Управляемый стабилизатор тока,предназначенный для питания ot ис-точника входного напряжения c нуле-вой точкой

Управляемый стабилизатор тока,предназначенный для питания ot ис-точника входного напряжения c нуле-вой точкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<ттт802 948

К АВТОРСКОМУ СВИ ИЗЛЬСТВУ

Р11М. К,.

G 05 F 1/56 (6f ) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 07.06.78 (2f)2624974/24-07 с присоединением заявки Hо — . (23) ГЗриоритет

Опубликовано 070281 Бюллетеиь 89 5

Дата опубликования описания 0902&1 т осударственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. З16. 722.

° 1(088.8) В. Н. Науменко, В. С. Малов и A. В. Гбйвйф3 ° „

» ° », THO ) НЧ)ККщ, т и, 585lt897Ea4 (72) Авторы изобретения (7f) Заявитель (54 ) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА > ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ

ДЛЯ ПИТАНИЯ OT ИСТОЧНИКА ВХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С НУЛЕВОЙ ТОЧКОЙ

Изобретение относится к электронной технике.и может быть использовано в качестве управляемого биполярного источника тока.

Известен стабилизатор тока, представляющий собой двухполюсник, состоящий из двух одинаковых транзисторов, базы которых соединены вместе, а на эмиттеры по отношению к базе через резисторы подано напряжение смещения. Во внешнюю цепь дтзухполюсник включен коллекторами транзисторов (1)

Известный стабилизатор тока позволяет стабилизировать ток обейх полярностей, однако для изменения полярности стабилизированного тока в нем необходимо изменять полярность питающего напряжения.

Управляемый стабилизатор тока, предназначенный для питания от источника входного напряжения с нулевой точкой, содержащий усилитель постоянного тока, резистор обратной связи, источник опорного напряжения. через ограничительный резистор, подключенный к инвертирующему входу усилителя. постоянного тока, последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме иа двух транзисторах различного типа проводимости, коллектор тт-р-тт транзистора регулирующего элемента соединен с положительной входной клеммой, а коллектор р-л-р транзистора с отрицательной входной клеммой и эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой — с одной из 0 клемм для подключения нагрузки подсоединена к клемме для подключения нулевой точки источника входного напряжения (21

Однако в известном стабилизаторе постоянного тока для получения било15 лярного тока в нагрузке необходим источник двуполярного опорного напряжения, который, например, может быть выполнен из двух разнополярных источников опорного напряжения и

20 переключателя. В этом случае В известном стабилизаторе для изменения направления выходного тока необходимо управлять переключателем источников. опорного напряжения, что достаточно сложно, Кроме того, в известном стабилизаторе постоянного тока для полученния симметричного тока в нагрузке необходимо симметрнровать разнополярные источники опорных .напряжений.

802948

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стабилизатора тока.

Это достигается тем, что в известный стабилизатор дополнительно введены управляемый ключ и два резистора„ при этом резисторы включены последовательно между источником опорного напряжения и неинвертирующим входом усилителя постоянного тока, точка соединения резисторов подключена к общей шине через Управляемый ключ, причем общая точка эталонного резистора и клеммы для подключения нагрузки через резистор обратной связи подключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, а выход это- 15 го усилителя соединен с эмиттерами транзисторов регулирующего элемента, базы которых подключены к общей шине.

На чертеже приведена электрическая схема управляемого стабилизатора то- Щ ка.

Коллектор и-р-и транзистора 1 двухтактного регулирующего элемента 2 соединен с положительным полюсом ис точника 3 входного напряжения, отрицательный полюс которого подключен к коллектору р-и-р транзистора 4 регулирующего элемента. Средний вывод источника 3 через нагрузку 5 стабилизатора и эталонный резистор б соединен с общей шиной.

Между точкой соединения нагрузки

5 стабилизатора тока с эталонным резистором 6 и источником 7 опорного напряжения включен делитель напряжения из резистора 8 обратной связи и резистора 9, образующий схему сравнения напряжения на эталонном резисторе и источнике опорного напряжения.

Общая точка резисторов 8 и 9 подключена к .первому входу усилителя 10 rfQ постоянного тока. между источником 7 и вторым входом усилителя 10 включены последовательно соединенные резисторы 11 и 12.

Точка соединения резисторов 11 и 12 подключена к общей шине через управляемый ключ 13.

Выход усилителя 10 соединен с эмиттерами транзисторов элемента 2, а базы транзисторов 1 и 4 подключены $g к общей шине.

