Управляемый стабилизатор тока Советский патент 1989 года по МПК G05F1/625 

4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности преобразования и надежности управляемого стабилизатора тока. Цель достигается тем, что в управляемом стабилизаторе тока, содержащем первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с источником управляющего напряжения, выход - с нагрузкой через эталонный резистор, с инвертирующим входом первого усилителя и с выходом узла обратной связи через первый резистор, а вход узла обратной связи соединен с нагрузкой, узел обратной связи выполнен в виде вспомогательного стабилизатора тока. Вспомогательный стабилизатор тока выполнен на втором операционном усилителе, втором резисторе и подключен к изолированному двухполярному источнику питания. Причем в первом варианте исполнения инвертирующий вход второго усилителя соединен с нагрузкой, неинвертирующий вход - с общей шиной через второй резистор, с общим выводом изолированного двухполярного источника питания, а выход второго усилителя соединен с инвертирующим входом первого усилителя. Во втором варианте второй усилитель подключен неинвертирующим входом к нагрузке, выходом и инвертирующим входом - к общей шине через второй резистор, а инвертирующий вход первого усилителя соединен с общим выводом изолированного двухполярного источника. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повьше- ние точности преобразования и надежности устройства.

На фиг. 1 и 2 представлены принципиальные электрические схемы управляемых стабилизаторов тока с различным выполнением узла обратной связи.

Управляемый стабилизатор тока содержит первый операционный усилитель 1, эталонный резистор 2, первый резистор 3, узел обратной связи, состоящий из второго операцинного усилителя 4 и второго резистора 5. Причем

31511746

силитель 1 подключен неинвертируюим входом к входной шине для подклюения источника 6 управляющего напряения , выходом - к вькодной шине под- ключения нагрузки 7 через эталонный резистор 2, к инвертирующему входу усилителя 1 через резистор 3. Усилитель 4 и резистор 5 в первом варианте выполнения узла обратной связи 10 (фиг.1) соединяются с остальными элементами следующим образом. Инвертирующий вход усилителя 4 соединен с выходной шиной, неинвертирующий вход - с общей шиной устройства через резис-15 тор 5, с общим выводом изолированного двухполярного источника 8 и 9 литания усилителя 4, выход которого соединен с инвертирующим входом усилителя 1 ,20

Во втором варианте выполнения узла обратной связи (фиг,2) усилитель 4 подключен неинвертирующим входом к выходной шине, выходом - к общей шине устройства через резистор 5, к ни- вертирующему входу непосредственно, а инвертирующий вход усилителя 1 соединен с общим выводом изолированного двухполярного источника 8 и 9 пита1 :ля усилителя 4. Узел обратной связи вы- 30 полнен по схеме управляемого стабилизатора тока. Выходное напряжение 11, усилителя равно сумме напряжения U, источника 6 и напряжения U обратной связи, выделяемого на резисторе 3 35 Uo4, и j + и. В свою очередь напря- жение и. обратной связи определяется выходным током узла обратной связи, который равен току 1,. через резистор 5. Собственные токи потребления уси- 40 лителя 4 замыкаются через источники 8 и 9 питания. Напряжение на резисторе 5 равно напряжению U на нагрузке 7. При этом ток 1 обратной связи будет проходить через один из источников 8 45 или 9 напряжения питания в зависимости от полярности напряжения на нагрузке 7. В итоге будет справедливо соотношение: U . При выполнении R J R напряжение Гд обратной Q связи будет близко к напряжению U. При положительном напряжении U, напряжение Uj будет также положительным и выходное напряжение будет определяться соотношением: Uovi - v 55 + L . Напряжение Ugy, приложено к последовательной цепи из эталонного резистора 2 и нагрузки 7. Поэтому напряжение U,j на эталонном резисторе 2

будет практически равно напряжению

и,,.

Большое сопротивление управляющего входа усилителя 4 практически не влияет на значение токов через резистор 2 и нагрузку 7, которые будут равны.

В общем случае выходной ток 1 в нагрузке 7 определяется соотношением

IH Uy(l + j.)/R

1

где у

(R3rRjl

R -Rj-R (( j)

- методическая погрешность, обусловленная зависимостью тока наг. грузки от его сопротивления;

R, R j.RjjK - сопротивления резисторов 2, 3; 5

и нагрузки 7.

Коэффициент передачи К стабш1иза- тора по управляющему воздействию определяется выражением: К (1 + f)/P При равенстве Р- 5 погрешность преобразования стремится к нулю, а коэффициент К стремится к значению: К 1/Е-2

При 3 5 эталонный резистор приобретает функцию токозадающего резистора, изменением которого при постоянном управляющем напряжении возможно изменение выходного тока в широком диапазоне с одновременным обеспечением большого выходного сопротивления.

Поскольку в формировании определенного напряжения обратной связи участвуют только резисторы 3 и 5, то облегчается процесс настройки устройства на заданное выходное сопротивление ,

Работа управляемого стабилизатора тока при изменении управляющего напряжения, сопротивления нагрузки и напряжений питания происходит следующим образом.

При увеличении управляющего, напряжения увеличивается напряжение на выходе усилителя 1,на нагрузке 7 и, следовательно, на входе вспомогательного управляемого стабилизатора тока, выполненного на усилителе 4 и резисторе 5, которое полностью передается на резистор 5. Это вызывает увеличение тока через резистор 5, который

515

проходит через усилитель 4, через источник 9 (фиг.П или источник 8 (фиг.21, через резистор 3, на котором создается напряжение обратной связи, которое поступает на инвертирующий вход усилителя 1 и приводит к дальнейшему увеличению выходного напряжения усилителя 1 до заданного значения, при котором напряжение на эталонном резисторе 2 становится равным управляющему напряжению, а выходной ток увеличивается до значения, определяемого указанным соотношением.

При изменении, например увеличении, сопротивления нагрузки 7 уменьшается выходной ток и одновременно увеличивается падение напряжения на нагрузке 7, что приводит к увеличению напряжения на входе усилителя 4, увеличению его выходного тока, что приводит к увеличению напряжения на резисторе 3 и, следовательно, на выходе усилителя 1 до нового значения

ОУ1 и,, Кц/Р.2, соответствующего но- 25 для подключения самостоятельного изо- вому значению нагрузки. При этом вы-лированного от общей шины стабилизаходной ток увеличивается до ранее установленного значения.

Изменение напряжений источников питания усилителей 1 и 4 не приводит- к заметным изменениям выходного тока благодаря включению их по схеме управляемых источников тока, обладающих большим входным сопротивлением по цепи питания усилителей.

Таким образом, данный управляемый стабилизатор тока по сравнению с прототипом имеет более высокую точность преобразования управляющего напряжения в выходной ток, большую надежность за счет упрощения схемы и позволяет упростить настройку стабилизатора за счет обеспечения независимой регулировки коэффициента преобразования управляющего напряжения в выходной ток и выходного сопротивления.

Формула изобретения

66

соединен с входной шиной для подключения источника управляющего напряжения , выход - с выходной шиной для подключения нагрузки через эталонный резистор, с инвертирующим входом операционного усилителя через первый резистор, узел обратной связи, выпол : ненный на втором операционном усилителе и втором резисторе, причем узел обратной связи управляющим выводом подключен к выходной щине, выходным выводом - к инвертирующему входу пер- вого операционного усилителя, общим

выводом - к общей шине стабилизатора, выводами питания соединен с входными пшнами для подключения двухполярно- го источника питания, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения точности преобразования и надежности, узел обратной связи выполнен в виде вспомогательного управляемого стабилизатора тока, выводы питания которого соединены с входными шинами

тора двухполярного источника питания со средним выводом.

второго резистора.

операционного усилителя, общий вывод с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с объединенными входом и инвертируюп им входом второго операционного усилителя, а выходной вывод узла обратной связи соединен с общим выводом питания.

Составитель В.Есин Редактор 0.Спесивых Техред И.Верес

Заказ 5904/51

Тираж 788

Е1НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор А.Обручар

Подписное