SU845147A1 - Стабилизатор посто нного тока - Google Patents

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано дл  стабилизации величины посто нного тока в источниках электропитани , дл  преобразовани  посто нного напр жени  в ток в различных радиоэлектронных устройствах.

Известны стабилизаторы посто нного тока и управл емые генератором, тока с регулирующим транзистором и цепью отрицательной обратной св зи, состо щей из усилител , на вход которого поступает разностный сигнал с эталонного резистора и задающего опорного источника, а выход подключен к управл ющему входу регулирующего транзистора 1, .2.

К недостаткам известных стабилизаторов посто нного тока 1 следует отнести возможность поддержани  в нагрузке тока только одного определенного направлени , вызванную наличием одного последовательного регулирующего транзистора. Недостатком управл емого генератора тока 2  вл етс  низкий КПД и низкий коэффициент использовани  источника по напр жению, обусловленный наличием двух источников питани , следовательно, использованием

дл  создани  определенного направлени  тока в нагрузке только одного из них. Это приводит, особенно в случае автономного питани  от внутренних источников, к больщому весу аппаратуры и требованию излишней энергоемкости.

Известен также стабилизатор посто нного Тока 3, который по технической сущности наиболее близок к предлагаемому стабилизатору, который содержит усилитель посто нного тока, эталонный резистор, орган сравнени  и последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости, базы которых соединены с выходом усилител  посто нного тока, коллектор тг-р-пгтранзистора - с положитель15 ным полюсом источника входного напр жени , а коллектор р-лр-транзистора - с отрицательным полюсом источника входного напр жени , эмиттеры транзисторов регулирующего элемента заземлены, а нагрузка 20 стабилизатора включена между эталонным резистором и средним выводом источника входного напр жени . Стабилизатор представл ет собой систему автоматического регулировани  компенсационного типа, в которой на эталонном резисторе, включенном , последовательно с нагрузкой, поддерживаетс  посто нное напр жение. Это -обеспечиваетс  наличием цепи отрицательной обратной св зи, состо щей из усилител  посто нного тока, вь1ход которого соединен с базами транзисторов регулирующего элемента , а вход - с органом сравнени , на который поступает разность напр жений на эталонном резисторе и на делителе, подключенном к задающему опорному источнику . Посто нное напр жение на эталонном резисторе соответствует посто нной величине тока в нагрузке стабилизатора. Подключение выхода усилител  непосредственно к управл ющим переходам регулирующих транзисторов, имеющих величину напр жени  0,2 - 0,7 В, позвол ет получить малый разностный сигнал на входе усилител . Применение транзисторов различного типа проводимости позвол ет стабилизировать ток, протекающий через нагрузку, в лю.бом направлении . Недостатками известного стабилизатора посто нного тока  вл ютс  низкий коэффициент полезного действи  и низкий коэффициент использовани  источника питани  по напр жению. Это вызвано подключением одного из зажимов нагрузки к средней точке источника напр жени . Поэтому при стабилизации тока в нагрузке, например положительного направлени , используетс  лишь половина источника напр жени  от средней точки до положительного полюса, а через вторую половину источника ток нагрузки не протекает. При этом половина источника напр жени  от средней точки до отрицательного полюса не используетс . Использование в схеме только одной половины источника обуславливает низкий коэффициент использовани  источника по напр жению (не более 50%), Низкий коэффициент полезного действи  стабилизатора обусловлен балластной работой выпр мител  и схемы сглаживани , а также схемы предварительной стабилизации напр жени  неиспользуемой половины источника напр жени  стабилизатора. Таким образом, недостатками известного стабилизатора посто нного тока  вл ютс  невысокий КПД и низкий коэффициент использовани  источника по напр жению. Цель изобретени  - повышение коэффициента полезного действи , увеличение коэффициента использовани  источника по напр жению и повышение точности стабилизации тока. Это достигаетс  тем, что стабилизатор посто нного тока, содержащий усилитель посто нного тока, эталонный резистор, орган сравнени  и последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости, базы