Генератор тока Советский патент 1987 года по МПК H03K4/48 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразовательных устройствах

Цель изобретения - повьшение стабильности работы устройства путем уменьшения зависимости выходного тока от пульсаций напряжения питания, от нестабильности напряжения питания и при изменениях температуры окружающей среды.

На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг, 2 и 3 - варианты его выполнения.

Генератор тока содержит стабилитрон 1, анод которого соединен с шиной 2 источника напряжения и первым выводом датчика 3 тока, катод стабилитрона 1 связан с первым выводом первого резистора 4 и неинвертирующим входом операционного усилителя 5j инвертирующий вход которого подключен к второму выводу датчика 3 тока и входу регулирующего элемента 6, выход которого соединен с шиной 7 выхода устройства, второй 8 и третий 9 резисторы, причем первый вывод второго резистора 8 соединен с выходом операционного усилителя 5 и вторым выводом первого резистора 4 а второй вывод - с управляющим вход регулирующего элемента 6, первым выводом третьего резистора 9, второй вывод которого соединен с шиной 2 источника напряжения. Кроме того, в устройство введен компенсирующий элемент 10, первый и второй выводы которог о включены соответственно между первым выводом третьего резистора 9 и вторым выводом второго резистора 8. Компенсирующий 10 и ре гулирующий 6 элементы выполнены на первом и втором полевом транзисторах 11 и 12 соответственно, причем исток и сток первого полевого транзистора 11 подключены соответственно к первому и в-торому выводу ком- пенсируюшего элемента 10, затвор .соединен с входом регистрирующего элемента. 6; который соединен с истоком второго полевого транзистора 1, затвор которого соединен с упраляющим входом регулирующего элемен- та 6, сток - с его выходом.

Устройство работает следующим образом. Опорное напряжение стаби- :щтрона i сравнивается операционным усилителем 5 с напряжением датчика 3 тока по цепи отрицательной

S

0

5

обратной связи: инвертирующий вход - выход операционного усилителя 5 - первьй резистор 8, база-эмиттер транзистора регулирующего элемента 6 - инвертирующий вход операционного усилителя 5. Напряжение на датчике 3 тока поддерживается равным напряжению стабилитрона 1 и поэтому стабильность выходного тока I непосредственно зависит от стабильности напряжения стабилизации, Вследствие конечного дифференциального сопротивления стабилитрона 1 стабильность опорного напряжения зависит от стабильности протекающего через него тока стабилизации.

Ток стабилизации 1,-, задается резистором 4 и определяется уравнением:

(R.)VicA. , О)

где UST напряжение стабилизации

при токе стабилизации,равном

0

4 Rg, Кз и„ .сопротивление резистора 4; сопротивления резисторов 8 и 9 соответственно; напряжение между управляющим и токовыми входами регулирующего элемента.

sffsrv

R/RS

(2)

Для анализа качества схемы рассмотрим формулу (2) при условии К.

8 3

Щт+2иб R:

(3)

Практически, при йИ$. 2 мВ/°С, кОм, 9 18 Ом - напряжение стабилизации и дифференциальное сопротивление ста- билитрона КС 191 Ф 3.362.103 ТУ температурный дрейф напряжения стабилизации

- 0,072 мВ/°С

или в процентах О,О0079%/ С, что практически приемлемо для многих схем.

Как видно из формулы 3 , температурный дрейф тока стабилизации зависит практически только от температурного дрейфа напряжения и§.,(По сравнению с температурным уходом напряжения стабилизации стабилитрона КС 191Ф на ±6 мВ при изменении.

31

температуры от -60°С до +60°С). Это недостаток устраняется включением компенсирующего элемента 10 последовательно с резистором 9 делителя напряжения, как показано на фиг. 2.

