Ключевой стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изофетение относится к радиотехническим устройствам измерительной техники.

- Известны кточевые стабилизаторы с ииротно-импульсной модуляцией используемые в радиотехнических установках для стайишзации выходного напряжения. Эти ста&шизаторы имеют регутгаруюший элемент, задающий мупьтивифатор, эмиттерный повторитель, схему сравнения Q источник опорного напряжения. В этих стабилизаторах при изменении напряжения на выходе регулируется длительность открытого и закрытого состояний регулирующего элемента, управляемого сита- ,5 лом, поступающим от аадагадего мультивифатора 1 .

Использование обратной связи для увеличения коэффициента стабилизации не обеспечивает устойчивой работы стабили- 20 затора.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ключевой стабилизатор постоянного напряжения,

соде{) В1шюченный последовательно в силовую шину составной регулирукяций элемент натранзисторах, ВЬС-фиЛьтр, блок сравнения на двух транзисторах, к базе одного из которых подключен источник опорного напряжения, а к базе другого - делитель выходного напряже- . ния, задающий мутплгивифатор, на двух транзисторах, коллектор первогчэ из которых соединен через эмиттерный повторитель с базой первого транзистора регулирующего элемента, базы транзисторов мутштивифатора соединены с коллекторами соответствующих транзисторов блока сравнения, коллекторные сопротивления транзисторов мультивибратора подключены к общей шине стабилизатора 2 .

Недостатком указанного стабилизатора является то, что увеличение коэффициента стабилизации возможно только за счет увеличения глубины отрицательной обратной связи, что приводит к самовозбуждению стабилизатора. Цель изобретения - увеличение коэффициента стабилизашп ключевого стабилизатора при сохранении устойчивости стабилизатора к самовозбуждению. Поставленная цель достигается тем, что в ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последовательно в силовую шину составной регулирующий элемент на транзисторах, тС-фильтр, блок сравнения на двух транзисторах,, к базе одного из которых подключен источник опорного напряжения, а к базе другого - делитель выходного напряжения, задающий мультивибратор на двух транзисторах, коллектор первого из которых соединен нерез эмиттерный повторитель с базой первого транзистора регутгаруюйщего элемента, базы транзисторов мультивибратора соединены с коллекторами соответствующих транзисторов блока сравнения, коллекторное сопротивле ние первого транзистора мультивибр атора подключено к общей щине стабилизатора, введена цепь фop rapoвaния опорного напряжения, содержащая последователь но соед)щенные два стабилитрона и сопро тивление, причём катод первого стабилит рона соединен с положительной щиной стабилитрона, анод второго стабилитрона -соединен сколлекторным сопротивлением второго транзистора, мультивибратора., а свободный вывод сопротивления цепи формирования опорного напряжения соединен с ойцей щиной стабилизатора. На чертеже представлена пришпшиальная электрическая схема стабилизатора. Предлагаемый ключевой стабилизатор содержит задаклций мультивибратор, включающий транзисторы 1 и 2, резней торы 3 и 4, конденсаторы 5 и 6, эмиттерный повторитель, включающий транзистор 7 и резистор 8, регулирующий элемент, включающий транзисторы 9-11, диоды 12, 13 и резистор 14, блок сравнения, включающий транаисторы 15 и 16, стабилитрон 1 7 и резисторы 18-22 цепь формирования опорного напряжения, включающую стабилитроны 23 и 24 и резистор 25, фильтр, включаклций конденсатор 26, дроссель 27 и диод 28. Стабилизатор работает следующим образом. В приведенной схеме стабилизация выходного напряжени.я осуществляется с использованием прямой и обратной связей. Обе связи обеспечивают управление длительностью открытого и закрытого состояний регутгарующего элемента так, чтобаы поддерживать выходное напряжение стабильным. Обратная связь осуществляет управление в зависимости от изменеий выходного напряжения. Прямая связь осуществляет управление в зависимости от изменения входного напряжения. Регулирование с помощью обратной связи осуществляется следующим офазом. .Выходное напряжение через делитель на резисторах 19-21 поступает на один из входов блока сравнения на транзисторах 15 и 16. На другой вход блока сравнения поступает опорное напряжение от источника опорного напряжения на стабилитроне 17. Разность напряжений, поступающая с делителя от источника опорного напряжения, изменяет состояния транзисторов 15 и 16 блока сравнения. Транзисторы 15 и 16, включенные в цепь разряда конденсаторов 5 и 6, воздействуют на длительности открытого и закрытого состояний транзисторов 1 и 2 задающего мупьтивифатора. В зависимости от длительности .сигнала, снимс емого с резистора 3 задающего мультивибратора, изменяется длительность сигнала, поступающего на базу транзистора 11 регулирующего элемента с резистора 8 эмиттерного повторителя, и, следовательно, длительность открытого и закрытого состояний регулирующего эле- . мента. Когда транзистор 7 закрыт, на базу транзистора 11 подается положительное напряжение от дополнительного источника, вследствие чего регулирующий элемент закрывается. При открьюании транзистора 7 на базу транзистора 11-подается отрицательный потенциал и регулирующий элемент открывается. С целью получения больших коэффициентов стабилизации дополнительно к стабилизации офатной связи используется в предлагаемом устройстве стабилизация с помощью прямой связи. Регулирование с помощью прямой связи осуществляется следующим образом. При увеличении входного напряжения выходное напряжение также стремнггся возрасти. Рост входного напряжения вызывает рост напряжения, до которого заряжается конденсатор 5 через резистор 3 и, следовательно, увеличение времени его последующего разряда. Величина же напряжения, до которой заряжается конденсатор 6, не зависит от изменения входного напряжения, так как резистор 4 подсоединен к источнику опорного напряжения. Увеличение времени разряда конденсатора 5 увеличивает

