SU779984A1 - Стабилизатор посто нного тока - Google Patents

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве высокостабильного бипол рного источника тока и преобразовател  напр жени  в ток.

Известно устройство дан стабилизации тока, использующее свойства транзисторного каскада с общей базой 1 .

Однако известное устройство не обладает достаточной точностью стабилизации тока.

Известен стабилизатор тока, содержащий усилитель посто нного тока, орган сравнени , регулирующий элемент, выполненный на бипол рном транзисторе, база которого соединена с выходом.усилител  посто нного тока, эталон- jj ный резистор, один вьюод которого заземлен, а второй через нагрузку стабилизатора соединен ( эмиттером регулирующего транзистора {2.

Однако известный стабилизатор тока имеет тот недостаток, что при больщом диапазоне м изменени  напр жени  на нагрузке и зтапонном резисторе, напр жение на выходе усилител  посто нного тока также должно мен тьс  в большом диапазоне.

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  стабилизатор посто нного тока, содержащий усилитель посто нного тока, орган сравнени , последовательный регулирующий элемент, вьшолненный по двухтактной схеме на двух транзисторах разного типа проводимости , и эталонный резистор, один зажим которого заземлен, а другой через нагрузку подключен к выводу дл  подключени  к среднему полюсу источника входного напр жени , причем коллектор п-р-п транзистора регулирующего элемента соединен с выводом дл  подключени  положительного полюса источника входного напр жени , а коллектор р-п-р транзистора - с вьгаодом дл  подключени  отрицательного полюса источника входного напр жени  3.

Однако известный стабилизатор посто нного тока обладает недостаточной стабильностью тока.

