ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА Российский патент 2022 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике в частности к импульсным регуляторам тока в цепях питания нагрузки и может быть использовано для управления двухфазными электродвигателями в следящих приводах.

Известно устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки патент №2588051, которое по своей структурной схеме и технической реализации наиболее близко соответствует заявленному изобретению.

Известное устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки содержит источник питания постоянного тока, ключ и блок управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а первый вывод источника питания соединен с первым выводом ключа, в устройство дополнительно введены устройство задания тока, датчик тока, реактор, диод и блок временной задержки, который подсоединен ко второму входу блока управления, причем между вторым выводом ключа и вторым выводом источника питания подключен диод катодом ко второму выводу ключа.

Для заявленного устройства выявлены общие с прототипом существенные признаки:

• Импульсный регулятор тока (устройство для ограничения зарядного тока);

• Источник питания (источник напряжения постоянного тока);

• МДП транзистор (ключ с блоком управления);

• Времязадающая RC цепь (блок временной задержки);

• Датчик тока;

• Дроссель (реактор);

• Диод, шунтирующий дроссель;

• Конденсатор нагрузки.

Недостатком известного устройства является выбранный режим его работы, обеспечивающий ограничение зарядного тока конденсатора нагрузки в момент включения источника питания. При этом не решена проблема стабильности тока нагрузки в различных режимах работы устройства, что ограничивает область его применения в технике.

Технической проблемой заявленного изобретения является расширение области применения устройства в технике и стабилизация величины тока в различных условиях эксплуатации устройства.

Указанная техническая проблема решается тем, что применен импульсный регулятор тока, состоящий из силового коммутирующего устройства, построенного на МДП транзисторе, резистивном делители напряжения, дросселе, шунтирующем диоде и конденсаторе нагрузки, усилителя сигнала обратной связи по току, состоящему из транзистора n-p-n проводимости, датчика тока в цепи питания, резистора обратной связи по току, резистора обратной связи по напряжению, и балансировочного резистора, компаратора сигнала обратной связи по току, состоящего из транзистора p-n-p проводимости, ограничительного резистора и времязадающей RC цепи. Согласно заявленному изобретению источник питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора делителя напряжения, истоку МДП транзистора, эмиттеру транзистора p-n-p проводимости, первому выводу резистора обратной связи по напряжению, а шиной «минус» подключен к эмиттеру транзистора n-p-n проводимости, первому выводу балансировочного резистора, первому выводу нижнего резистора делителя напряжения, аноду шунтирующего диода, первому выводу датчика тока в цепи питания, второй вывод которого подключен к выводу «минус» конденсатора нагрузки и первому выводу резистора обратной связи по току, второй вывод которого подключен ко второму выводу балансировочного резистора, второму выводу резистора обратной связи по напряжению, базе транзистора n-p-n проводимости, коллектор которого подключен к первому выводу ограничительного резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу времязадающей RC цепи и базе транзистора p-n-p проводимости, коллектор которого подключен ко вторым выводам резисторов делителя напряжения и затвору МДП транзистора, к стоку которого подключен второй вывод времязадающей RC цепи, катод шунтирующего диода и первый вывод дросселя, второй вывод которого подключен к выводу «плюс» конденсатора нагрузки.

Заявленный импульсный регулятор тока состоит из силового коммутирующего устройства, построенного на МДП транзисторе 8, резистивном делители напряжения 1, 9, дросселе 12, шунтирующем диоде 11 и конденсаторе нагрузки 14, усилителя сигнала обратной связи по току, состоящему из транзистора n-p-n проводимости 6, датчика тока в цепи питания 13, резистора обратной связи по току 10, резистора обратной связи по напряжению 5, и балансировочного резистора 7, компаратора сигнала обратной связи по току, состоящего из транзистора p-n-p проводимости 2, ограничительного резистора 4 и времязадающей RC цепи 3. Согласно заявленному изобретению источник питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора 1 делителя напряжения, истоку МДП транзистора 8, эмиттеру транзистора 2 p-n-p проводимости, первому выводу резистора 5 обратной связи по напряжению, а шиной «минус» подключен к эмиттеру транзистора 6 n-p-n проводимости, первому выводу балансировочного резистора 7, первому выводу нижнего резистора 9 делителя напряжения, аноду шунтирующего диода 11, первому выводу датчика тока 13 в цепи питания, второй вывод которого подключен к выводу «минус» конденсатора нагрузки 14 и первому выводу 10 резистора обратной связи по току, второй вывод которого подключен к второму выводу балансировочного резистора 7, второму выводу резистора 5 обратной связи по напряжению, базе транзистора 6 n-p-n проводимости, коллектор которого подключен к первому выводу ограничительного резистора 4, второй вывод которого подключен к первому выводу времязадающей RC цепи 3 и базе транзистора 2 p-n-p проводимости, коллектор которого подключен к вторым выводам резисторов 1, 9 делителя напряжения и затвору МДП транзистора 8, к стоку которого подключен второй вывод времязадающей RC цепи 3, катод шунтирующего диода 11 и первый вывод дросселя 12, второй вывод которого подключен к выводу «плюс» конденсатора нагрузки 14.

