SU817689A1 - Стабилизатор посто нного напр жени и TOKA - Google Patents

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

I

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в различной радиотехнической аппаратуре , в частности дл  обеспечени  стабильным питанием цепей широкодиапазонных транзисторных передатчиков..

Известны стабилизаторы посто нного напр жени  и тока, содержащие источник опорного напр жени , схему сравнени , усилитель прсто нчого тока , регулирующий каскад, эталонный резистор, включенный на выходе стабилизатора последовательно с.нагрузкой и измерительно-усилительный орган . В известных стабилизаторах напр жение , которое воздействует на регулирующий орган,  вл етс  функцией разности между опорным напр жением и напр жением, снимаемым с эталонного резистора, а величина последнего зависит от тока нагрузки 1.

Однако такие стабилизаторы не могут обеспечить устойчивую работу.при значительных пульсаци х тока нагрузк

Получение высокого коэффициента стабилизации за счет увеличени  коэффициента регулировани  приводит к возникновению автоколебаний с частотой пульсаций тока нагрузки. Одновременно дл  таких стабилизаторов требуетс  значительна  величина сопротивлени  эталонного резистора, что увеличивает потери мощности в стабилизаторе и ухудшает КПД.

В отдельных.случа х необходимо иметь источник питани , который работает как в режиме стабилизации напр жени  , так и в режиме стабилизации тока 2.

0

Однако этот стабилизатор не обеспечивает автоматического перехода из режима стабилизации напр жени  в режим стабилизации тока и наоборот,кроме того, он имеет и указанные вьпле

5 Недостатки.

Требовани  иметь высокую устойчивость работы устройства при больших уровн х пульсаций тока нагрузки с автоматическим переходом из режима

0 стабилизации напр жени  в режим стабилизации тока и наоборот предъ вл ютс , например, к источникам питани  широкодиапазрнных транзисторных передатчиков .

5

Такие передатчики имеют участки рабочего диапазона с оптимальным согласованием и, соответственно, максимальным током потреблени  и выходной мощностью, значительно превышающей заданную, а также участки диапазона с неоптимальным согласованием и, соответственно, с минимальным током потреблени  и минимально допустимой выходной мощностью.

Дл  обеспечени  оптимальной мощности потреблени  от источника пита и  в первом случае требуетс  ограни чение по току, во втором - по напр жению .

Кроме того, при работе передатчика в режиме амплитудной модул ции (коллекторна  модулйци  каскадов передатчика ) осуществл етс  модул ци  выходного напр жени  стабилизатора, в результате которой невозможно получить информацию о величине тока нагрузки с эталонного резистора/ включенного на выходе стабилизатора последовательно с нагрузкой.

Цель изобретени  - повышение устойчивости работы устройства в режиме стабилизации тока при больших уровн х пульсаций тока нагрузки с одновременным увеличением коэффициента стабилизации и КПД и обеспечение автоматического перехода из режима стабилизации напр жени  в режим стабилизации тока и наоборот.

Эта цель достигаетс  тем, что в предлагаемом стабилизаторе эталонный резистор включен между выходной клеммой источника посто нного тока и входом стабилизатора и одновременно в разрыв одной из точек первой диагонали резистивного моста, при этом к противоположной точке этой диагонали подключен источник напр жени  противоположной источнику питани  пол рности , а во вторую диагональ указанного моста включен своим входом операционный усилитель, выход которого через буферный усилитель посто нного тока подключен к базе транзистора схемы сравнени .

Кроме того, мейсду выходом операционного усилител  и входом буферного усилител  посто нного тока включен компаратор.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема стабилизатора .

Стабилизатор содержит эталонный резистор 1, о которого снимаетс  информаци  о величине тока потребл емого нагрузкой, резисторы 2-5 образуют резистивный мост, между резисторами 2 и 4 которого включен эталонный резистор 1, а к общей точке соединени  резисторов 3 и 5 подключен источник напр жени  противоположной источнику питани  пол рности. Стабилитрон б и резистор 7 представл ют собой параметрический стабилизатор, который служит источником опорного напр жени  и через резистор 8 подключен к базе транзистора схемы 9 сравнени , устройство содержит также фильтрующий конденсатор 10.

