ПРЕЦИЗИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1974 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к прецизионным стабилизаторам напряжения постоянного тока, используемым в информационно-измерительной технике для питания высокоточных устройств.

Известны прецизионные стабилизаторы постоянного напряжения, состоящие из источника эталонного напряжения, регулирующего элемента на основе эмиттерного повторителя и управляющего устройства.

Однако известные стабилизаторы отличаются сложностью схем, а также необходимостью индивидуальной подборки элементов схемы, что создает дополнительные трудности при их изготовлении и настройке.

Целью изобретения является новыщенне коэффициента стабилизации, уменьщение выходного сопротивления по постоянному току, уменьшение величины пульсацнй и повышение температурной стабильности.

Это достигается тем, что управляющее устройство состоит из двух балансных диоднорегенеративных комнараторов, триггера с раздельными входами, двух ключей, двух дифференцирующих ценей и интегрирующей RCцепи, причем цепь положительной обратной связи одного из компараторов и цепь отрицательной обратной связи другого соединены с выходом стабилизатора, а цепи отрицательной обратной связи первого и положительной обратной связи второго - с выходом источника эталонного напряжения. Выходы компараторов соединены с выходными зажимами ключей и через дифференцирующие цепи с входами триггера. Выходы триггера подсоединены к управляющим ценям ключей, причем один из выходов подключен также ко входу интегрирующей RC-цепи, выход которой соединен со входом эмиттерного повторителя.

На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 - нринципиальная электрическая схема стабилизатора.

Стабилизатор состоит из диодно-регенеративных схем сравнения СУ и СУ-2, триггера управления ТрУ, транзисторных ключей Кл и К,л2, интегрирующей цепи , источника эталонного напряжения ЭЙ и эмиттерного повторителя ЭП.

Постоянное выходное напряжение t/вых ностунает в цепь положительной обратной связи ПОС сравнивающего устройства СУз и в цепь отрицательной обратной связи ООС сравнивающего устройства СУ. На вторые входы сравнивающих устройств нодается напряжение ог эталонного источника.

При подаче на схему питающего напряжения срабатывает сравнивающее устройство СУ вследствие того, что эталонное напряжение, действующее в цепи положительной обратной

связи, больше выходного напряжения в цепи отрицательной обратной связи. Выходной сигнал сравнивающего устройства СУ цоступает на дифференцирующую цепочку ДЦ и переводит триггер управления ТрУ в такое состояние, при котором транзистор Г заперт. Конденсатор Ci заряжается, напряжение па нем увеличивается, увеличивается выходное напряжение эмиттерного повторителя ЭП.

Когда выходное напряжение эмиттерного повторителя становится больше эталонного, срабатывает сравнивающее устройство СУ, так как напряжение в цепи его положительной обратной связи больше, чем в цепи отрицательной обратной связи.

Выходной импульс сравнивающего устройства СУ2 дифференцируется цепочкой ДЦ2 и забирает транзистор Т триггера управления. Транзистор TI насыщается, сопротивление R подключается к общей нулевой точке. Конденсатор С разряжается, что приводит к уменьшению выходного напряжения.

При значении выходного напряжения меньшем, чем эталонное, положительная обратная связь превалирует у сравнивающего устройства СУ), и оно вновь срабатывает, триггер управления переключается, вследствие чего копденсатор вновь начинает заряжаться, и выходное напряжение растет.

Таким образом, входное напряжение будет все время пульсировать возле своего установившегося значения, равного эталонному напряжению. Максимальная двойная амплитуда пульсаций равна разности напряжепий, до которых заряжается и разряжается интегрирующая емкость, и определяется величинами настройки порогов срабатывания сравнивающих устройств.

Для повышения помехозащищенности стабилизатора, устранения взаимосвязи сравнивающих устройств в схеме используются ключи Кл1 и /Сл2, управляющие работой сравнивающих устройств СУ и СУ2. Сразу же после срабатывания одного из сравнивающих устройств (например, СУ) и переключения триггера Тру КЛЮЧ Кл 1 замыкается и блокирует сравнивающее устройство. Второй ключ Кл2 при этом размыкается, разблокируя сравнивающее устройство СУз и подготавливая тем самым его к работе. Благодаря такому построению схемы каждое сравнивающее устройство вырабатывает только один имтульс, что исключает возможность одновременной работы сравнивающих устройств и вследствие этого возникновения взаимосвязи между ними через источники сравниваемых напряжений.

Сравнивающие устройства СУ н СУг совместно с ключами Кл1 и Кл2 и триггером управления ТрУ представляют собой нуль-орган с потенциальным выходом.

