SU838673A1 - Стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Description

: Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани , в частности к источникам питани  прецизионной точности. Известны стабилизаторы посто нного напр жени  l. Наиболее близким к предложенному  вл етс  стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий элемент, по цепи управлени  соединенный с выходом блока управлени , входноч каскад которого выполнен по дифференциальной схеме, один вход которой соединен с источником эта- . лонного напр жени , другой - с выхо дом делител  выходного напр жени  2 Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  точность стабилизации . Цель изобретени  - повышение точ ности стабилизации. Указанна  цель достигаетс  тем, что в стабилизаторе посто нного напр жени , содержащем регулирующий элемент, по цепи управлени  соединен ный с выходом блока управлени ,входной каскад которого выполнен по дифференциальной схеме, один вход которой соединен с источником эталонного напр жени , другой - с выходом де.чител  выходного г;аг:р жени , между управл ющим выходом дифференциальHOi- o усилител  и делителем выходного напр жени  вк-пючен введенный резистор , К другому выходу дифференциального усилител  подсоединен вход введенного согласу;ощегр каскада, выход которого соединен с участком делител  выходного напр жер1и . Дл  коррекции стабилизатора к вь;ходным выводам подключены резоьшнсные контуры на основе конденсаторов различной е .1кости . Не фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема стабилизатора напр жени ; на фиг.2 - схема стабилизатора напр жени  с улучшенными параметрами; на фиг. 3 - структурна  схема в виде aтeмaтичecкoй модели устройства. Стабилизатор посто нного напр жени  (фиг.1) содержит регулирующий элемент 1 (составной транзистор), по цепи управлени  соединенный с выходом блока 2 управлени , входной каскад которого выполнен по дифференциальной схеме на транзисторах 3,4, а выход через соглггсующий каскад 5 соединен с транзистором 6 выходного каскада усилител . Схема

включает также vesucTop 7 настроики на инвариантное регулирование (введсм1нии резистор) в нагрузке 3, источник эталонного напр жени  на стабилитроне 9 и резисторе 10,.делитель выходного напр жени  на резисторах 11-13. Резисторы 14-20, а также конденсаторы 21,22 и стабилитрон 23 обеспечивают нормальное функционирование схемы. Устройство содержит также )ференциальный каскад 24 , и источник 25 эталонного напр жени . Дополнительно в схему стабилизатора введен согласующий каскад 26, (фиг.2 включенный между вторым выходом дифференциального каскада и участком делител  выходного, напр жени , а также резисторы 27,28 и конденсаторы 29-33 Резисторы 34,35 необходимы дл  нормального функционировани  схемы.

Когда из устройства исключен резистор 7, схема работает как обычный компенсационный стабилизатор напр жени , причем его ошибка определ етс  глубиной отрицательной обратной св зи, котора  всегда ограничена устойчивостью и динамикой. введение в схему резистора 7 достаточно большой величины, и при уменьшении его величины будет давать увеличение глубины положительной обратной св зи и соответственно увеличение коэффициента усилени  входного дифференциального каскада 24, и вследствие этого уменьшение ошибки стабилизатора напр жени ; при определенной величине резистора 7 регистрирующие ошибку измерительные приборы зафиксируют .ее отсутствие. Устройство работает на принципе регулировани  по отклонению и поэтому в режиме инвариантности все возмущени  подавл ютс  в полной мере, в частности отсутствует пульсаци  и переходный процесс при скачках тока нагрузки и питающего выходного напр жени  стабилизатора. Если входной дифференциальный каскад 24 термостабилизирован , то устройство обеспечивает инвариантное регулирование ко всем без исключени  возмущени м, изменени м параметров, дрейфа и нелинейности элементов схемы: регулирующего элемента 1, выходного каскада блока управлени . Если еще более увеличить глубину положительной обратной св зи уменьшив величину резистора 7, то устройство будет работать в режиме перекомпенсации, т.е. отрицательной ошибки к любому возмущению, при этом устойчивость регулировани  сохран етс  ,

Когда резистор 13 закорочен (фиг.2), а резистор 7 выключен,схема устройства работает как обычный компенсационный стабилизатор напр жени  причем его ошибка определ етс  глубиной главной отрицательной обратной св зи устройства, котора  всегда ограничена устойчивостью и динамикой. ЕСЛИ ввести в схему (в период настройки ) резистор 13 в виде потенциометра , движок которого соединен с согласующим каскадом и установить резистор 7 в виде переменного сопротивлени  достаточно большой величины то перемещение движка потенциометра вверх от шины минус, при уменьшении величины сопротивлени  резистора 7, вызовет увеличение положительной обратной св зи (ПОС) по обоим каналам и соответственно общей глубины ПОС, что приведет к уменьшению ошибки стабилизатора напр жени .При определенном положении двйжка потенциометра и величине резистора 7 регистрирующие ошибку измерительные приборы зафиксируют ее.отсутствие; в этом состо нии схема устройства полностью подавл ет возмущени , кроме дрейфа дифференциального каскада 24 и приводимых к нему возмущающих факторов , которые подавл ютс  полностью схемой устройства только при определенном соотношении глубины ПОС по обоим каналам. Ниже приводитс  описание работы устройства с помощью его математической модели в виде структурной схемы, (фиг.З) , где К - коэффициент передачи первым выходом и первым входом входного дифференциального каскада (ВДК); коэффициент передачи между

