Пьезополупроводниковый частотно- управляемый стабилизатор напряжения Советский патент 1980 года по МПК H01L41/08 H03H9/00 

Усилитель 2 мощности управляется двуполярным модулированным по частоте сигналом с выхода системы управления стабилизатора. Система управления состоит из регулятора б, соединенного своим входом с выходом выпрямителя 4 а выходом - с входом управляемого задакяцего генератора (УЗГ) 7.

Регулятор сравнивает текущее зна чение выходного напряжения стабилизатора с задающим значением U , преобразует полученный сигнал рассогласования в соответствии, например, с пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) законом регулирования и своим выходным напряжением в виде сигнала управления U jj устанавливает частоту генерации УЗГ 7. Рабочая точка стабилизатора выбрана на правом склоне амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ПЭТ. Диапазон изменения рабочей частоты при стабилизации выходного напряжения в связи с высокой добротностью ПЭТ является узким (например, для ПЭТ типа ТПЭН, не превышает 0,5 кГц при fp 47 кГц). Поэтому задающий генератор должен быть достаточно стабильным - с нестабильностью по частоте,не превышающей 1%. Это необходимо для обеспечения устойчивого положения рйбочей точки на правом склоне АЧХ ПЭТ во избежав--е ее перехода на левый склон АЧХ изза большой нестабильности УЗГ. Задающий генератор 7 представляет собс управляемый по частоте генератор прямоугольных импульсов, построенный на базе операционного усилителя 8 с мостовой времязадающей цепью (резисторы 9,10 и емкости 11,12) и корректирующей емкостью 13.Установка частоты УЗГ 7 осуществляется изменением емкости в одном из плеч моста.В качестве управляемой емкости 14 может быть использована,например,емкость р-п- перехода варикапа, соединенного через разделительные емкости 15 и 16 с емкостью 12 моста. Управляющее напряжение и у с выхода регулятора 6 подается на управляемую емкость 14 через резистор 17. Выходные импульсы УЗГ 7 удвоенной рабочей частоты поступа-юг на формирователь ступеньки-паузы 18 и на счетный вход триггера 19,. который делит частоту УЗГ 7 на два. Формирователь 18 вырабатывает прямоугольные отрицательные импульсы, равные по длительности времени рассасывания зарядов неосновных носителей в базах мощных транзисторов усилителя 2 мощности, которые поступают на один из входов логических ключей 20 и 21. Один из выходов триггера соединен с входом логического ключа 20, а другой - с входом логического ключа 21. Логический ключ 20 (21) соединен с одним из, концов первичной обмотки импульсного трансформатора 22 (23) усилителя 2 мощности, другой конец которого через резистор 24 (25 соединен с дополнительньтм источником Питания и через емкость 26 (27)с об-г щим проводом блока 1 .питания. Логический ключ 20(21)реализует логическую функцию И-НЕ по двум входам, т.е.ток в первичной обмотке трансформатора 22 (23 ) прерывает при появлении на обоих входах ключа логической . Формирователь ступеньки-паузы триггер 19 и логические ключи 20 и 21 образуют две последовательности импульсов с периодом рабочей частоты и сдвинутых относительно друг друга на полпериода. Вторичная обмотка импульсного трансформатора 22 (23) усилителя 2 мощности нагружена на переход база-эмиттер выходного транзистора 28 (29) и на включенный в обратном направлении р-п-переход диода 30 ( 33 ) последний необходим для защиты перехода база-эмиттер от перенапряжений отрицательной полярности. Резистор 24 (25 ) предназначен для установки тока базы транзистора 28 (29)при астройке схемы. Выходное напряжение силителя 2 1 ющности через развязыващую емкость 32 поступает на вход .Т 3. ,

Работа пьезополупроводникового частотно-управляемого стабилизатора напряжения осуществляется.следующим образом.

При отклонении выходного напряжения от заданного значения на выходе регулятора б формируется сигнал управления U(j в соответствии с возникшим сигналом ошибки на входе регулятора (Uj,- УХ). Под действием сигнала управления изменяется величина управляемой емкости 14 и, следовательно, изменяется частота генерации УЗГ 7. Рабочая точка на АЧХ ПЭТ смещается в сторону компенсации возникшего отклонения выходного напряжения от заданного значения. Например, если выходное напряжение увеличилось, на выходе регулятора б напряжение управления также увеличивается. При этом емкость варикапа уменьшается, а частота генератора увеличивается. Рабочая точка смещается по АЧХ ПЭТ в сторону увеличения частоты до тех пор,пока Чвыхне будет равно заданному значению. В случае, если выходное напряжение уменьшилось работа схемы осуществляется обратным образом. При этом введение

регулятора с ПИД-законом управления обеспечивает высокую статическую и динамическую точность стабилизации выходного напряжения. Введение УЗГ с мостовой времязадающей цепью обес печивает достаточно точное нахождени° рабочей точки на АЧХ ПЭТ в заданной . области, т.е. обеспечивает надежность запуска схемы и исключает случайный переход рабочей точки на левый склон

АЧХ ПЭТ, который приводит к срыву