В качестве источника эталонного напряжения используется трехкаскадный параметрический стабилизатор на стабилитронах Dj-Dg (см. фиг. 2).

Сравнивающие устройства СУ и СУг представляют собой два диодно-регенеративных компаратора, выполненных па транзисторах 7з и 4. Для повышения температурной стабильности порогов срабатывания компараторов в качестве сравнивающих диодов применяются однотипные р - «--переходы интегрального прерывателя, обладающие идентичными характеристиками. Настройка сравнивающего устройства СУ производится потенциометром 10 RZ так, что оно может срабатывать до тех пор, пока выходное напряжение стабилизатора, приложенное к цепи отрицательной обратной связи, не достигнет величины (Uar-Af7i), где Af/i-порог срабатывания сравнивающего 5 устройства СУ, определяемый требуемой величиной амплитуды пульсаций выходного напряжения, 6/эт -эталонное напряжение. При значепии выходного напряжения /„-„к (бэт превалирует отрицательная 20 обратная связь, и сравнивающее устройство СУ заперто.

Сравнивающее устройство СУ2 настраивается потенциометром /., так, что оно может сработать при величине выходного напряжения /7вых (), где 4 - порог срабатывания СУ2, выбираемый равным по абсолютной величине ЛУ.

Ключи Кл и Кл2, управляющие работой сравнивающих устройств, выполнены па тра;10 зисторах Т и Гб. Управление осуществляется следующим образом. В замкнутом состоянии ключа Кл обмотка трансформатора Тр сравнивающего устройства СУ1 подключена к земле через малое сопротивление насыщенного транзистора Т. Сопротиалепие нагрузки блокинг-генератора оказывается незначительным, и условие баланса амплитуд, необходимое для возникновения блокинг-процесса, не выполняется. Блокинг-генератор сравнивающего 40 устройства СУ не может генерировать импульсы. При этом транзистор TQ ключа Кл2 заперт, и сравнивающее устройство СУ2 подготовлено к работе. После очередного срабатывания сравнивающего устройства СУа триггер управления перебрасывается, замыкается ключ Кл2 и размыкается ключ Кл, к работе подготавливается сравнивающее устройство СУ.

Вследствие того, что блокирование сравни0 вающего устройства через обмотку трансформатора не вызывает изменения напряжений и токов транзистора блокинг-генератора, сравнивающее устройство оказывается подготовленным к работе сразу же после запирания 55 соответствующего ключа.

Триггер управления выполнен на транзисторах Г и TZ. Запуск его осуществляется раздельно по базам задним фронтом импульсов блокинг-генераторов сравнивающих уст0 ройств.

Резистор / и конденсатор Ci выполняют операцию интегрирования коллективноого напряжения триггера управления.

Постоянная времени т RiCi должна быть выбрана так, чтобы за время, необходимое для восстановления компаратора после срабатывания, выходное напряжение цепи изменилось бы на величину, не превышающую 1Ш,1 + .

Напряжение с конденсатора Ci подается на вход составного эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторах . Выходное напряжение стабилизатора снимается с оконечного каскада повторителя. Регулировка выходного напряжения осуществляется потенциометром RH.

Предложенный стабилизатор представляет собой замкнутую систему регулирования, в которой выходное напряжение поддерживается равным эталонному с точностью, определяемой уровнем и стабильностью порогов срабатывания сравнивающих устройств, и не зависит от тока нагрузки. Следовательно стабилизатор обладает практически нулевым выходным сопротивлением по постоянному токуПредмет изобретения

Прецизионный стабилизатор постоянного напряжения, состоящий из источника эталонного напряжения, регулирующего элемента на основе эмиттерного повторителя и управляющего устройства, отличающийся тем, что, с целью повыщения коэффициента стабилизации, уменьшения выходного сопротивления по постоянному току, уменьшения величины пульсаций и повышения температурной стабильности, управляющее устройство выполнено из двух балансных диодно-регенеративных компараторов, триггера с раздельными входами, двух ключей, двух дифференцирующих цепей и интегрирующей С-цепи, причем цепь положительной обратной связи одного из компараторов и цепь отрицательной обратной связи другого соединены с выходом стабилизатора, а цепи отрицательной обратной связи первого и положительной обратной связи второго - с выходом источника эталонного напряжения, выходы компараторов соединены с выходными зажимами ключей и через дифференцирующие цепи с входами триггера, выходы триггера подсоединены к управляющим цепям ключей, причем один из выходов подключен также ко входу интегрирующей RCцепи, выход которой соединен со входом эмиттерного повторителя.