С увеличением температуры окружающей среды уменьшается напряжение - перехода база-эмиттер транзистора регулирующего элемента 6. При этом напряжение (фиг, 1) на выходе опера ционного усилителя 5 уменьшается прпорционально коэффициенту деления напряжения резисторами 8 и 9. Уменьшение напряжения перехода база-эмиттер транзистора компенсирующего эле мента 10 (фиг. 2) практически равно уменьшению напряжения перехода база эмиттер транзистора регулирующего элемента 6. Происходит как бы уменьшение сопротивления, что приводит к эквивалентному увеличению напряжения на выходе операционного усилителя 5. Таким образом, уменьшение напряжения на выходе операционного усилителя 5 за счет транзистора ре- гулирующего элемента 6 компенсируется его увеличением транзистором компенсирующего элемента 10. Напряжение на выходе операционного усилителя 5 остается практически постоян ным.

Для полной компенсации необходимо ввести два компенсирующих р-п- перехода. В генераторе тока с полевым транзистором 12 в качестве регу лирующего элемента 6 (фиг. 3) в элемент 10 соответственно включается .однотипный полевой транзистор 11, затвор которого соединен с истоком регулирующего транзистора.. На затве ре компенсирующего транзистора 11 напряжение не имеет температурного дрейфа в результате чего осуществляется полная компенсация дрейфа напряжения затвор-исток транзистора 12. Кроме того, ток затвора транзистора 11 компенсирует температур- ный дрейф тока стока транзистора 12, обусловленньш температурным дрейфом тока затвора транзистора 12

Недостаток схемы проявляется в нестабильности выходного напряжения усилителя, эквивалентного напряжению

Ев«,

(4)

где АЕд - часть напряжения на выходе усилителя 5, обусловленная значением то

КОВ затвора транзисторов 12 и 11;

- ток затвора транзистора 12;

I - ток затвора транзисто- ра 11.

Для многих практических применений током затвора транзистора 11 по сравнению с током делителя и по сравнению с положительным влиянием компенсации тока затвора транзистора 12 можно прене брёчь. Соответственно, нестабильность можно считать равной нулю.

Генератор тока, по сравнению с известным, уменьшает зависимость выходного тока от пульсаций напряжения питания, от нестабильности напряжения питания и при изменении температуры окружающей среды.

Формула изобретения

1. Генератор тока, содержащий стабилитрон, анод которого соединен с щиной источника напряжения и с первым вьшодом датчика тока, катод стабилитрона соединен с первьм выводом первого резистора и неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с вторым выводом датчика тока и входом регулирующего элемента, выход которого соединен с шиной выхода устройства, отличающийся тем, что, с целью повьщтения стабильности работы устройства путем уменьшения зависимости выходного тока от пульсаций напряжения питания, от нестабильности напряжения питания и при изменениях температуры окружающей среды, в него введены второй и третий резисторы, причем первый .вывод второго резистора соединен с выходом операционного усилителя и вторым выводом первого резистора, а второй вывод - с управляющим входом регулирующего элемента, первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с шиной источника напряжения.

2.Генератор по п. 1, отличающийся тем, что в него введен компенсирующий элемент, первый и второй выводы которого включены соответственно между первым выводом третьего резистора и вторым выводом второго резистора.

3.Генератор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что компенсирукяций и регулирующий элементы выполнены на первом и втором полевом транзисторах соответственно, причем исток и сток первого полевого транзистора подключен соответственно к первому и второму выводу компенсирующего элемента, затвор соединен с входом регулирующего элемента, и истоком второго полевого транзистора, затвор которого соединен с управля ющим ВХОДОМ регулирующего элемента, сток - с его выходом.

фие.г

/7

сри&.З

Составитель А.Горбачев Редактор Л.Пчелинекая Техред м.Ходанич Корректор Г.Решетник

Заказ 7945/56 Тираж 922Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение может быть использовано в преобразовательных устройствах. Цель изобретения - повьшение стабильности работы устройства. Генератор тока содержит стабилитрон 1, датчик 3 тока, резистор 4, операционный усилитель 5, регулирующий элемент 6. Введение резисторов 8 и 9 уменьшает зависимость выходного тока от пульсаций напряжения питания,от нестабильности напряжения питания и при изменениях температуры окружающей среды.. В описании предусмотрен вариант введения компенсирующего элемента, выводы которого включены между выводами резисторов 9 и 8, выполненного как и регулирующий элемент 6, на полевом транзисторе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С 2S Пз Пз О Фиг./