Суть предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, где представлена электрическая схема импульсного регулятора тока.

Импульсный регулятор тока работает следующим образом: при включении источника питания на затворе МДП транзистора 8 через резисторы 1, 9 делителя формируется отпирающее напряжение и через МДП транзистор 8, дроссель 12, конденсатор нагрузки 14, эквивалентное сопротивление нагрузки 15 и датчик тока 13 начинает протекать ток, сигнал с датчика тока 13 через усилитель сигнала обратной связи с коллектора транзистора 6 через резистор 4 поступает на базу транзистора 2 компаратора тока, который при заданном пороге срабатывания выключает МДП транзистор 8. Энергия, накопленная в дросселе 12 обеспечивает протекание тока через нагрузку 15, датчик тока 13 и шунтирующий диод 11. После спадания сигнала с датчика тока 13 ниже заданного уровня, транзистор 2 компаратора тока закрывается, что приводит к формированию отпирающего напряжения на затворе МДП транзистора 8 через резисторы 1, 9 делителя напряжения. Таким образом, обеспечивается колебательный процесс протекания тока нагрузки. Времязадающая RC цепь 3 обеспечивает гистерезис срабатывания компаратора и задает частоту колебательного процесса регулятора тока.

Стабильность тока нагрузки при изменении ее величины обеспечивается стабильностью усилителя обратной связи и порога срабатывания компаратора, которая определяется выбранным схемным решением и примененной элементной базой. Для обеспечения независимости тока нагрузки от изменения входного напряжения в усилитель сигнала обратной связи введен резистор 5 обратной связи по входному напряжению.

Выходной сигнал усилителя обратной связи определяются током базы транзистора 6

I_б6 = I_R5 + I_R10 - I_{R7 ,}

где I_б6 - ток базы транзистора 6

I_R10 - ток протекающий через резистор 10

I_R7 - ток протекающий через резистор 7

I_R5 - ток протекающий через резистор 5

Введен коэффициент компенсации входного напряжения K_н

,

где R₅ - сопротивление резистора 5

R₁₀ - сопротивление резистора 10

Kн зависит от параметров примененной элементной базы и может быть определен экспериментально. Его величина находится в приделах:

K_н = 250 … 300

Регулировка номинального тока нагрузки обеспечивается подбором балансировочного резистора 7.

Таким образом, техническими результатами изобретения являются:

1. Регулирование тока в цепи источника питания при изменении величины нагрузки;

2. Стабилизация тока нагрузки при изменении напряжения источника питания.

Данное изобретение предназначено для применения в блоках управления приводами, разрабатываемыми АО «ИСС» в качестве регулятора тока для управления двух фазными электродвигателями.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к импульсным регуляторам тока в цепях питания нагрузки, и может быть использовано для управления двухфазными электродвигателями в следящих приводах. Техническим результатом изобретения является импульсное регулирование тока в цепи питания нагрузки при изменении ее величины, а также стабилизация тока нагрузки при изменении входного напряжения. Технический результат достигается путем применения частотно-токового регулятора релейного типа и введения в усилитель тока нагрузки схемы компенсации изменения напряжения источника питания. Суть изобретения поясняется фиг.1, где представлена электрическая схема импульсного регулятора тока. 1 ил.

Импульсный регулятор тока, содержащий источник питания постоянного тока, МДП транзистор, датчик тока, дроссель с шунтирующим диодом, конденсатор нагрузки, времязадающую RC цепь, отличающийся тем, что введён резистивный делитель напряжения, усилитель сигнала обратной связи по току, состоящий из транзистора n-p-n проводимости, резистора обратной связи по току, резистора обратной связи по напряжению и балансировочного резистора, компаратора сигнала обратной связи по току, состоящему из транзистора p-n-p проводимости и ограничительного резистора, при этом источник питания шиной «плюс» подключён к первому выводу верхнего резистора делителя напряжения, истоку МДП транзистора, эмиттеру транзистора p-n-p проводимости, первому выводу резистора обратной связи по напряжению, а шиной «минус» подключен к эмиттеру транзистора n-p-n проводимости, первому выводу балансировочного резистора, первому выводу нижнего резистора делителя напряжения, аноду шунтирующего диода, первому выводу датчика тока в цепи питания, второй вывод которого подключен к выводу «минус» конденсатора нагрузки и первому выводу резистора обратной связи по току, второй вывод которого подключен ко второму выводу балансировочного резистора, второму выводу резистора обратной связи по напряжению, базе транзистора n-p-n проводимости, коллектор которого подключен к первому выводу ограничительного резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу времязадающей RC цепи и базе транзистора p-n-p проводимости, коллектор которого подключен ко вторым выводам резисторов делителя напряжения и затвору МДП транзистора, к стоку которого подключен второй вывод времязадающей RC цепи, катод шунтирующего диода и первый вывод дросселя, второй вывод которого подключен к выводу «плюс» конденсатора нагрузки.