В известном стабилизаторе тока транзисторы регулирующего элемента включены по схеме с общим эмиттером. При таком включении регулирующий элемент инвертирует напр жение на зталоином резисторе, в стабшшзаторе необходим усилитель посто нного тока без инверсии фазы. Поэтому известный стабилизатор тока неустойчив в работе, особенно при применении усилител  посто нного тока с большим коэффициентом усиле1ш  по напр жению . Дл  обеспечени  устойвдвой работы стабилизатора требуетс  подключение к усилителю посто нного тока специальных компенсирующих цепей, которые сильно измен ют форму частотнофазовой характеристики усилител  посто нного тока. В результате, например , при использовании известного стабилизатора тока в качестве бипол рного преобразо:вател  напр  сени  в ток сужаетс  частотный даапазон работы преобразовател , увеличиваетс  погрешность преобразовани . Целью изобретени   вл етс  увеличение точности стабилизации тока. Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном стабилизаторе тока базы транзисторов регулирующего элемента заземлены, -а эмит теры соединены с выходом усилител  посто нн го тока, причем обща  точка эталонного резист ра и йагрузки через резистор органа сравнени  подключена к инвертирующему входу усилител  посто нного тока. На чертеже приведена электрическа  схема стабилизатора посто нного тока. Коллектор п-р-п транзистора 1 двухтактного регулирующего элемента 2 соединен с положительным полюсом источника входного напр жени  3, отрицательный полюс которого подключен к коллектору р-п-р транзистора 4 регулирующего элемента 2. Средний вывод источника входного напр жени  3 через нагрузку стабилизатора 5 и эталонный резистор 6 соединен с землей. Базы транзисторов 1 и 4 заземлены . Между точкой соединени  нагрузки стабилиз тора 5 с эталонным резистором 6 и подвижным контактом резистора установки опорного напр  жени  7 включен делитель напр жени  на резис торах В и 9, образующий орган сравнени  напр жени  На эталонном резисторе и источнике опо ного напр жени . Обща  точка резисторов 8 и подключена к инвертирующему вх.ору усилител посто нного тока 10, Неинвертирующи.й вход усилител  посто нного тЬка заземлен. Выход усилител  посто нного тока соединен с эмиттерами транзисторов регулирующего элемента. Средний вьтод резистора установки опорного напр жени  7 заземлен, а два крайних соединены с положительным источника положительного опорного напр жени  11 и отрицательным полюсом источника отрицательного опорного напр жени  12 соответственно. Отрицательный полюс источника 11 иположител тельный полюс источника 12 заземлены. Стабилизатор тока представл ет собой стайшизированный усилитель напр жет1Я, выход-. libiM напр жением которого  вл етс  напр жение на эталонном резисторе U , а входным - опорное напр жение стабилизатора и, причем коэффициент передачи усилител  К..,-р стабилизирован отрицательной обратной св зью: - W где RQJ, - сопротивление резистора обратной св зи 8; R - сопротивление резистора 9 и соответствующей части резистора 7; р, R . К - собственный коэффициент усилени  усилител  посто нк гр тока 10. При больщом значении К Нагрузка стабилизатора тока 5 R включена последовательно с эталонным резистором 6 R . При посто нном опорном напр жении UQ цепь обратной св зи с определенной ста- , тической ощибкой поддерживает посто нным напр жение Ug.. Так как сопротивление эталенного резистора R посто нно, то остаетс  посто нным и . через R. , который протекает одновременно и через Rц: %п„ . ST-R 3 -л -V3 -JSiMP КПЭР -on н--эт -ос- ft V ROC -эт R,, . ц - гдеЗд - - ток обратной св зи через резистор; . условное обозначение сопротивлеЭТ Ov ни  параллельного соединени  резисторов Я--. и R.. Из последнего выражени  видно, что ток через нагрузку стабилизатора пропорционален опорному напр жению стабилизатора, и данный , стабилизатор тока можно использовать в качест не преобразовател  напр жени  в ток. В этом случае вместо опорного напр жени  использует-, с  напр жение управлени  преобразователем. Точность, стабилизации напр жени  на эталонном резисторе и тока в нагрузке определ етс  собственным коэффициентом усилени  усилител  посто нного тока и параметрами транзисторов регулирующего элемента. Стабилизатор работает следующим образом. При положительном направлении тока в нагрузке стабилизатора 5 ток {+3) от положительного полюса источника входного напр жени  3 протекает через цепь коллектор-эмиттер п-р-п транзистора 1, выход усилител  посто нн го тока 10, источник питани  усилител  (на чертеже не показан), средний вывод которого заземлен, в зталонный резистор 6 и нагрузку стабилизатора 5. С нагрузки ток поступает .