Управляемый стабилизатор тока Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования напряжения в ток в устройства электропитания и функциональных блоках радиоэлектронной аппаратуры с дистанционным управлени ем, в схемотехнике синтеза активных четырехполюсников, а также в метроло гии при проверке образцовъпс катушек сопротивления. Известен управляемый стабилизатор тока, содержащий-дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которо го подключен между соединенными посл довательно измерительным резистором и регулирующим органом, а неинвертирун щий вход соединен с источником управляющего напряжения и средней точкой двухполярного источника питания ГП . Однако.данное устройство имеет низкую стабильность коэффициента передачи при малой величине выходного тока и низкую точность управления.. Это обусловлено, с одной стороны, тем, что дрейф выходного напря жения, усилителя воздействует на регулирующий орган и приводит к флук туации тока, вносящим значительную погрешность в его коэффициент- переда чи. С другой стороны, включение управляющего источника последовательно с измерительным резистором вызывает протекание через последний ток управ ляющего источника, также вносящего погрешность в коэффициент передачи управляемого генераторао При этом оказывается принципиально невозмозггным разделение тока, нагрузки и тока управляющего источника в измерительном резисторе. По этой же причине известное устройство не может быть использовано в системах- автоматического управления с дистанционным управлением, когда функцию-измерительного резистора выполняет резистивный датчик контролируемого параметра. Кроме того, в данном устройстве для обеспечения в нагрузке тока одно го направления используется лишь половина источника двухполярногчэ напря жения, что.снижает КПД устройства Наиболее близким по технической сущности к изобретению является управляемый стабилизатор токаа содержащий первый, и второй регулирующие узлы, управляюпще входы которьщ ; соединены- с выходами первого и вто13 рого дифференциальных усилителей, неинвертирующие входы, которых подключены к источнику управляющего напряжения, а инвертируннцие входы соответственно к первому и второму выводам датчика тока нагрузки, причем выходные вьшоды первого и второго регулирующих узлов связаны соответственно с первым и вторым вьшодами датчика тока, а выводы питания дифференциальных усилителей и регулирующрх узлов с источником питания 2. Однако известное устройство имеет низкие точность стабилизации, КЦД, надежность и ограниченные функциональные возможности, вызванные след-ующими причинами. Без перекл1рчения оператором (че-ловеком или дистанционным- механизмом) выходных зажимов нагрузки в последней невозможно изменение- направления тока на противоположное. За счет гальванической «развязки источника питания нагрузки от схемы питания управлением в цепи нагрузки возникают помехи (продольного вида)j приводящие к пульсации и паразитным утечкам и значительно снижающие точность стабилизации. Для их частичной компенсации требуется наличие прецизионного, повторителя тока. Операционные усилители в известном стабилизаторе требуют.дополнительного (двухполярного) источника питания, сниженного КПД стабилизатора (за счет балластных- вьшрямителей, цепей развязок и фильтров), усложняющего его схему. При-работе известного стабилизатора воздействие дестабилизируюпщх факторов приводит к появлению систематической составляющей, дрейфа операционных усилителей постоянного тока, вызывающей однонаправленное, по отношению к нагрузке,- изменение напряжения на зажимах регулирующих элементов (ввиду-их последовательного включения). Это вносит существенную погрешность стабилизации и снижает устойчивость и-стабильность известного стабилизатора в процессе работьд.. Целью изобретения является повышение .точности стабилизации, КПД надежности и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигаетсятем, что в управляннцем- стабилизаторе тока, содержащем первый и второй регулирующие узлы, управляющие входы которых соединены с выходами соответ ственно первого и второго дифференциальных усилителей, неинвертирунмцие входы Которых соединены с входными вьшодами для Подключения источника управляющего напряжения, а инвертирукяцие входы - соответственно с первым и вторым выводами .датчика тока нагру ки, причем выводы питания дифференхщальных усилителей и регулирующих узлов связаны с входными выводами для подключения источника питания, регулирующие узлы выполнены двухтактными, при этом вьтоды питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов соединены с входными выводами для подключения двухполярного источника питания, а силовые выходы первого и второго регулирукгщих узлов и первый и второй вьшоды датчика тока образуют соответственн первую и вторую пары выходных вьгоод для подключения нагрузок. