Стабилизатор напряжения с регулируемым температурным коэффициентом Советский патент 1976 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования и может применяться В системах, где требуется изменение выходного параметра (напряжения) по заданному закону (например, линейному) от температуры окружающей среды. Стабилизаторы такого типа находят применение для питания запоминающих устройств ЭВМ.

Известны стабилизаторы напряжения с регулируемым температурным коэффициентом, содержащие регулирующий элемент, включенный последовательно в выходную шину стабилизатора и по цепи управления соединенный с выходом органа сравнения, который одним входом подключен к выходу стабилизатора, а другим-к делителю источника опор.ного напряжения, выполненного в виде токостабилизирующего двухполюсника на транзисторе, коллектор которого соединен с указанным делителем, а эмиттер € токозадающим резистором.

Основным недостатком такого стабилизатора является зависимость температурного коэффициента напряжения (ТКН) от регулировки выходного напряжения, которая обеспечивается за счет изменения коэффициента деления делителя обратной связи. С другой стороны, пределы регулирования самого температурного коэффициента ограничены, так как требуют одновременного изменения линеаризрфующих сопротивлений, включенных параллельно и последовательно с терморезистором, причем расчет этих сопротивлений достаточно сложен.

Для получения температурного коэффициента напрялсения стабилизатора, независимого от величины выходного нанряжения, в предлагаемом стабилизаторе база транзистора токостабилизирующего двухполюсника подключена к нолупроводниковым диодам, последовательно с которым соединен один эмиттерный повторитель, а последовательно с токозадающим резистором - другой эмиттерный повторитель, причем базы эмиттерных повторителей подключены к соответствуюн1им делителям напряжения, нитающим токостабилизирующие двухполюсники.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного стабилизатора.

Стабилизатор состоит из регулирующего транзистора I, органа сравнения 2, один вход которого нодключен к движку потенциометра 3, являющегося делителем источника опорного напряжения, а второй соединен с выходом стабилизатора. Потенциометр 3 соединен с источником опорного напряжения 4, выполненным в виде токостабилизирующего двухполюсника на транзисторе 5, резисторе 6, группе последовательно соединенных диодов 7, эмиттерных повторителей 8 и 9, базы которых подсоединены соответственно к потенциометрам 10 и 11, являющимся делителями напряжения, питающего токостабилизирзющий двухлолюсник от вспо могательного параметрического стабилизатора 12. На орган сравнения 2 подаются сигнал обратной связи Loc с выхода стабилизатора и опорное напряжение Uoa с потенциометра 3. При постоянной температуре стабилизатор поддерживает на выходе напряжение с требуемой стабильностью, причем в варианте схемы, приведенной ца чертеже, стабилизируется напряжение на регулирующем транзисторе 1. Потенциометр 3 позволяет регулировать опорное, и соответственно, выходное напряжение В щироких пределах. Напряжение на потенциометре 3 определяется током двухполюсника 4, который в свою очередь зависит от температуры окружающей среды. Таким образом, температурный коэффициент напряжения опоры будет равен температурному коэффициенту тока и в то же время не будет зависеть от положения движка потенциометра 3. Переменный резистор 6 служит для установки величины тока двухполюсника /; / R. где f/6 - напряжение на резисторе 6, величиной тока базы можно пренебречь; Re - сопротивление резистора 6. Обозначим ТКН напряжения Us через 8н, а температурный коэффициент тока вт. Очевидно, что ет Ен е„ г.-.100о/о,(1) где At/6 - приращение напряжения на резисторе 6 при изменении температуры на А/°С (при линейной зависимости еп от температуры, что обеспечивается благодаря использованию полупроводниковых приборов в качестве термозависимых элементов). , .:. f/, + Окэ, - кэ. - f/6.,;(2) Ш, - Ш, + , - Af/e,. - ,, (3) гдеЛУт и - напряжение, и соответственно, приращение напряжения на диодах 7 при изменении температуры на АГС; UKS, и Икэ, - напряжения на эмиттерных повторителях, соответственно 8 и 9; ибэ-, -напряжение перехода база - эмиттер транзистора 5; ДУу - температурное приращение напряжения на диодах 7; ,, , и Д(/бэ5 -температурные приращения напряжения на переходах база- эмиттер транзисторов, соответственно 8, 9 и 5. ТКН для диодов и переходов база - эмиттер имеет линейную зависимость от температуры и характеризуется величиной порядка е(1,6 + 2) -. град. Учитывая, что для данного прибора величина е постоянна в условиях малых изменений тока через него, из выражения (1) следует, что температурный коэффициент SH напряжения f/6 может регулироваться за счет изменения напряжений эмиттерных повторителей и КЗ, и /кээ с помощью потенциометров 10 и 11. Из выражений (1) и (2) видно также, что с помощью эмиттерного повторителя 8 можно увеличивать, а с помощью 9 - уменьщать ТКН, определяемый только диодами 7 и переходом база-эмиттер транзистора 5, в чрезвычайно щироких пределах. Количество диодов 7 в группе определяется из условия, чтобы минимальное напряжение f/e было не менее 1 В (для обеспечения устойчивой работы стабилизатора). Одним из достоинств описанной схемы стабилизатора является простота настройки ТКН по единичному температурному испытанию. Если пренебречь влиянием органа сравнения, то можно считать, что ТКН на выходе равен ТКН опорного напряжения. Исходя из постоянства величины , можно получить sf/6 .(4) где е - ТКН при напряжении И(, (измеренном при нормальной температуре), е - ТКН при напряжении (измеренном также при нормальной температуре). Тзким образом, определив величину ТКН к для произвольного значения напряжения Uf,, можно установить ТКН г путем установки определенного из выражения (4) напряжения с помощью потенциометров 10 и 11 без повторного температурного испытания. С целью обеспечения постоянства тока в элементах двухполюсника целесообразно одновремеипо с помощью переменного резистора 6 усганавливать постоянную величину опорного напряжения (/ои. Точность установки ТКН зависиг от точности измерительного прибора. Из изложенного очевидно, что все последующие регулировки выходного напряжения с ncjMCRibio потенциометра 3 не из менят устакозленшую величину ТКН. Формула изобретения Стабилизатор напряжения с регулируемым температурным коэффициентом, содержащий регулирзющий элемент, включенный пОСледовательно в выходную щину стабилизатора и по цепи управления соединенный с выходом органа сравнения, который одним входом подключен к выходу стабилизатора, а другим - к делителю источника опорного напряжения, выполнеппого в виде токостабилизирующего двухполюсника на транзисторе, коллектор которого соединен с указанным делителем, а эмиттер с токозадающи.м резистором, отличающийся тем, что, с целью получения температурного коэффициента напряжения стабилизатора, независимого от величины выходного напряжения, база транзистора токостабилизирующего двухполюсника подключена к группе последовательно соединенных полупроводниковых диодов, последовательно с которыми включен один эмиттерный повторитель,

а последовательно с токозадающим резисто- 5 двухполюсник.

рол1 включен другой эмиттерный повторитель, причем базы эмиттерных повторителей подключены к соотзетствуюндим делителям напряжения, питающим токостабилизирующий