В данной схеме транзисторы регулирующего элемента включенны по схеме с общей базой. Такое включение обеспечивает высокое внутреннее сопротивление регулирующего элемента, которое определяется дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода транзистора в схеме с общей базой.

Пропорционально увеличению внутреннего сопротивления регулирующего эле- 60 мента увеличивается коэффициент стабилизации напряжения на эталонном резисторе и тока в нагрузке.

В данном стабилизаторе первым входом усилителя 10 является инвер- 65 тирующий вход, а вторым входом неинвертирующий вход усилителя, так как транзисторы регулирующего элемента, включенные по схеме с общей базой, не изменяют фазу напряжения на эталонном резисторе.

Управляемый стабилизатор тока представляет собой управляемый стабилизатор напряжения с сопротивлением нагрузки в виде резистора б, на котором при помощи цепи отрицательной обратной связи поддерживается постоянное напряжение U9T . Нагрузка 5 включена последовательно с резистором 6. Так как сопротивление эталонного резистора R постоянно, то остается постоянным и ток через резистор б, который протекает одновременно и через нагрузку 5 ° Таким образом, в нагрузке стабилизатора тока R поддерживается независимо от величины

R> постоянный ток.

Стабилизатор напряжения на эталонном резисторе Кзт выполнен в виде управляемого стабилизированного усилителя, выходное напряжение которого стабилиэировано относительно напряжения источника опорного напряжения

U0„. При большом значении собственного коэффициента усиления усилителя

10 коэффициент передачи стабилизированного К определяется как где R„ — сопротивление резистора 9;

R — сопротивление резистора 8;

R — сопротивление резистора 11, R 4 — сопротивоение цепи, соединяющей общую точку резисторов 11 и 12 с общей шиной, в данном случае внутреннее сопротивление управляемого ключа 13.

При изменении состояния ключа 13 изменяется знак коэффициента передачи стабилизированного усилителя К „ >.

При этом меняется полярность напряжения на эталонном резисторе и соответственно направление тока через К „

Если управляемый ключ 13 замкнут и его внутреннее сопротивление близко к нулю, т. е. Й4=0 то Кпе1> R2 "-1 °

При этом стабилизированный усилитель работает в режиме инвертирующего усилителя и полярность напряжения U обратна полярности 0оп

Если управляемый ключ 13 разомкнут и его внутреннее сопротивление вели"

R4=, то К,щр= +1. При усилитель работает в режиме неинвертирующего усилителя, выходное напряжение на эталонном резисторе 0 как по знаку, так и по величине повторяет напряжение источника опорного напряжения Ппп

Величина стабилизированного тока

i+, протекающего через нагрузку ста802948 билизатора тока, определяется следующим выражением:

Usm

3 tel ЭТ (. "Э "Э) где — ток, протекающий через этаЭТ лонный резистор К

Зос - ток обратной связи, протекающий через резистор 8;

0 „- напряжение на резисторе

8 обратной связи

Из приведенного выражения следует, что ток через нагрузку стабилизатора . при замкнутом ключе 13 I опреде Í

H ляется как

Зам "ап(1+ Э ) н "ЭФ 1

Соответственно стабилизированный ток при разомкнутом ключе 13 1н раэ будет равен

Ра3 <оп

) —.+ —. н %э„„

Если сопротивление резистора 9 R„ выбРать таким, что R1 R< + аозт, то значения токов нагрузки протйвоположного направления будут симметричны и равны друг другу

Опа Ооп

ЭТ

Сопротивления резисторов 11 и 12 выбирают равным сопротивлению параллельного соединения резисторов 8 и 9.

Стабилизатор :ока работает следующим образом.

Положим, что источник 7 положителен, т.е. положительный полюс его соединен с общей точкой резисторов

9 и 11, а отрицательный — с общей шиной и в исходном состоянии управляемый ключ 13 замкнут. При этом второй вход усилителя 10 через резистор 12 и ключ 13 подключается к общей шине, и стабилизированный усилитель работает в режиме инвертирующего усилителя.