К, вторым выходом и вторым входом ВДК;

К

коэффициент передачи между

1i первым выходом и вторым входом ВДК;

коэффициент передачи сигнала по первому каналу ПОС (между вторым входом и первым выходом ВДК), коэффициент передачи сигна 1 ла по второму каналу ПОС (между вторым входом и вторым выходом ВДК);

W, передаточна  функци  регулирующего элемента, выходного каскада усилител , эмиттерного (истокового) повторител  напр жени ;

Wi передаточна  функци  дл  объекта регулировани , включа  резонансные контуры;

Wg передаточна  функци  делител  выходного напр жени ;

Ugr напр жение источника эталонного напр жени ; выходна  координата (напр и

н жение на нагрузке);

(T,u,,..),e,--f2(f.UH, -ез-- ,,(Т,ин),

где е ,e.f,Q. - приведенна  ко входу 65 соответственно каж;дого 1ранзистора 3,4 и согласующего каскада 26 .величина напр же и , смещающа  положение поко  выходной координаты .устройства вследствие изменени  температуры Т окружающей среды и других факторов,в частности , е ,е,2,е - приведенный ко входу дрейф соответственно транзисторов 3,4 и каскада 26, Дрейф и приводимые к нему возмущени  полностью подавл ютс ,если глубина ПОС каждого канала равна выражени м К 2.-(ti/efl-kWK a)4(e,/e.. (,j 1 -f + fe /ev-f/K.) ( ei/ev-f/Kz) (e,,/K,,)-f ,,- (e,/ej--(/K4; Если, например в заданном температурном интервале е. ,е2,е измен ютс , но при этом con S t 64 ; ТО температурный дрейф схемы подавл етс  полностью. Условие (4)  вл  етс  несущественным, так как транзистор согласующего каскада 26 слаб вли ет на дрейф устройства, что вид из (1) и (2). Из последних видно,чт .tofjKi , т.е. оба канала совместно создают полную ПОС дл  всего устройства в целом; когда схема устройства настроена в соответствии с (5), то в не существует эффект бесконечного усилени . Канал ПОС с (, предназначен дл  компенсации несовершенств пары транзисторов 3,4, если JLL 2 тогда Из схемы (фиг.З) видно, что она работает на принципе регулировани  по отклонению и поэтому при точной настройке ее в соответствии с (1) и ( г)

Формула

изобретени  ( 2) она обеспечивает абсолют))о инвариантное регулирование ко всем без исключени  возмущени м. Полученный результат достигаетс  эффектом бесконечного усилени  с помощью двух каналов положительной обратной св зи, когда глубина ПОС каждого канала равна (1) и (2). Технико-экономический эффект предложенного изобретени  состоит в том, что создана схема стабилизатора напр жени  с инвариантным регулированием выходной координаты при воздействии на него возмущений, при этом достигнутое качество реализуетс  простыми техническими средствами. 1.Стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулируюьчии элемент, по цепи управлени  соединенный с выходом блока управлени , входной каскад которого выполнен по дифференциальной схеме, один вход которой соединен с источником эталонного напр жени , другой - с выходом делител  выходного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повыиюни  точности стабилизации , между управл ющим выходом дифференциального усилител  и делителем выходного напр жени  включен введенный резистор, а к другому выходу дифференциального усилител  подсоединен вход введенного согласующего каскада, выход которого соединен с участком делител  выходного напр жени . 2.Стабилизатор по п.1, о т л ичающийс  тем, что к выходным выводам подключены резонансные контуры на основе конденсаторов различной емкости. Приоритет по п.2, 05.04.77. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 447696, кл. G 05 F 1/56, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР №395823, кл. G 05 F 1/56, 1971.

416

+

гЬ22

Н 2)

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующим элемент, по цепи управления соединенный с выходом блока управления, входной каскад которого выполнен по дифференциальной схеме, один вход которой соединен с источником эталонного напряжения, другой - с выходом делителя выходного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, между управляющим выходом дифференциального усилителя и делителем выходного напряжения включен введенный резистор, а к другому выходу дифференциального усилителя подсоединен вход введенного согласующего каскада, выход которого соединен с участком делителя выходного напряжения.
2. 2. Стабилизатор по п.1, о т л ичающийся тем, что к выходным выводам подключены резонансные контуры на основе конденсаторов различной емкости.

   Приоритет по п.2, 05.04.77.