время поддержания в закрытом состоянии транзистора 2 задакяцего мультивибратора и в открытом состоянии транзистора 1 задающего мультивибратора, что в свою очередь увеличивает время закрытого состояния регулирующего элемента. Выходное напряжение уменьшаетс т.е. стабилизируется.

В результате совместного действия прямой и обратной связей нестабилькость выходного напряжения при изменении входного напряжения на + 20% не превышает 0,О5%, тогда как в известном устройстве нестабильность выходног напряжения составляет только 0,5% при изменении входного напряжения на +2О% Так как коэффициент стабилизации увеличился за счет прямой связи, то это приводит к сохранению устойчивости стабилизатора к самовозбуждению.

Изменение схемы стабилизатора путем подключения одного коллекторного сопротивления задакшего мультивибратора к стабилизированному питанию выгодно отличает предлагаемый стабилизатор от известного, так как позволяет увеличить коэффициент стабилизации не менее, чем в 1О раз при сохранении устойчивости стабилизатора к самовозбуждению, что невозможно при стремлении добиться

увеличения коэффициента стабилизации, увеличивая глубину отрицательной обратной связи. Все сказанное позволяет существенно расширить сферу применения предлагаемого стабилизатора.

Формула изобретения

Ключевой стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последов тельно в силовую шину составной регулирующий элемент на транзисторах, С1С-4)ИЛьтр, блок сравне«ия на двух транзисторах, к базе одного из которых подключен источник опорного напряжения, а к базе другого - делитель выходного напряжения, задающий мультивибратор на двух транзисторах, коллектор первого из которых соединен через эмиттерный повторитель с базой первого транзистора регулирующего элемента, базы транзисторов мультивибратора соединены с коллекторами соответствующих транзисторов блока сравнения, коллекторное сопротив лёние первого транзистора мультивибратора подключено к обпей шине стабилизатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента стабилизации при сохранении устойчивости к самовозбуждению, в стабилизатор введена цепь формирования опорного напряжения, содержащая последовательно соединенные два стабилитрона и сопротивление, причем катод первого стабилитрона соединен с положительной щиной стабилизатора, анод второго стабилитрона соединен с коллекторным сопротивлением второго транзистора мультивибратора, а свободный вывод сопротивления цепи формирования опорного напряжения соединен с общей шиной стабилизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока. М. Связь, 1970, с. 107.