Питание на транзистор 9 подаетс  через резистор 11, который совместно с резисторами 12-14  вл етс  нагрузкой схемы сравнени , конденсатор 15 - фильтр в цепи питани . С резистора 13 напр жение подаетс  на усилитель 16 посто нного тока, который управл ет работой регулирующего каскада 17. Резистор 18 - эквивалентное сопротивление нагрузки, операционный

усилитель 19 своим входом включен во

вторую диагональ моста. Резистор 20 резистор обратной св зи, резистор 21 служит дл  балансировки моста, резистор 22 - дл  нагрузки операционного усилител . К инвертирующему входу компаратора 23 подключен делитель на резисторах 24 и 25, с помощью которого задаетс  порог срабатывани  компаратора . Неинвертирующий вход компаратора через резистор 26 подключен к выходу операционного усилител . Резистор 27 - резистор обратной св зи. Выход компаратора через резистор 28 подключен к входу буферного усилител  29,.коллектор транзистора буферного усилител  подключен к базе схемы сравнени . Диод 30 шунтирует выход компаратора, когда на его выходе имеетс  напр жение отрицательной пол рности . Стабилизатор содержит источник

31 опорного напр жени , а также источник 32 модулирующего напр жени , который необходим при использовании стабилизатора в качестве источника питани  широкодиапазонного транзисторного пе .редатчика в режиме амплитудной модул ции .

.Стабилизатор работает в режиме стабилизации напр жени  и в режиме стабилизации тока.

В режиме стабилизации напр жени 

буферный усилитель 29 закрыт и устройство работает следующим образом.

Напр жение на эмиттере транзистора 9 схемы сравнени  сравниваетс  с опорным напр жением на стабилитроне 6,

включенном в его базу, и.таким образом всегда поддерживаетс  посто нным по величине, т.е. через резисторы 12 14 протекает посто нный по величине ток. С резистора 13, с помощью которого задаетс  уровень выходного напр жени  стабилизатора, .напр жение подаетс  на усилитель 16 йосто нного тока. Так как напр жение, снимаемое с резистора 13, посто нно по величине

и  вл етс  опорным дл  УПТ, то последний воздействует на регулирующий каскад 17 так, что на нагрузке 18 поддерживаетс  посто нное по величине напр жение.

В режиме стабилизации тока устройство работает следун дим образом.

Напр жение с эталонного резистора 1, которое зависит от тока потребл емого нагрузкой, подаетс  в одну из точек первой диагонали резистивного

