Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/24 

. - 1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры. Известны стабилизаторы переменного напряжения lJ,(2J . Первое из известных устройств 1 содержит источник опорного напряжения регулирующий элемент, выпрямитель и усилитель рассогласования. Второе из известных устройств 2 являющееся нгшболее близким техническим решением к данному изобретению, содержит вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена в одну из силовых шин между входным и выходным выводом, и цепь обратной связи, состоящая из измерительного выпрямителя, узла сравнения с источником опорного напряжения, оп трона, инвертирующего усилителя и уси лителя переменного тока, причем вход измерительного выпрямителя подключен к выходным выводам, а выход соединен со входом узла сравнейия,выходом подключенного к светоизлучателю оптрона сйетоприемник оптрона включен между выходом инвертирующего усилителя и входом переменного тока,вход инвертирующего усилителя соединен с вход ными выводами, а выход усилителя переменного напряжения соединен с первичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора. Недостатком известных устройств является низкий коэффициент стабили зации и большое выходное сопротивление. Цель изобретения - повышение коэффициента стабилизации и уменьшение. выходного сопротивления. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе переменного напряжения уэел сравнения выполнен в виде двух полевых транзисторов и генератора синусоидальных напряжений, состоящего из первого и второго каскада усилителя и КС-цепи положительной обратной связи, причем затвор первого полевого транзистора подключен ко входу узла сравнения, сток к выходу первого каскада усилителя, а исток. - ко входу второго каскада усилителя и к истоку второго полевого транзистора, сток которого соединен с выходом второго каскада усилителя и с выходом узла сравнения а затвор подключен к источнику опорного напряжения, при этом между выходом второго и входом первого каскадоь усилителя включена RC-цепь положительной обратной связи. Функциональная схема стабилизатора изображена на чертеже, где приняты следующие обозначения: 1- инвертирующий усилитель; 2- фотоприемник оптрбна (фоторезистор); - 3 - :светоиэлучатель oптpo al (лампочка накаливания); . 4- усилитель переменного напряжения;5- вольтодобавочный трансформатор; -;- : -..--- -. -.:- --6- измерительный выпрямитель; 7- первый каскад усилителя; 8- второй каскад усилителя; 9- первый полевой транзистор; 10 - второй полевой транзистор; , 11 - генератор синусоидального напряжения;UsxUawx входное и выходное на,пряжение Uon постоянное опорное напряжение Ua - напряжение на выходе выпрямителя;Uo напряжение вольтодобавки. К источнику входного напряжения Uex подключен постоянный резистор и вход Инвертирующего усилителя 1, к в ходу которого подключен фоторезистор 2, причем вторые концы фоторезистора и постоянного резистора объединены и соединены со входом усилителя переменного тока 4, нагрузкой которого является первичная обмотка вольтодо бавочного трансформатора 5. Вторичная обмотка трансформатора 5 подключена последовательно с нагрузкой к источнику входного напряжения. К на грузке подключен вход измерительного выпрямителя б, выход которого соеди нен с затвором полевого транзистора 9, стоккоторого подключен к выходу первого каскада 7 усилителя гбйератора синусоидальных колебаний, а ис ток - ко входу второго каскада 8 уси лителя. Затвор второго полевого тра зистора соединен с источником опорного напряжения XJ ом , исток подключен ко входу усилительного каскада 8, а сток к выходу этого же усилител ного каскада. Кроме того, к выходу второго усилительного каскада 8 ге нератора подключена, лампочка накали ;вайия, освещающая фоторезистор.. Рассмотрим работу схеки,Допустим что при включении стабилизатора и номинальном входном напряжении Uftx напряжение USMX , вследствие падения напряжения на обмотке вольтодобавоч ного трансформатора 5, меньше номинального UHOH , Тсэгда ц на выходе из верительного выпрямителя 6 нйпряжение t/ft. меньше опорного Uon . Напряжение Uon