на средний вывод источника входного напр жени  3. При протекании тока через эталонный резистор на нем выдел етс  отрицательное напр жение . ). С подвижного контакта резистора 7 при положительном, направлении тока в нагрузке снимаетс  положительное опорное напр жение (+UQ) Напр жени  {+ и 3j) сравниваютс  схемой сравнени  на резисторах 8 и 9 и их разность положительного знака поступает на инвертирующий вход усилител  посто нного тока 10. Усиленное напр жение на выходе усилител  посто нного тока но обратное по знаку, поступает на эмиттер транзистора 1. Изменение тока эмиттера транзистора 1 приводит к изменению тока коллектора этого транзистора. Изменение величины тока, протекающего через эталонный резистор . и нагрузку компенсируетс  с заданной точностью за счет соответствующего изменени  велич ны тока коллектора транзистора 1.. Например, при увеличении входного напр жени  или уменьшении сопротивлени  нагрузки, увеличение тока положительного направлени  через нагрузку и эталонный резистор приведет к уве личению Ug, . Разность напр жений U О поступает на инвертирующий вход усилител  посто  ного тока. Приращение напр жени  на выходе усилител  посто нного тока положительного знака с заданной точностью уменьшит ток эмиттера транзистора 1, так чтобы с заданной точностью восстановилось равенство: Rg. При положительном направлении тока в нагрузке транзистор 4 закрыт. При отрицательном направлении тока в нагрузке ток - 3 от среднего вывода источника входного напр жени  3 через нагрузку поступа ет в эталонный резистор 6. С эталонного резис тора через источник питани  усилител  посто н ного тока, средний вывод которого заземлен, выход усилител  посто нного тока, цепь эмиттер-коллектор р-п-р транзистора 4 ток проходит на отрицательный полюс источника входного напр жени . При протекании тока через эталонный резис тор на нем выдел етс  положительное напр жение (+Ug.j. ). С подвижного контакта резистора при отрицательном направлении тока в нагрузке снимаетс  отрицательное опорное напр жение (-U ). Напр жени  (-U. ) и (+Ua,.) сравнйваютс  схемой сравнени  на резисторах 8 и 9 и их разность отрицательного знака поступает на инвертирующий вход усилител  посто нного тока 10. Усиленное напр жение на выходе усилител  посто нного тока, но обратное по знаку, поступает на эмиттер транзистора 4. Изменение тока эмиттера транзистора 4 приводит к изменению тока коллектора этого транзистора. Изменение величины тока (-3), протекающего через эталонный резистор и нагрузку,компенсируетс  с заданной точностью за счет соответствующего изменени  величины тока коллектора транзистора 4. При отрицательном направлении тока в нагрузке транзистор 1 закрьтт. Регулирующий элемент в стабилизаторе тока не дает усилени  по току. Поэтому усилитель посто нного тока должен быть достаточно мощным . Максимальный выходной ток усилител  должен быть не меньше максимального тока в нагрузке стабилизатора. Например, его можно выполнить на операционном усилителе, выход которого умощнен двухтактным эмиттерным повторителем на двз транзисторах различного, типа проводимости. Дл  улучшени  КПД стабилизатора тока выходной каскад усилител  посто нного тока можно эапитать от отдельного низковольтного источника питани  напр жением в несколько вольт, так как необходимое выходное напр жение усилител  невелико и равно напр жению между эмиттером и базой одного из транэис- , торов регулирующего элемента. Коэффициент стабилизации тока нагрузки J., стабилизатора при изменении тока коллектора . транзистора регулирующего элемента под воздействием дестабилизирующих факторов определ етс  следующим выражением: К .Р - -КЭТ//ДОС ) де Д Dj - изменение тока коллектора соответствующего транзистора при разомкнутой цепи обратной св зи; -изменение тока нагрузки стабилиза; тора при замкнутой цепи обратной -коэффициент усилени  по току и,: схеме с общим эмиттером; - объемное сопротивление базы; . -дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода; -параметры открьггого транзистора. Аналогичным выражением описываетс  Kj,.. л  H3BecTHorofстабилизатора прототипа. Выраени  дл  К{ дл  данного и известного табилизаторов совпадают по той простой причине. 7 trro дл  управлени  регулирующими транзисторами требуетс  одно и то же напр жение на выходе усилител  посто нного тока, равно напр  генкю между базой и эмиттером. В известном стабилизаторе током управлени  регулирующим транзистором  вл етс  ток базы данном стабилизаторе - ток эмиттера Д равный (1 () ДЗ входные сопротивлени  регулирующих транзисторов fg тоже отличаютс  в (1+) раз и соответственно равны дл  известиэго стабилизатора зисторов регулирующего элемента в данном стабилизаторе равна: и . СТ К где А - изменение обратного тока коллектора закрытого транзистора в схеме с общей базой. Дд  известного стабилизатора тока абсолютна  нестабильность тока нагрузки стабилизатора записьгааетс  выражением:

Claims (1)

1. Ф о р мула изобретения Стабилизатор постоянного тока, содержащий усилитель постоянного тока, орган сравнения, последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах разного типа проводимости, и эталонный резистор, один зажим которого заземлен, а другой через нагрузку подключен; к выводу для подключения к среднему полюсу источника входного напряжения, причем коллектор п-р-п транзистора регулирующего элемента соединен с выводом для подключения положительного полюса источника входного напряжения, а коллектор р-п-р транзистора — с выводом для подключения отрицательного полюса источника входного напряжения, о т пинающийся тем, что с целью увеличения точности стабилизации тока, базы транзит торов регулирующего элемента заземлены, а эмиттеры соединены с выходом усилителя постоянного тока, причем общая точка эталонного резистора и нагрузки через резистор органа сравнения подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока.