Биполярный стабилизатор тока Советский патент 1985 года по МПК G05F1/585 

эо о эо м о

fff ,

HZiH ffff Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в качестве управляемого биполярниго источника тока. Целью изобретения является повышение точности стабилизации биполярного тока. На чертеже представлена электрическая схема стабилизатора тока. Устройство содержит источник опор-Ю работе ного напряжения из стабилитрона 1 и первого резистора 2, параллельно которому подключен датчик тока из второго 3 и третьего 4 резисторов. Средняя точка первой последовательной цепочки соединена с положительным входом операционного усилителя 55 средняя точка второй последовательной цепочки соединена с отрицательным входом усилителя 5. Стабили затор содержит также первЫй 6, второй /, третий 8, четвертый 9 ключи, заземленную нагрузку 10, управляющий сигнал 11, первый 12, второй 13 третий 14, четвертый 15 диоды. Незаземленный вывод нагрузки 10 соединен через первый диод 12, первый 6 и третий 8 ключи, третий диод |14 соответственно с прямым выходом Усилителя 5, а через второй диод 13 второй 7 и четвертый 9 ключи, четве тый диод 15 соответственно - с инверсным выходом усилителя 5, общая точка первого 6 и третьего 8 ключей соединена с общей точкой первого -2 второго 3 резисторов, а общая точка второго 7 и четвертого 9 ключей - с общей точкой стабилитрона 1 и треть го резистора 4. Операционный усилитель 5 в биполярном стабилизаторе тока имеет диф ференциальный вход и балансный выхо Все изменения прямого выходного напря жения находятся в фазе с изменениями н пряжения положительного входа и в противофазе с изменениями напряжения отрицательного входа. Для инверсног выхода операционно1 о усилителя 5 имеет место обратное соотношение, Наличие двух выходов и четырех клю чей позволяет получить простую структуру биполярного стабилизатора тока с заземленной нагрузкой, обладающего высоким быстродействием изменения направления тока и высокой точностью симметрии номиналов положительного и отрицательного токов. 11 02 Диоды 12-15 включены последовательно с ключами 6-9 соответственно и предназначены для исключения работы стабилизаторов в режиме работы стабилитрона в прямом смещении. Они также исключают протекание тока через ключи другого направления и уменьшают сквозные токи через одновременно открытые ключи 6-9 при биполярного стабилизатора в динамическом режиме. Устройство работает следующим образом. Предположим, что на ключи 6-9 поступает сигнал 11 управления, который включает ключи 7 и 8 и выключает ключи 6 и 9. Тогда инверсный выход операционного усилителя 5 оказывается отключенным, а операционный усилитель с прямым выходом, стабилитрон 1, токозадающий резистор 2, датчик тока на резисторах 3 и 4 образуют собой стабилизатор тока положительного направления, в котором стабилитрон 1 запитан частью стабилизированного тока нагрузки 10. Контур стабилизации тока положительного направления замыкается через прямой выход операционного усилителя 5, третий диод 14, третий ключ 8, параллельную цепочку из первого резистора 2 и стабилитрона 1, второго 3 и тр.етьего 4 резисторов, второй ключ 7, второй диод 13 и заземленнук) нагрузку 10. Напряжение на прямом выходе операционного усилителя 5 относительно общей шины положительно. При изменении сигнала 11 управления, включаются ключи 6 и 9 и выключаются ключи 7 и 8, Тогда прямой выход операционного усилителя 5 оказывается отключенным, а операционный усилитель 5 с инверсным выходом, стабилитрон 1, токозадающий резистор 2 датчик тока на резисторах 3 и 4 образуют собой стабилизатор тока отрицательного направления через нагрузку. Контур стабилизации тока отрицательного направления замыкается через заземленную нагрузку 10, первый диод 12, первый ключ 6, параллельную цепочку из резистора 2 и стабилитрона 1,, второго 3 и третьего 4 резисторов, четвертый ключ 9, четвертый диод 15 и инверсный выход операционного усилителя 5. Напряжение на инверсном выходе операционного усилителя относительно общей шины отрицательно. 3 Таким образом, изменение сигнала 11 управления приводит к изменению направления стабилизированного тока через нагрузку, но не приводит к изменению стабилизированного тока через стабилитрон 1 .и датчик тока на резисторах 3 и 4. При этом, независимо от направления тока через нагрузку, его номинальное значение определяется выражением (R,fRO ст R..(R,.R2tR,.,-R,4R,-RH)/K где UCT- напряжение ста билизации стабилитрона 1; К- коэффициент усиления опера ционного усили теля ; R, R, Rj, R - значения сопро тивлений наг71рузки 10 первого 2, второго 3, третьего 4 резисторов соответственно. При большом значении К ток нагрузки равен З-сг и ст (i + R2) 3 и не зависит от сопротивления нагрузки. Неравенство номинальных значений положительного и отрицательного токов определяется токами утечки закрытых ключей. Время изменения полярности тока через нагрузку определяется в основном временем переключения ключей 6-9. По сравнению с известными биполяр;ными стабилизаторами тока предлага|емый стабилизатор имеет более высокие быстродействие переключения полярности тока нагрузки, точность стабилизации токов положительного и отрицательного направлений и равенство их номинальных значений и не требует /дополнительного источника напряжения питания.

БИПОЛЯРНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий и инвертирующие входы которого подключены к выходам параллельно соединенных источника опорного напряжения на стабилитроне и первом резисторе и датчика тока на последовательно соединенных втором и третьем резисторах, а выход усилителя и входные и общий выводы источника опорного напряжения и датчика тока связаны через диодный мост с выходным выводом стабилизатора тока, о.т л и ч а ю щ,л и с я тем, что, с целью повышения точное- . ти стабилизации выходного тока, в него введены первый, второй, третий и четвертый ключи, а усилитель выполнен с прямым и инверсным выходами, причем прямой выход усилителя соединен с выходным вьшодом стабилизатора тока через последовательно соединенные третий диод моста, третий и первьй ключи, первый диод моста соответственно, а ;ГинверснЫй выход § усилителя - через четвертый диод (Л моста, четвертый и второй ключи, второй диод моста, точки соединения первого ключа с третьим и второго ключа с четвертым подключены соответственно к входным и общему выводам источника опорного напряжения и датчика |тока.