SU658539A1 - Стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Description

(54) СТ.ЛБИЛИЗ.ЛТОР ПОСТОЯПНОГО Н.ЛПРЯЖЕППЯ

1

Изобретение относитс  к области электротехники И может быть использовано в цеп х питани  различной радиотехнической аппаратуры.

Известен стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий элемент И цепь обратной св зи, состо п1ую из делител  выходного напр жени , усилител  рассогласовани  и источника опорного напр жени  1 .

Наиболее близким к предложенному по технической сущности  вл етс  стабилизатор , содержащий регулируюп1ИЙ элемент, включенный в одну из силовых щин, токостабилизирующий элемент, включенный в общую эмиттерную цепь параллельно-баланеного каскада, первый вход которого подключен к источнику опорного напр жени , второй вход - к выходу первого делител , подключенного к выходным выводам, а выход параллельно-балансного каскада подключен к конденсатору и ко входу регулирующего элемента 2.

Недостатком таких стабилизаторов  вл етс  невысокое быстродействие при больших скачках тока в нагрузке или при переходе с одного уровн  стабилизируемого

напр жени  на другой. Здесь и дгкчее под параметрами быстродействи  будем понимать врем  установлени  переходного ирчцесса И скорость нарастани  выходного напр жени .

Целью изобретени   вл етс  иовыиюние быстродействи  стабилизатора напр жени . Это достигаетс  тем, что в предложенный стаби.чизатор посто нного напр жени  дополнительно введены второй и третий делители напр жени , каждый из которых выполнен на резисторе п диоде, причем второй делитель включен параллельно источнику опорного напр жени , третий делитель включен между общей щиной и выходом первого делител , а выходы третьего и второго делителей соединены через встречно вк,тюченные до110Л1П1тельно введенные диоды, обща  точка которых подключена к общей э.миттерной цепи паралле,чьно-ба.-1ансного каскада через дополнительно введенный резпстор . Кроме того, между дополнительным резистором И общей точкой донолннте,1ьных ДИОДОВ может быть включен эмиттер-базовый иереход дополнительного транзисЮ, коллектор которого соединен с обн1ей HiHHoii.

Схема предложенного стабилизатора приведена на фиг. 1; на фиг. 2 - то же, вариант; на фиг. 3 показана зависимость тока нагрузки усилител  сигнала рассогласовани  (параллельно-балансного каскада) от входного напр жени .

Стабилизатор напр жени  содержит регулирующий элемент 1 и токостабилизирующий элемент 2 в общей эмиттерной цепи параллельно-балансного каскада 3. Каскад 3 играет роль усилител  сигнала рассогласовани . Источник опорного напр жени  4 св зан с первым входом 5 каскада 3, второй вход 6 которого подключен к первому делителю напр жени . Резистор 7 образует верхнее плечо данного делител . Выход каскада 3 соединен с корректирующим конденсатором 8 и входом регулирующего элемента 1. К-источнику Ц опорного напр жени  подключен второй делитель напр жени , выполненный на резисторе 9 и диоде 10. К выходу 6 первого делител  напр жени  подключен третий делитель, содержащий резистор 11 и диод 12. Выходы второго и третьего делителей соединены через встречно включенные диоды 13 и 14. Обща  точка диодов 13 и 14 подключена к токостабилизирующему элементу 2 через дополнительный резистор 15. К выводу 16 присоедин етс  источник напр жени  посто нного тока, вывод 17  вл етс  выходом стабилизатора. Параллельно-балансный каскад 3 выполнен на транзисторах 18, 19, 20 и диоде 21. Регулирующий элемент 1 содержит транзисторы 22 и 23.

Стабилизатор, показанный на фиг. 2, построен в соответствии со вторым пунктом формулы изобретени . Последовательно с дополнительным резистором 15 включен эмиттерно-базовый переход дополнитель:ного транзистора 24. Нижнее плечо делител  выходного напр жени  выполнено в виде резистора 25.

В установивщемс  режиме напр жени  на втором входе 6 параллельно-балансного каскада 3 приблизительно равно напр жению на эталонном источнике 4 (). Дл  устранени  самовозбуждени  в области высоких частот в схему введен корректирующий конденсатор 8. Он вносит уменьшение усилени  по петле обратной св зи с весьма низких частот (единицы-дес тки Герц). В то же самое врем  транзисторы, примен емые в типовых стабилизаторах, имеют граничные частоты, измер емь е сотн ми мегагерц. Поэтому конденсатор 8  вл етс  самым инерционным элементом в схеме компенсационного стабилизатора.

Основной особенностью параллельно-балансного каскада, определ ющей быстродействие стабилизатора,  вл етс  то, что он име ет узкий динамический диапазон. Если модуль напр жени  между базами транзисторов 18-19 в переходном режиме превыщает 50 мВ (|Ui9 -Ц si мВ), выходной

ТОК каскада (i )  вл ющийс  зар дным (разг р дным) током конденсатора 8, ограничиваетс  (фиг. 3).

