ЭЛЕКТРОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
ELECTRONIC DC VOLTAGE STABILISER

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах вторичного электропитания аппаратуры различного назначения, в частности, к системам питания сеточных модуляторов для приборов СВЧ.
Известны электронные стабилизаторы напряжения с включенным параллельно нагрузке регулирующим элементом.
И.И. Белопольский «Источники питания радиоустройств». М.: «Энергия» 1971 г., с.233, рис.9-18.
Для высоковольтных систем обычно не удается построить регулирующий элемент на одном транзисторе. Необходимо использовать последовательное включение в регулирующем элементе двух и более транзисторов, что усложняет и удорожает схему.
Косов О.А. «Усилитель мощности на транзисторах в режиме переключения». М.: Энергия, 1971 г., с.99-406.
Там же стр.106 рис.5.
Из известных технических решений наиболее близким прототипом является регулирующий блок стабилизатора напряжения на двух последовательно включенных транзисторах.
Авт. свидетельство SU №1022133А кл. G05F 1/58, опубликовано 07.06.83 г. Бюл. №21.
Известное устройство содержит балластную нагрузку, делитель напряжения на резисторах, дифференциальный усилитель, последовательно соединенные транзисторы регулирующего элемента, источник дополнительного напряжения, узел управления с подключенными к его входам делителем выходного напряжения на резисторах и источником опорного напряжения, а также нагрузку. Устройство содержит несколько функционально вспомогательных узлов (дифференциальный усилитель, усилитель обратной связи, источник дополнительного напряжения). То есть, задача управления двумя последовательно включенными регулирующими транзисторами решена достаточно сложными средствами и для высоковольтных источников питания, особенно находящихся под высоким потенциалом, данное устройство не обеспечивает достаточной надежности в работе, что является серьезным недостатком прототипа.
Задачей изобретения является повышение надежности стабилизатора, регулирующий элемент которого состоит из двух последовательно соединенных транзисторов, путем упрощения схемы и минимизации количества активных элементов.
Решение задачи заключается в том, что в одно плечо делителя обратной связи (ДОС) вводится несколько стабилитронов (варисторов) включенных последовательно с резистором. Ко входу одного регулирующего транзистора подключен средний вывод между резисторами выравнивающего делителя напряжения, а ко входу другого транзистора подключен средний вывод между резисторами ДОС. (Фиг.1). Средним выводом является точка соединения резисторов каждого делителя.
1 - балластный резистор
2, 3 - резисторы выравнивающего делителя напряжения
4, 5 - транзисторы регулирующего элемента
6 - стабилитроны
7, 8 - резисторы делителя обратной связи
9 - нагрузка стабилизатора
Предложенное устройство состоит из балластного резистора 1, который включен последовательно с нагрузкой 9.
Выравнивающий делитель напряжения выполнен из последовательно соединенных резисторов 2 и 3 и подключен параллельно нагрузке 9.
Делитель обратной связи состоит из последовательно соединенных стабилитронов 6 и резисторов 7 и 8, которые образуют 2 плеча. Стабилитроны 6 и резистор 7 образуют одно плечо ДОС, а другое плечо составляет резистор 8. ДОС подключен параллельно нагрузке 9.
Параллельно нагрузке 9 включены также два последовательно соединенных транзистора 4, 5 регулирующего элемента. При этом связь регулирующего элемента с выравнивающим делителем напряжения и делителем обратной связи осуществляется через средние выводы делителей и входы транзисторов 4 и 5.
К входу транзистора 4 подключен средний вывод между резисторами 2 и 3 выравнивающего делителя напряжения, а к входу транзистора 5 подключен средний вывод между резисторами 7 и 8 ДОС.
Электронный стабилизатор работает следующим образом: на входные клеммы (+Е, -Е) поступает нестабилизированное напряжение, которое через балластный резистор 1 поступает на нагрузку 9, к клеммам которой подключены параллельно три функциональных элемента:
выравнивающий делитель - резисторы 2, 3;
регулирующий элемент - транзисторы 4, 5;
делитель обратной связи - стабилитроны 6 и резисторы 7, 8.
Если выходное напряжение отличается от заданного стабильного значения, сигнал рассогласования через ДОС поступает непосредственно на вход транзистора 5, изменяя падение напряжения на нем, тем самым компенсируя рассогласование. Резистор 7 выполняется переменным или подборным, что позволяет регулировать напряжение на нагрузке в широких пределах. Падение напряжения на транзисторе 4 полностью задается напряжением на его входе, т.е. параметрами выравнивающего делителя 2, 3.
Введение стабилитронов в одно из плеч ДОС позволяет почти на порядок увеличить его коэффициент передачи и обойтись без усилителя обратной связи.
Количество и тип стабилитронов (варисторов) определяется заданной величиной выходного напряжения стабилизатора.
Дополнительными преимуществами предлагаемого решения являются следующие. В ДОС нет необходимости использовать прецизионные резисторы; обеспечивается достаточный коэффициент усиления по переменной составляющей, т.е. устройство работает как эффективный фильтр. Кроме того, практически исключена возможность самовозбуждения в кольце обратной связи.
Регулирующий элемент может быть выполнен как на биполярных, так и на полевых транзисторах. Это обеспечивает свободу выбора при реализации устройства.
Предложенная схема обеспечивает точность поддержания выходного напряжения 0,2÷0,5%. Коэффициент фильтрации достигает 20.
При необходимости обеспечить более глубокую фильтрацию делители могут быть дополнены емкостными элементами.