которых соединены с выходом усилител  посто нного тока, коллекторы подключены к соответствующим полюсам источника входного напр жени , а эмиттеры заземлены и соединены с одним выводом эталонного резистора, к второму выводу которого подключен один из зажимов нагрузки, снабжен инвертирующим усилителем , подключенным к источнику входного напр жени , и дополнительным последовательным регулирующим элементом, выполненным по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости. при этом вход инвертирующего усилител  заземлен, а к его выходу подсоединены базы транзисторов дополнительного регулирующего элемента, коллекторы, которых подключены к соответствующим полюсам источника входного напр жени , а к точке соединени  эмиттеров подключен второй зажим нагрузки стабилизатора. Это позвол ет осуществл ть синхронное и противоположное по фазе изменение потенциала на втором зажиме нагрузки, использовать один и тот же источник эталонного напр жени  дл  стабилизации в нагрузке тока любого направлени  уменьшить напр жение на управл ющих электродах транзисторов регулирующего элемента и снизить величину разностного сигнала на входе усилител . На чертеже представлена схема данного стабилизатора, где 1 - источник входного питающего напр жени , 2 - последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах 3 и 4 различного типа проводимости, базы которых соединены с выходом усилител  5 посто нного тока, вход которого через орган сравнени  6, состо щий из делител  на резисторах 7 и 8, подключен с одной стороны к источнику 9 задающего напр жени , а с другой - к эталонному резистору 10. Нагрузкаа 11 стабилизатора подключена одним зажимом последовательно с эталонным резистором 10 к заземленным эмиттерам транзисторов 3 и 4 регулирующего элемента 2. выполненного по двухтактной схеме на двух транзисторах 13 и 14 различного типа проводимости. Эмиттеры транзисторов 13 и 14 соединены между собой и с выходом регулируюшего элемента 12, базы соединены с выходом инвертирующего усилител  15 с заземленным входом и подключенным по питанию к источнику 1, а коллекторы, так же как и коллекторы транзисторов 3 и 4 регулирующего элемента 2, подключены к соответствующим полюсам источнйГка входного напр жени  1. Предлагаемый стабилизатор посто нного тока работает следующим образом. На управл юише иереходы транзисторов 3 и 4 регулирующего элемента 2 с выхода усилител  5 поступает посто нное напр жение , пропорциональное величине разКОСТНОГО сигнала, возникающего на резистивном делителе органа сравнени  6, онредел емого в соответствии с величинами резисторов 7 и 8 нанр жением задающего источника 9 и напр жением на эталонном резисторе 10. На управл ющие переходы транзисторов 13 и 14 второго регулирующего элемента 12 с выхода инвертирующего усилител  15 поступает напр жение, противоположное по знаку напр жению на управл ющих переходах транзисторов 3 и 4. Коэффициент усилени  инвертирующего усилител  15 н его начальное выходное напр жение выбраны так, чтобы при этом изменение потенциала в точке соединени  эмиттеров транзисторов 13 и 14 было равно и противоположно по знаку изменению потенциала заземленных эмиттеров транзисторов 3 и 4 относительно среднего уровн  источника входного напр жени  1. Через последовательно соединенные регулирующие элементы 2 и 12, нагрузку И и эталонный резистор 10 протекает ток источника напр жени  1, создающий на эталонном резисторе 10 падение напр жени , поступающее на орган сравнени  6 и уравновещивающее величину разностного сигнала на входе усилител  5. Это обеспечивает автоматическое поддержание посто нства величины тока в цепи эталонного резистора 10 и нагрузки 11 при посто нном напр жении задающего источника 9. Изменение величины напр жени  задающего источника 9 вызывает изменение как разностного сигнала, поступающего через орган сравнени  6 на вход усилител  5, так и изменение уравновещивающего падени  напр жени  на эталонном резисторе 10 и приводит к изменению величины тока в нагрузке 11, что позвол ет управл ть выходным током стабилизатора. Синхронное, равное, но противоположное изменение потенциалов на выходах регулирующих элементов 2 и 12 позвол ет использовать один и тот же источник входного напр жени  1 дл  создани  тока в нагрузке 11 любого направлени . Величина максимального напр жени  на нагрузке 11 при любом направлении тока через нее близка к величине напр жени  источника 1 (за вычетом падени  напр жени  .