Предположим, что ток в нагрузке стабилизатора уменьшаетс , причем приращение тока имеет пр моугольную форму. Это приводит к скачкообразному изменению напр жени  на выводе 17, которое через резистор 7 поступает на базу транзистора 19 (LJi9 возрастает). Стабилизатор отрабатывает по вившийс  сигнал рассогласовани  .между Uig и Ui. При этом наибольший интерес представл ют два случа . Первый , когда сигнал рассогласовани  мал Ui9-Uig мВ), второй - когда сигнал рассогласовани  велик (Uig-Uig Un 50.мВ),где Un - пороговое напр жение каскада 3.

В первом случае параллельно-балансный каскад работает на участке А проходной характеристики iH. .f(U(9 -U|8 ) фиг. 3. Стабилизатор ведет себ  как линейна  система

0 автоматического регулировани . Врем  установлени  выходного напр жени  - tye, как и любой линейной системы первого пор дка, минимально и не превышает величины 3 + 4/2nf5p, где fcp - частота единичного усилени  по петле обратной св зи.

Во втором случае, когда (Ui9i-Uigj мВ, параллельно-балансный каскад входит в режим ограничени . Между его выходнь м током 1ц и сигналом рассогласовани  Uig-Uig нарушаетс  пропорциональность (фиг. 3, участок В). Конденсатор 8 перезар жаетс  сравнительно небольшим по величине током, численно равным току 1о двухполюсника 2. Напр жение на конденсаторе 8 и, следовательно, на выходе стабилизатора измен етс  по линейно.му закону . Врем  установлени  переходного процесса стабилизатора в данном режиме как и любой нелинейной системы, имеющей сопутствующую нелинейность во входной цени , в дес тки раз превышает tuc рассчитанное дл  линейного режима работы.

В стабилизаторе повышение быстродействи  при больших скачках тока в нагрузке достигаетс  за счет форсировани  процесса перезар дки конденсатора 8 с по.мощью цепи нелинейной коррекции,состо щей из элементов 9-15. Цепь нелинейной коррекции не вли ет на работу стабилизатора, если сигнал рассогласовани  мал, и наоборот, начинает функционировать при перегрузке

Q параллельно-балансного каскада, когда |и,9-и,в| мВ.

Если Ui3-Ui8 50 мВ, транзистор 16 входит в отсечку, а напр жение на эмиттере транзистора 19 начинает повтор ть изменение Ui9 . Это приводит к увеличению наS пр жени  на диоде 13. Последний открываетс , что обуславливает увеличение тока эмиттера транзистора 19 за счет перераспределени  тока резистора 9 между диодами

10 и 13. Выбира  надлежащим образом сопротивлени  резисторов 9 и 15, можно более чем на пор док увеличить разр дный ток конденсатора 8 или во столько же раз повысить быстродействие стабилизатора.

Если напр жение на выходе стабилизатора уменьшаетс , причем (Dig-Uisj 50 мВ, приращение зар дного тока конденсатора 8 обеспечиваетс  аналогичным образом через диод 14.

Дл  повыщени  экономичности стабилизатора между общей точкой диодов 13-14 и резистором 15 рекомендуетс  включать дополнительный транзистор 24 (фиг. 2). Введение транзистора 24 позвол ет выбирать рабочие точки вспомогательных делителей напр жений относительно малыми (пор дка нескольких сотен микроампер). Это уменьшает общую мощность, потребл емую стабилизатором от источника питани  в режиме холостого на выходе.

Момент включени  цепи нелинейной коррекции в работу можно измен ть по усмотрению разработчика путем введени  в верхние плечи второго и третьего делителей напр жени  не по одному, а по два диода. В некоторых случа х рекомендуетс  последовательно с диодами 10 и 11 вводить низкоомные резисторы.

При скачкообразном изменении напр жени  эталонного источника 4 предложенный стабилизатор работает аналогично. Поэтому схема на фиг. 1 .может использоватьс  и в быстродействующих программируемых источниках питани , в которых уровень стабилизируемого напр жени  устанавливаетс  путем коммутации резисторов делител  выходного напр жени  или путем дискретного изменени  эталонного напр жени .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   . Стаби.тизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий элемент, включенный в одну из силовых щин, токостабилизирующий элемент, включенный в общую эмиттерную цепь параллельно-балансного каскада, первый вход которого подключен к источнику опорного напр жени , второй вход - к выходу первого делител , подключенного к выходным выводам, а выход параллельно-балансного каскада подключен к конденсатору и ко входу регулирующего элемента , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  стабилизатора, в него дополнительно введены второй и третий делители напр жени , каждый из которых выполнен на резисторе и диоде, причем второй делитель включен параллельно источнику опорного напр жени , третий делитель включен между общей щиной и выходом первого делител , а выходы третьего и второго делителей соединены через встречно включенные дополнительно введенные диоды , обща  точка которых подключена к общей эмиттерной цепи параллельно-балансного каскада через дополнительно введенный резистор.
2. 2. Стабилизатор по п. 1, отличающийс  тем, что в него дополнительно введен транзистор , эмиттер-базовый переход которого включен между дополнительным резистором и общей точкой дополнительных диодов, а коллектор соединен с общей щиной.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР Хо 393025, G 05 F 1/56, 1971.

   2.Патент США № 3321698, кл. 323-16, 1968.

   ft

   -у„ -SUM

   Un-SOMiЩ-f-Us