К первому входу усилителя 10 через резистор 9 приложено положительное опорное напряжение О,п . При данной схеме включения транзисторов регулирующего элемента напряжение на выходе усилителя постоянного тока отрицательное и оно открывает транзистор регулирующего элемента и-р-и типа. Ток положительного напряжения

+3 от положительного полюса источника 3 протекает через цепь: коллектор-эмиттер и-р-и транзистора 1, выход усилителя 10, источник питания усилителя (на чертеже не показаны), средний вывод которого соединен с общей шиной, в резистор 6 и нагрузку

5. С нагрузки ток +J поступает на средний вывод источника 3. При.протекании тока через эталонный резистор на нем выделяется отрицательное напряжение U. >, которое через резис5 тор 8 приложено к первому входу усилителя 10. Напряжения Uä„ и 09Т сравниваются схемой сравн нйя на резисторах 8 и 9 и их разность положительного знака поступает на первый вход усилителя 10. Усиленное отрицательное напр жение на выходе усилителя постоянного тока поступает на эмиттер транзистора 1. Изменение тока эмиттера транзистора 1 приводит к изменению тока коллектора этого транэис15 тора. Изменение величины тока +J протекающего через эталонный резистор и нагрузку, под воздействием дестабилизирующих факторов компенсируется с заданной точностью за счет

2О соответствующего изменения величины тока коллектора транзистора 1. Ъапример,при увеличении входного напряжения или уменьшении сопротивления нагрузки, увеличение тока по25 ложительного направления + J приведет к увеличению U> . Разность напряжений U> и ОЭТ отРицательного знака поступает на первый. вход усилителя постоянного тока. Приращение напряжения на выходе усилителя поЗО стоянного тока положительного знака уменьшит ток эмиттера транзистора так, чтобы с заданной точностью восстановилось равенство: 1э„ =0 /R z .

При положительном направлении тока в нагрузке транзистор 4 закрыт.

Пля получения отриц тельного на- правления тока через нагрузку стабилизатора тока по сигналу управления необходимо перевести ключ 13 в

40 состояние "разомкнуто". В этом случае стабилизированный усилитель работает в режиме повторителя напряжения. Положительное опорное напряжение 0,>п через .резисторы 11 и 12

45 оказывается приложенным к второму входу усилителя 10. При этом напря- жение на выходе усилителя постоянного тока положительно и открывает транзистор регулирующего элемента

50 р-и-р типа. Ток отрицательного направления - 3 от среднего вывода источника 3 через нагрузку поступает в резистор 6. С эталонного резистора через источник питания усилителя пос55 тоянного тока, выход усилителя, цепь эмиттер — коллектор р-и-р траиэистора 4 ток проходит на отрицательный полюс источника входного напряжения.

При протекании тока через эталонный резистор на нем выделяется полоЬО жительное напряжение 0эт, которое через резистор 8 приложено к первому входу усилителя 10. Разность напряжений U и U T положительного знака

on усиливается усилителем 10. Положи65 тельное напряжение на выходе усили802948

ВНИИПИ Заказ 10619/61 Тираж 951 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 теля постоянного тока поступает на эмиттер транзистора 4. Изменение тока эмиттера транзистора приводит к изменению тока коллектора этого транзистора. Изменение величины тока — I, протекающего через эталонный резистор и нагрузку, под воздействием дестабилизирующих факторов компенсируется с заданной точностью за счет соответствующего изменения величины тока коллектора транзистора 4 ° При отрицательном направлениИ тока s нагрузке транзистор 1 закрыт.

Использсвание предлагаемого управляемого стабилизатора тока обеспечивает Ро сравнению с известными следующие преимущества: упрощение управле- 15 ния выходным током стабилизатора, сокращение оборудования, для управления током применен "заземленный" ключ, расширение функциональных воэможностей стабилизатора за счет элек- 2О трического управления как по амплитуде, так и по знаку выходного тока.

Формула изобретения 25

УйравляеМйй .стабилизатор тока, предназначеннь1й для пи:ания от источника входного напряжения с нулевой точкой, содержащий усилитель пос-. тоянного тока, резистор обратной связи, источник опорного напряжения через ограничительный резистор, подключенный к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двухтранзисторах различного типа проводимости, коллектор и-р-и транзистора регулирующего элемента соединен с положительной входной клеммой, а коллектор р-n-p транзистора — с отрицательной входной клеклой и эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой — с одной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма для подключения нагрузки подсоединена к клемме для подключения нулевой точки источника входного напряжения, о т л и ч а ющ и.й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стабилизатора, в него дополнительно введены управляемый ключ и два резистора, при этом резисторы включены последовательно между источником опорного напряжения и неинвертирующим входом усилителя постоянного тока, точка соединения резисторов подключена к общей шине через управляемый ключ, причем общая точка эталонного резистора и клеммы для подключения нагрузки через резистор обратной связи подключены к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, а выход этого усилителя соединен с. эмиттерами транзисторов регулирующего элемента, базы которых подключены к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 444171, кл. C 05 1/56, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 514281, кл. G 05 F 1/56, 1976.