на эталонном резистор ре 10 и на силовых переходах транзисторов, например транзисторов 3 и 14, регулирующих элементов 2 и 12). Поэтому коэффициент использовани  источника входного напр жени  1 бЛизок к единице. При питании стабилизатора от автономных источников в работе участвуют все питающие элементы, которых потребуетс  примерно в два раза меньше, чем в известном устройстве 3, а при питании от внешнего источника отсутствуют балластные выпр мители и схемы сглаживани  (или предварительной стабилизации). Ток через нагрузку И от источника 1 протекает через два последовательно соединенных регулирующих элемента 2 и 12. Причем при одном определенном направлении тока через нагрузку II используютс , например, транзисторы 3 и 14, а при противоположном - транзисторы 4 и 13 регулирующих элементов 2 и 12. Так как изменение потенциала на выходе регулирующего элемента 2 равно половине результирующего изменени  напр жени  на нагрузке II иэталонном резисторе 10 (втора  половина результирующего изменени  напр жени  обеспечиваетс  инвертирующим усилителем 15 и регулирующим элементо.м 12), то на управл ющем переходе транзистора 3 (или 4), соединенном с выходом усилител  5, напр жение, требуемое дл  поддержани  на нагрузке I 1 такого же по величине тока, как при применении известного стабилизатора 3, окажетс  меньше. Это потребует меньшего разностного сигнала на входе усилител  5 и уменьшит погрешность стабилизации тока. Введение инвертирующего усилител  15, подключенного к источнику входного напр жени , и дополнительного последовательного регулирующего элемента 12, выполненного по двухтактной схеме на двух транзисторах 13, 14 различного типа проводимости, обеспечивает синхронное и противоположное изменение потенциала на втором зажиме нагрузки 11 относительно среднего уровн  источника 1, повыша  КПД стабилизатора, увеличива  примерно в два раза коэффициент использовани  источника 1 по напр жению и уменьша  погрешность стабилизации ток. Таким образом, предлагаемый стабилизатор посто нного тока позвол ет повысить коэффициент полезного действи , увеличить коэффициент использовани  источника по напр жению и повысить точность стабилизации тока. При использовании в регулирующих элементах транзисторов различных типов проводимости ГТ 806А и КТ 805А и источника входного напр жени , величина которого составл ет 30 В, максимальное напр жение на нагрузке равн етс  24 В при любом направлении тока, величиной I А, КПД стабилизатора с учето.м источника составл ет . Дл  инвертирующего усилител  используют микросхему серии KI53 (К153УД1А) с согласующим транзистором КТ602А. Нагрузкой служит реостат с рассеиваемой мощностью 100 Вт. Дл  сравнени  собирают макет по схеме известного стабилизатора 3 на этих же элементах. Дл  получени  на нагрузке напр жени  24 В в известном стабилизаторе при любом направлнии тока требуетс  два последовательно соединенных источника общим напр жением 58 В, т. е. почти в два раза больше, КПД с учетом источников составл ет 60%. Точность стабилизации тока у

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Стабилизатор постоянного тока, содержащий усилитель постоянного тока, эталонный резистор, орган сравнения, один из входов которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к входу усилителя постоянного тока, и последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости, базы которых соединены с выходом усилителя постоянного тока, коллекторы подключены к соответствующим зажимам для подключения источника входного напряжения, а эмиттеры заземлены и соединены с одним выводом эталонного резистора, к второму выводу которого подключен один из зажимов для подключения нагрузки и второй вход органа сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД стабилизатора, увеличения коэффициента использования по напряже нию источника входного напряжения и повышения точности стабилизации тока, он снабжен инвертирующим усилителем, подсоединенным к зажимам для подключения источника входного напряжения, и дополнитель5 ным последовательным регулирующим элементом, выполненным по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости, при этом вход инвертирующего усилителя заземлен, а к его выходу подсоединены базы транзисторов дополнитель¹⁰ ного регулирующего элемента, коллекторы которых подключены к соответствующим зажимам для подсоединения источника входного напряжения, а к точке соединения эмиттеров подключен второй зажим для под₁₅ соединения нагрузки.