приложено к затвору полево го транзистора 10, а UB - к затвору транзистора 9. Так как эти транЗйсторы обладак)т идентичными характеристиками, сопротивления сток-ис токЛс-и У них оказываются разными, причемЯси( f значит козффициент усиления усилителя 8 больше еди й-tiLlo 1) , Коэффициент ницы (к усиления первого каскада 7 усилителя генератора выбирается из условия обеспечения баланса амплитуд ПРИ К в . Tf о , ,, . . . isTSnoc 1, где уЗпос- коэффициент. ;пёредачИ RC-цепочки положительной обратной связи генератора на часто;те соо , на которой вносимый цепочкой (фазовый сдвиг равен, 0. Таким образом, прц включении стабилизатора и в генераторе на частоте «довыполняются одновременно условия баланса фаз ц баланса амплитуд, причем имеет место неравенство к,-/1„ 1, где K,,g результирующий коэффициент усиления каскадов 7 и 8. Так как К , то амплитуда выходного напряжения генератора нарастает, стремясь к бесконечное т и. При этом увеличивается ток через лампочку накаливания,растет освещенность,изменяется напряженна на входе и на выходе усилителя переменного тока 4,что приводит в конечном счете к увеличению напряжения на выходе стабилизатора.Увеличение tr,,.a следователь-. но и и будет продолжаться до тех пор, пока напряжение UB на затворе полевого транзистора 9 не станет в точности равным ТТоп . С этого момента в генераторе начинает точновыполняться равенство K,g-p 1 н дальнейший рост амплитуды на его выходе прекращается. Такой режим работы стабилизатора является устойчивым. Если по каким-то причинам USMX превыси номймальное. напряжение, то станет выполняться условие амплитуда напряжения на выходе генератора и на выходе стабилизатора в целом уменьшится, пока снова не станет выполняться точное равенство Последнее возможно лишь в случае, если имеет место лишь при выполнении условия . .Ц У0. . Следовательно любые.изменения амплитуды .выходного напряжения в предлагаемом стабилизаторе полностью компенсируются за счет соответствующего изменения напряжения Uo на об-, мотке вольтодобаврчного трансформатора, причём происходит полная компен-: сация этих изменений. Таким образом, амплитуда выходного напряжения не зависит рт изменений входного напряжения, что rdiBbpHT о том, что коэффидиент стабилизации схемы приближается к басконечностну Формула и:зобретения Стабилизатор переменного напряжения, содержащий вольтодобавояный трансформатор, вторичная обмотка которого включена в одну из силовых ши между входным и выходным выводом, и цепь обратной связи, состоящая из измерительного выпрямителя, узла сра нения с источником опорного напряжения, оптрона, инвертирующего усилителя и усилителя переменного тока, причём вход измерительного выпрямителя подключен к выходным выводам, Ц выход соединен со входом узла оравнения, выходом подключенного к свето излучателю оптрона, светоприемник оп трона включен между выходом.инвёртирующего усилителя и входом усилителя 71еременного напряжения, вход инверти .рующего усилителя соединен с входными выводами, а выход усилителя переменного тока соединен с первичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора, отличающийся тем что, с целью повышения коэффициента стабилизации и уменьшения выходного сопротивления, узел сравнения выполнен X виде двух полевых транзйсторой и генератора синусоидальных напряже.|ний, состоящего из первого и второго каскада усилителя и КС-цепи положительной обратной связи, причем затвор первого полевого транзистора подключен ко входу узла сравнения, сток - к выходу первого каскада усилителя, а исток,- ко входу второго каскада усилителя и к истоку второго полевого транзистора, сток которого соединен с вШодбм второго каскада усилителя и с выходом узла сравнения, а затвор подключен к источнику опорного напряжения, при этом между выходом второго и входом первого каскадов усилителя включена RC-цепь положительной обратной связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Илюкович A.M. и Шульман Б.Р. Стабилизаторы и стабилизированные источники питания переменного тока М.-Л., Энергия, 1965, с, 87, риЬ. 38. , 2.Авторское свидетельство СССР № 505012, кл. G 05 F 1/30, 1973.