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Управляемый стабилизатор тока со держит первый 1 и второй 2 идентичные дифференциальные усилители, вых ды которых подключены соответственн к входам первого 3 и второго 4 регу лирующих узлов, а вьтоды питания к источнику 5 двухполярного напряжения. Источник 6 управляющего напр жения включенмежду неинвертирующими входами дифференциальных усилите лей 1 и 2, которые могут быть соединены с общей точкой источника 5, например, через балансный потенциометр 7. Датчик 8 тока нагрузки (измерительный резистор), например о разцовая катушка сопротивления, под ключен потенциальными выводами к ин вертирующим входам усилителей 1 и 2 а токовыми включен в цепь нагрузки 9 и регулирующего узла (вывод 10). Управляемый стабилизатор тока работает следующим образом. При подключении нагрузки 9 (в одно или оба выходных плеча) и измерительного резистора 8 замыкаются обе цепи, отрицательной обратной свя зи, охватывающие.усилители 4 и 2 через цепь нагрузки 9. Поэтому при включении источника 5 и при отсутствии сигнала управления источника 6 ток в,цепи нагрузки 9. будет отсутствовать, а напряжения на потенциальных 3 зажимах измерительного резистора 8 будут равны мея(Ду собой и соответствовать напряжению общей точки двук полярного и.сточника 5 питания. При несимметрии сопротивления нагрузки 4. включенной в выходные токовые ветви стабилизатора, уровень напряжения на потенциальных зажимах измерительного резистора 8 может корректироваться потенциометром 7, Воздействие дестабилизирующих факторов, например температуры, приводит к одинаковому смещению напряжений на потенциальных зажимах резистора 8 вследствие.идентичного смещения выходных напряжений усилителей 1 и 2, что исключает влияние систематической, составляющей дрейфа усилителей 1 и 2 на коэффициент передачи стабилизатора. Усилители 1 и 2 по отношению к управляющему источнику 6 включены в режиме повторителей напряжения на резисторе 8, т.е. в единичном усилении, поэтому независимо от симметрии плеч нагрузки 9 систематическая составляющая дрейфа, усилителей 1 и 2 при их идентичном исполнении компенсируется полностью. При воздействии сигналов управления, поступающих с источника 6 на неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 1 и 2, управляющих регу- / лирующими органами 3 и 4, ток, протекающий по цепи нагрузки 9, создает на потенциальных зажимах измерительного резистора 8 падение напряжения, уравновешивающее сигнал управления. Поэтому ток в цепи нагрузки 9 повторяет форму напряжения управляющего источника 6. Гальваническая развязка цепей тока управляющего источника 6 и тока нагрузки 9 позволяет применить в качестве измерительного резистора 8 образцовую катушку сопротивления с двумя токовыми и двумя потенциальными зажимами, имеющую высокий класс точности. Это расширяет область применения предлагаемого,стабилизатора, создавая условия для его применения как при высокоточных измерениях, так и в устройствах с дистанционным управлением,- когда измерительный резистор вынесен, например, в термо.стат, при помощи, кабельной линии связи с несимметричной нагрузкой в обеих плечах. В предлагаемом стабилизаторе управляющий источник 6. включен дифференциально между входами усилителей

SU308436

1 и 2, поэтому напряжение на выко-9 одновременно с обеих половин двухподах регулирующих органов ЗиЛ рав-лярного источника 5 питания независимо

ны и противоположны по знаку. Этоот полярности управляющего сигнала,что

обеспечивает отбор тока в нагрузкурезко увеличивает КПД устройства .

УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА, содержащий первый и второй регулирующие узлы, управляющие вход которых соединены с выходами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, неинвертиру щие входы которых соединены с входн ми выводами для подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы - соответственно первым и вторым выводами датчика тока нагрузки, причем вьшоды питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов связаны с входными выводами для подключения источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, КПД, надежности и расширения функциональных вбзможностей, регулирующие узлы вьтолнены двухтактными, при этом выводы питания дифференциальных усилителей, и регулирующих узлоа соединены с входными выводами для подключения двухполярного источника питания, а силовые выходы первого и в-аэрого регулирующих узлов и первый и второй выводы датчика тока образуют соответственно- первую и вторую пары рыходных выводов- для подключения нагрузок.