цель изобретения - повышение коэффициента стабилизации, выходного сопротивления и^^Х. 53Ьрасширение динамического диапазона стабилизатора постоянного ток.а. Устройство содержит формирователь опорного напряжения, состоящий из рперационного усили- теля 1, нелинейного (с опорным стабилитроном) и линейного (компенсирующего) делителей 3 и 4 напряжения, и формирователь выходного тока, состоящий из операционного усилителя 2 и измерительного резистора 6. Опорное, напряжение формируется как разность напряжений нелинейного и линейного делителей. Это позволяет скомпенсировать отклонение напряжения стабилитрона, связанное с изменением напряжения питания нелинейного делителя. Измерение полярности выходного тока осуществляется как изменением положения переключателей 7 и 8, так и изменением точек включения делителей 3 и 4. 2 ил.•^1^ё