Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области управлепня и регупкро&анкя источйиками питания и может быть использовано в вычислитепьной технике и технике связк.

Известен стабилизатор напряжения, содержащий устройство защиты от короткого замыкания и выбросов входного напряжения, основные и вспомогательные дроссели, тиристоры, стабилитроны, параппельно баппастному сопротивпению подключен через диод управляющий переход тиристора ij.

Недостаток известного стабилизатора заключается в том, что в случае срабатьюанкя защиты схема требует повторного запуска.

Наиболее близким техническим решением к изобретению явпяется стабилизатор постоянного напряжения, содержащий управляемый по току регулирующий элемент, силовыми выводами подсоединенный к выводам йпя подключения нагрузки и через балластный резистор к выводам апя подключения к питающему источнику, цепь обратной связи, состоящую из узла апя выявпенкя стабилизируемого параметра,соединенного с вьгеодами

апя подключения нагрузки и со сравнивающим блоком и с . первым светодиодом, соединенным с выходом усилителя постоянного тока и связанным с управляемым по току регулирующим элементом, и блока апя формирования опорного сигнала, выполненного на основе дополнительного источника напряжения, к которому подключена последовательная цепь из резистора и стабилитрона, и связанного со сравнивающим блоком 22.

Недостатком известного стабилизатора является наличие гальванической связи между элементами, обеспечивающими выходное напряукенне, и элементами, обеспечивающими опорное напряжение,вследствие чего снижается помехозащищенность схемы, кроме того, пупьсация, на выходе, обусловленная входным напряжением (высокая частота), и медленное изменение выходного напряжения (низкая частота) устраняются одним блоком-элементом обратной связи, что ограничивает качество управпения напряжением. Целью изобретения явпяется повышение стабипьности и уменьшение уровня пульсаций выходного напряжения стабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что стабилизатор постоянного напряжения, содержащий управляемый по току регулирующий элемент, сиповыми вывоаами подсоединенный к вьгеодам для подключения нагрузки и через балластный резистор к выводам для подключения к питающему источ нику, цепь обратной связи, состоящую из узла дпя выявления стабилизируемого параметра, соединенного с выводами для подключения нагрузки и со сравнивающим блоком с первым светодиодом, соединенным с выходом усилителя постоянного тока и связанным с управляемым по току регулирующим элементом, и блока для формирования опорного сигнала, выполненного на основе дополнительного источника напряжения к которому подключена последовательная цепь из резистора и стабилитрона, и связан ного со сравнивающим блоком, снабжен опт электронным дифференциатором, одна из целей которого, состоящая из поспедовател но включенных конденсатора и встречнопараллельно соединенных второго и третьег светодиодоБ, подсоединена к вьгеодам для: подключения к питаквдему источнику, а другая цепь, состоящая из последовательно сое диненных первого фотоприемника,оптически связанного с первым и вторым светодиодами, переменного резистора, движком подклю ченного к управляющему входу регулирующег элемента, и второго фотоприемника, оптически связанного с третьим светодиодом, соединена концами с выводами дпя поАкпючения нагрузки причем узел дпя выявления стабилизируемого параметра выполнен в ви последоватепьной цепи из резистора и чет- вертого светодиода, а вход усилителя посто янного тока соединен с общей точкой допол нитепьно введенных соединенных последовательно между собой и свободными концамис выводами дпя подкпючени;ягнагрузки, третьего и четвертого фотоприемников, один из которых оптически связан с четвертым светодиодом, а другой оптически связан с дополнитепьно введенным пятым светодио дом, подключенным через переход коллектор эмиттер дополнительно введенного транзистора к указанному дополнительному источнику напряжения блока для формирования опорного сигнала. На чертеже представлена принципиальная схема описываемого стабилизатора, Стабилизатор постоянного напряжения содержит управляемый по току регулирующий элемент, состоящий из транзисторов 1-3, балластный резистор 4, первый светоДИОД 5, соединенный с выходом усипИтеля постоянного тока 6 и связанный -с управляемым по току регулирующим элементом, последовательную цепь из резистора 7 и стабилитрона 8, входящую в состав блока для формирования опорного сигнала, выполненного на основе дополнительного источника напряжения, кроме того, стабилизатор содержит одну цепочку, состоящую из последовательно включенных конденсатора 9 и встречно-параллельно соединенных второго 10 и третьего 11 светодиодов, и другую цепочку, состоящую из последовательно сое диненных переменного резистора 12, первого фотоприемника 13, оптически связанного со светодиодами 5 и 10, и второго фотоприемника 14, оптически связанного со светодиодом 11, Стабилизатор содержит также дополнительно введенные и соединенные последовательно между собой третий 15 и четвертый 16 