Технічні науки

Електротехніка та радіоелектроніка

Р.В. Бараненко,

В.С. Тверезовський

Херсонський національний технічний університет

ТЕХНІЧНІ АСПЕКТИ ПРОЕКТУВАННЯ

СТАБІЛІЗОВАНОГО ДЖЕРЕЛА ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ

Постійний розвиток засобів вимірювання й контролю різноманітних параметрів виробів і процесів є невід'ємною частиною науково-технічного прогресу. В цей час істотний вплив на методи побудови вимірювальних систем робить використання ЕОМ для обробки результатів вимірювання й керування різними процесами [1].

Одним з основних завдань при розробці вимірювальних систем є підвищення точності, швидкодії й збільшення діапазону вимірюваних величин.

Відомі стабілізовані джерела електроживлення, що містять включений до вихідної шини регулюючий елемент, підсилювач постійного струму, джерело опорної напруги [2].

Відоме також стабілізоване джерело електроживлення, що містить включений послідовно до вихідної шини регулюючий елемент, підсилювач постійного струму, диференціальний підсилювач, один із входів якого з'єднаний із джерелом опорної напруги, а вихід диференціального підсилювача підключений до керуючого входу регулюючого елемента [3]. Недоліком пристрою є вузькі функціональні можливості.

Метою роботи є розширення функціональних можливостей пристрою.

Поставлена мета досягається тим, що стабілізоване джерело електроживлення [4] містить включений послідовно до вихідної шини регулюючий елемент, підсилювач постійного струму, диференціальний підсилювач, один із входів якого з'єднаний із джерелом опорної напруги, а вихід диференціального підсилювача підключений до керуючого входу регулюючого елемента, інший вхід диференціального підсилювача через введений детектор приєднаний до вихідного підсилювача постійного струму, вхід якого через введений комутатор приєднаний до вихідного виведення.

На рис. 1 представлена електрична схема стабілізованого джерела [4].

Рисунок 1 − Принципова електрична схема пристрою [4]

Стабілізоване джерело [4] містить включений до вихідної шини регулюючий елемент 1, підсилювач 2 постійного струму, диференціальний підсилювач 3, джерело 4 опорної напруги, детектор 5, комутатор 6, вольтметри 7-8, резистор 9, навантаження 10. Роботу пристрою розглянемо, коли відбувається стабілізація струму. Ключі 11 й 12 комутатора 6 перебувають у положенні, зазначеному на рис. 1, до вихідних клем підключене навантаження 10.

Підсилювач 2 має вхідний опір набагато більший опору резистора 9 зворотного зв'язку. Світлодіод оптрона регулюючого елемента 1 випромінює світло певної яскравості. Через навантаження тече струм . Підсилювач 2 має великий коефіцієнт підсилення .

На виході підсилювача 2 буде напруга :

.

(1)

При великому значенні на вході підсилювача буде потенціал, близький до нуля. З (1) випливає, що показання вольтметра 8 будуть пропорційні величині струму в навантаженні 10. На виході диференціального підсилювача 3 буде напруга :

,

(2)

де − коефіцієнт передачі детектора 5;

− коефіцієнт підсилення диференційного підсилювача 3.

Ця напруга прикладається до світлодіоду оптрона регулюючого елемента 1, викликаючи його світіння. Світло світлодіоду, потрапляючи на фоторезистор, змінює його величину таким чином, щоб струм через навантаження був однакової величини, незалежно від зміни вхідної напруги й опору навантаження 10. Дійсно з (2) випливає, що при дуже великому

,

звідси випливає

.

(3)

З рівняння (3) видно, що струм у навантаженні не залежить від напруги джерела й опору навантаження.

Принцип роботи буде справедливий для стабілізації постійного й змінного струму. Вольтметр 7 буде показувати величину напруги на навантаженні 10.

Стабілізація напруги. Ключі 11 й 12 комутатора 6 перемикаються до іншого положення. При цьому клема буде з'єднана із загальним проводом, а резистор 13 буде підключений до входу підсилювача 2.

Нехай світлодіод оптрона регулюючого елемента 1 випромінює певної яскравості світло, визначаючи цим величину опору фоторезистора оптрона. На клемі 14 навантаження 10 буде якась напруга . На виході підсилювача 2 буде напруга:

,

де − опір резистора 9; − опір резистора 13. Ця напруга через детектор 5 прикладається до входу диференційного підсилювача 3. На інший вхід підсилювача подається опорна напруга із джерела 4. На виході підсилювача буде напруга:

,

(4)

де − коефіцієнт передачі детектора 5;

− коефіцієнт підсилення підсилювача 3. Ця напруга прикладається до світлодіоду оптрона, що своїм світлом змінює опір фоторезистора оптрона 1 таким чином, щоб величина напруги на навантаженні була постійна й не залежала від зміни вхідної напруги й опору навантаження 10. Справді, при великому значенні з рівняння (4) випливає, що

,

звідси видно, що не залежить від вхідної напруги й опору навантаження 10.

Стабілізуючий пристрій доцільно використати при вимірюванні й контролі параметрів радіоелементів, коли необхідно мати струми й напруги постійні й змінні. Так пристрій був випробуваний для вимірювання пробивної напруги й зворотного струму напівпровідникових діодів.

Література:

1. Тверезовський В.С. Принцип здійснення гнучкого програмного керування елементами вимірювальних систем за аналізом їх експоненціальних параметрів /В.С. Тверезовський, Р.В. Бараненко //Вестник Херсонского государственного технического университета. – 2003. – №2 (18). – С.297-301.

2. Авторское свидетельство СССР № 284060, кл. Н02М5/02, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 565291, кл. G05F1/56, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР №714370 «Стабилизированный источник электропитания». Автор: Тверезовский В.С. - М.Кл². G05F1/10. - Опубл. 05.02.1980, Бюл. №5.