Стабилизатор напряжения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатели Маринич Виктор Дмитриевич,Цыганов Анатолий Григорьевич, Стратилатов Валерий Игоревич(57) 1. Стабилизатор напряжения, содержащий задатчик в виде резистивного делителя, схему сравнения с регулирующим элементом, выход которой соединен со входом резистивного делителя задатчика, при этом первый вход схемы сравнения с регулирующим элементом предназначен для подачи напряжения питания,отличающийся тем, что в него дополнительно введены инвертор напряжения и преобразователь напряжение-ток, причем вход преобразователя напряжение-ток подключен к выходу резистивного делителя задатчика, а выход связан со входом инвертора напряжения, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения с регулирующим элементом, а третий вход схемы сравнения соединен с общим полюсом питания. Фиг.1 2. Стабилизатор напряжения по п.1, отличающийся тем, что инвертор напряжения содержит диодный оптрон и два резистора, причем первый вывод второго резистора соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, а второй вывод второго резистора соединен с первым выводом первого резистора и с анодом 1860 1 излучающего диода, катод которого соединен с общим полюсом питания и с анодом фотодиода, катод которого соединен со вторым выводом первого резистора и является выходом инвертора напряжения.(56) 1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет/Под ред. С.Д. Дудика, Е.И. Гальперина. - М. Советское радио, 1969. - С. 98-202. 2. Искусство схемотехники/ Под ред. М.В. Гальперина. - М. Мир, 1983. - Т 1. - С. 319-321. Изобретение относится к области электротехники, а именно к стабилизаторам напряжения и может быть использовано при разработке источников электропитания и в измерительных приборах. Известен линейный стабилизатор напряжения, представляющий собой систему автоматического регулирования, в которой с заданной точностью поддерживается постоянным напряжение на выходе независимо от параметров схемы 1. Однако этот стабилизатор имеет низкую точность стабилизации выходного напряжения, так как любое относительное изменение опорного напряжения полностью повторяется выходным напряжением. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор напряжения запрещенной зоны на базе токового зеркала, содержащий резистивный делитель задатчика, стабилитрон с напряжением запрещенной зоны, схему сравнения с регулирующим элементом. В этом устройстве для повышения точности стабилизации характерно сложение напряжения базового перехода транзистора с напряжением, созданным парой транзисторов, работающих с некоторым заданным отношением плотностей токов 2. Недостатком известного устройства является низкая точность стабилизации выходного напряжения, так как расчет стабилизатора построен на предположении о том, что пара транзисторов по своим параметрам абсолютно одинакова, что ограничивает точность стабилизации и выходное напряжение стабилизировано весьма приближенно. Задача изобретения - повышение заданной точности стабилизации, независимо от параметров схемы. Поставленная задача достигается тем, что в стабилизатор напряжения, содержащий резистивный делитель задатчика, схему сравнения с регулирующим элементом, выход которой соединен со входом резистивного делителя задатчика, при этом на первый вход схемы сравнения с регулирующим элементом подается входное напряжение, дополнительно введены инвертор напряжения и преобразователь напряжение-ток,вход которого подключен к выходу резистивного делителя задатчика, а выход связан со входом инвертора напряжения, выход которого соединен со вторым входом схемы сравнения, третий вход схемы сравнения соединен с общим полюсом питания. Инвертор напряжения содержит диодный оптрон и два резистор. Первый вывод второго резист является выходом преобразователя напряжение-ток, а второй вывод второго резистора соединен с первым выводом первого резистор и с анодом излучающего диода, катод которого соединен с общим полюсом питания и с анодом фотодиода, катод которого соединен со вторым выводом первого резистора и является выходом инвертора напряжения. Технический результат изобретения - это снижение нестабильности заданного выходного напряжения стабилизатора в зависимости от внешних возмущающих факторов, например от температуры, до бесконечно малой величины вследствие того, что система регулирования не содержит источника опорного сигнала, а отслеживает ноль разнополярного сигнала, что можно сделать достаточно точно. Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема стабилизатора напряжения. на фиг.2 приведена схема одного из вариантов инвертора напряжения на базе диодного оптрона. на фиг.3 приведен график передаточной функции инвертора напряжения. Устройство содержит схему сравнения с регулирующим элементом 1 (фиг.1), резистивный делитель задатчика 2, преобразователь напряжение-ток 3, инвертор напряжения 4, причем на первый вход схемы сравнения с регулирующим элементом 1 подается входное напряжение вх, а с выхода снимается выходное напряжение вых, которое также поступает на вход резистивного делителя задатчика 2, с выхода которого сигнал поступает на вход преобразователя напряжение-ток 3, выход которого соединен со входом инвертора напряжения 4, выходное напряжение которого поступает на второй вход схемы сравнения с регулирующим элементом 1, где оно сравнивается с нулевым потенциалом по входу три, усиливается и в необходимой фазе воздействует на регулирующий элемент. Инвертор напряжения 4 содержит оптрон Д 1, Д 2 (фиг.2) и два резистор 1, 2. Первый вывод 2 является выходом преобразователя напряжение-ток 3 (фиг.1), а второй вывод 2 (фиг.2) соединен с первым выводом 1 и с анодом излучающего диода Д 2, катод которого соединен с общим полюсом питания и с ано 2 1860 1 дом фотодиода Д 1, катод которого соединен со вторымвыводом 1 и является выходом инвертора напряжения 4 (фиг.1). Устройство работает следующим образом. Входное напряжение вх поступает на первый вход схемы сравнения с регулирующим элементом 1 (фиг.1), где падает часть напряжения и с выхода которого снимается выходное напряжение вых меньше вх, которое также поступает на резистивный делитель задатчика 2. Резистивный делитель задатчика 2 делит вых в заданной пропорции, с выхода которого сигнал поступает на вход преобразователя напряжение-ток 3. Преобразователь напряжение-ток 3 преобразует напряжение резистивного делителя задатчика зад в ток 2, который поступает на вход инвертора напряжения 4, где проходит по цепи 2, Д 2 (фиг.2). Ток 2 определяется выражением где 2 - падение напряжения на 2 Д 2 - падение напряжения на Д 2 2 - внутреннее сопротивление Д 2 Прохождение тока по цепи 2, Д 2 генерирует ЭДС в фотодиоде Д 1 и в цепи 1, Д 1 возникает ток 1, который создает падение напряжения Д 1 на диоде Д 1, которое поступает на второй вход схемы сравнения с регулирующим элементом 1 (фиг.1), где оно сравнивается с нулевым потенциалом по входу три, усиливается и в необходимой фазе воздействует на регулирующий элемент до тех пор, пока потенциалы на входах два и три схемы сравнения с регулирующим элементом 1 не станут равны, что приведет систему в равновесие и вых будет однозначно выражено, как функция от зад, которое из формулы для 2 определяется зависимостью задД 22 В этом состоянии передаточная функция инвертора напряжения (фиг.2) имеет вид Из графика этой функции (фиг.3) видно, что если режиму работы Д 2 (фиг.2) будет соответствовать, например, левая нижняя часть половины графика (фиг.3), то изменение Д 2 на величину Д 2 будет абсолютно линейно и противофазно по отношению к изменению 2 на величину 2. При изменении входного напряжения вх (фиг.1), выходного напряжения вых, а также изменении параметров схемы изменится зад на величину зад или изменится Д 2 на величину Д 2, что вызовет соответственно изменение 2 на величину 2. Эта зависимость описывается выражением задзад ( Д 2 Д 2)(22),но так, какД 220 (фиг.3), тозад 0. Отсюда следует, что выходное напряжение зад резистивного делителя задатчика 2 (фиг.1) всегда сохраняет свое изначальное значение, которое определено выбранным вариантом инвертора напряжения 4 и соотношением резисторов 1, 2 (фиг.2) и как следствие вых постоянно. Таким образом, в системе регулирования компенсируется до нулевого потенциала выходной сигнал инвертора напряжения 4 (фиг.1) посредством функционирования преобразователя напряжение-ток и схемы сравнения с регулирующим элементом 1. Тем самым повышается заданная точность стабилизации. Заказ 3030 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.