фотоприемники, дополнительно введенный транзистор 17, четвертый 18 и пятый 19 светодиоды и резистор 20, Стабилизатор работает следующим образом. При постоянном номинальном входном напряжении Uj, подводим ом на вход источника питания,выходное напряжение в узле для выявления стабилизируемого параметра при помощи четвертого светодиода 18 преобразуется в соответствующий ему свс-товой поток Pja , поступакмций на третий фотоприемник 15, Одновременно опорное напряжение преобразуется в блоке для формирования опорного сигнала в соответствующий ему постоянный опорный световой поток Ф, при помощи резистора 7, стабилитрона 8, транзистора 17 и пятого светодиода 19, Световой потокф,д поступает на четвертый фотоприемник 16, В блоке сравнения оба потока Ф. сравниваются, вызывая напряжение на выходе усилителя 6 и световой поток на выходе первого светодиода 5, Далее первый светодиод 5, воздействуя на первый фотоприемник 13, обеспечивает определенное значение тока в управляемом по току регулирующем элементе, благодаря чему устанавливается выходное номинальное напряжение. Если на выходных клеммах напряжение увеличивается (уменьщается); световой поток Ф первого светодиода 5 увеличивается (уменьщается), что приводит к увеличению (уменьщению) тока через управляемый по току регулирующий элемент, увеличению (уменьщению) падения напряжения на баппастном резисторе 4, Таким образом, если напряжение на выходе стало увеличиваться (уменьщаться), ; то падение напряжения на баппастном сопротивлении 4 увепичивается (уменьшается) и имеет местостабнпиэацип Рассмотренное управпение хорошо осу- ществпяется при меапенных изменениях вхо ного напряжения, а также при иаменении нагрузки. Дпя качественного управления напряжением на высоких частотах стабилизатор постоянного напряжения снабжен оптоэпектронным дифференциатором. При медленных изменениях входного напряжения оптоэпектронный дифференциатор оказьгеается нечувствитепьным к этим низкочастотным изменениям , так как произведение 10..9 подбирается мапым, где RCD , сопротивпение второго и третьего светодиодов 1О и 11; емкость конденсатора 9. Еспи напряжение быстро возрастает, срабатывает второй светодиод 10, выдавая световой поток Ф.д, соответствующий TJ -nvПри этом сопротивпение первого фотоприемника 13 уменьшается, а ток через управпяемый по току регупируюший элемент и падение напряжения на баппастном резисторе 4 увеличивается, что обеспечивает на выходе постоянство выходного напряжения. При пульсациях, связанных с резким уменьшением входного напряжения, срабаты вает третий светодиод 11. Таким образом, изобретение обеспечивае стабилизацию низкочастотных и высокочастотных колебаний входного напряжения. Система не исключает возможности испопьзования управляемого по току регулирующего элемента вместо балластного резистора 4, Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий управпяемый по току регулирую щий элемент, силовыми вьгаодами подсоединенный к вьгаодам для подключения нагру ки и балластный резистор к вьтодам для подключения к .питающему источнику, цепь обратной связи, состоящую из узла для выявления стабилизируемого параметра соединенного с выводами для подключения нагрузки и со сравнивающим блоком и с первым светодиодом, соединенным с выходом усилителя постоянного тока и связанным с управляемым по току регулирующим элементом, и блока дпя формирования опорного сигнала, выполненного на основе пополнительного источника напряжения, к которому подключена последовательная цепь из резистора и стабилитрона, и связанного со сравнивающим блоком, отличающийс я тем, что, с целью повышения стабильности и уменьшения уровня пульсаций выходного напряжения стабилизатора, он снабжен оптоэлектронным дифференциатором, одна из цепей которого,состоящая из последовательно включенных конденсатора и встречно-параллельно соединенных второго и третьего светодиодов, подсоединена к выводам для подключения к питающему источнику, а другая цепь, состо5пцая из последовательно соединенных первого фотоприемника, оптически связанного с первым и вторым свегоднодами, переменного резистора, движком подключенного к управляющему входу регулирующего элемента, и второго фотоприемника, оптически связанного с третьим светодиодом, соединена концами с выводами для подключения нагрузки, причем узел для выявления стабилизируемого параметра выполнен в. виде последовательной цепи из резистора и четвертого светодиода, а вход усилителя постоянного тока соединен с общей точкой дополнительно введенных соединенных последователь ю между собой и свободными кончами - с выводами для подключения нагрузки, третьего и четвертого фотоприемников, один из которых оптически связан с четвертым светодиодом, а другой оптически связан с дополнительно введенным пятым светодиодом, подключенным через переход коллектор-эмиттер дополнительно введенного транзистора к указанному дополнительному источнику напряжения блока для формирования опорного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР №305548, кл. Н О2 Р 3/16, 1970. 2.По лянин О. В. и др. Оптоэлектронные устройства.М., Энергия, 1969,

-f О

+ 0