моста 2-5. Ко второй диагонали этого моста подключен своим входом юпераци онный усилитель 19, включенный по сх ме вычитател -усилител . с помощью резистора 21 производитс  балансиров ка моста таким Образом, чтобы на нагрузке операционного усилител  резисторе 22 было определенной величины положительное напр жение, которое подаетс  на неинвертирующий вход компаратора 23, а. с выхода последнего - на базу транзистора буферного усилител  29. Степень открьшани  транзистора буферного усилител  определ ет потенциал базы транзистора схемы 9 сравнени  и, в конечном счете, величину выходного напр жени  стабилизатора, соответствук дего заданному току стабилизации. Разбаланс моста зависит только от величины тока нагрузки (от изменени  напр жени  на эталонном резисторе 1) и Не зависит от изменени  напр жени  источника питани , которое отрабатываетс  стабилизатором напр жени . Наличие источника напр жени  противоположной источнику питани  пол р ности, подключенного к общей точке соединени  резисторов 3 и 5 моста, дает возможность получить необходимый дл  нормальной работы операционного усилител  19 коэффициент делени  напр жени  источника при малых величинах резисторов 2 и 4 и тем самым улучшить передачу перепада напр жени  эталонного резистора 1 на вход операционного усилител . Так как одним из основных свойств операционных усилителей  вл етс  высока  степень подавлени  синфазных сигналов, подаваемых на оба входа, а таковыми  вл ютс  напр жени , снимае мые с эталонного резистора, то наличие пульсаций источника питани  прак тически не сказываетс  на устойчивос ти работы стабилизатора и позвол ет реализовать высокий коэффициент усил НИН операционного усилител  и, как результат, повысить коэффициент стабилизации . Кроме того, указанна  выше переда ча перепада напр жени  с эталонного резистора на вход операционного усилител  и возможность регшизации высо кого коэффициента усилени  последнего позвол ют уменьшить величину сопротивлени  эталонного резистора, а, следовательно, уменьшить потери на нем и, как результат, повысить КПД стабилизатора. Компаратор 23 обеспечивает авхоматический переход работы устройства из режима, стабилизации напр жени  в режим стабилизации тока и наоборот. Уровень напр жени  опрокидывани  компаратора (момент коммутации режимов ) устанавливаетс  резисторами 22 и 25. При токах потреблени  нагрузки, меньших заданного тока стабилизации. величина напр жени  на нсинвертирующем входе компаратора меньше, чем на инвертирующем, и на выходе будет напр жение отрицательной пол рности, которое гаситс  резистором 28 и диодом 30. При этом буферный усилитель 29 закрыт и устройство работает в режиме стабилизации напр жени . При увеличении тока потреблени  нагрузки до величины, превышающей заданный ток стабилизации, напр жение на неинвертирующем входе становитс  больше, чем на инвертирующем, что приводит к опрокидыванию компаратора и на его выходе по вл етс  напр жение положительной пол рности. Это напр жение (после опрокидывани  компаратора ) измен етс  в зависимости от изменени  уровн  напр жени  на неинвертируквдем входе и, в конечном счет те, в зависимости от изменени  тока нагрузки. Напр жение с выхода компаратора , как было сказано выше, через буферный усилитель измен ет потенциал базы транзистора схемы сравнени  и соответственно выходное напр жение стабилизатора. В этом случае устройство работает в режиме стабилизации тока. При уменьшении тока нагрузки до величины меньшей, чем заданный ток стабилизации, напр жение на неинвертирукидем входе компаратора уменьшаетс , он опрокидываетс  и устройство вновь переходит в режим стабилизации напр жени . Наличие петли гистерезиса у компаратора обеспечивает необходимую устойчивость работы при коммутации режимов. Включение эталонного резистора между выходной клеммой источника посто нного тока и входом стабилизатора и одновременно разрыв одной из точек первой диагонали резистивногО моста, подключение к противоположной точке этой диагонали источника напр жени  противоположной источнику питани  пол рности, включение во вторую диагональ моста входа специального усилител , выход которого через буферный усилитель посто нного тока подключен к базе транзистора схемы сравнени , а также включение между выходом операционного усилител  и входом буферного усилител  посто нного тока компаратора выгодно отличает предлагаемый стабилизатор посто нного напр жени  и тока, так как в нем повышаетс  устойчивость его работы в режиме стабилизации тока при больших услови х пульсаций тока нагрузки с одновременным увеличением коэффициента стабилизации и КПД и обеспечиваетс  автоматический переход из режима стабилизаии напр жени  в режим стабилизации тока и наоборот.

Claims (2)

1. Формула изобретения жения и тока, содержащий источник опорного напряжения, соединенный че рез резистор со входом схемы сравнения, выходом соединенной со входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего каскада, эталонный резистор и измерительно-усилительный орган, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы устройства в режиме стабилизации тока при больших уровнях пульсации тока нагрузки с одновременным увеличением коэффициента стабилизации и КПД, эталонный резистор подсоединен к клемме для подключения основного источника питания и одновременно в разрыв одной из точек первой диагонали введенного резисторного моста,при 20 этом к противоположной точке этой ди агонали подключен дополнительный источник напряжения противоположной основному источнику питания полярности, а во вторую диагональ включен своим входом операционный усилитель измерительно'-’усилительного органа, выход которого, через буферный усилитель постоянного тока подключен к базе транзистора схемы сравнения.
2. 2. Стабилизатор по π. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автоматического перехода из режима стабилизации напряжения, в режим стабилизации тока и наоборот, между выходом операционного усилителя и входом буферного усилителя постоянного тока включен компаратор.