Регулятор тока Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

Устройство относится к технике регулирования постоянного тока в активно-индуктивный нагрузке и может быть использовано в электроприводах.

Известно устройство для регулирования тока, протекающего через индуктивную нагрузку по заявке ФРГ Ms OS 3529742, G 05 F 1/46, содержащее измерительный резистор, компаратор, триггер, источник внешних управляющих импульсов, транзисторный ключ.

Недостатком устройства является повышенные пульсации тока, т.к. контролируется только их верхний уровень.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от токовых перегрузок (а.с. № 1553964, G 05 F 1/573), содержащий регулирующий элемент, датчик тока, узел обратной связи, ключевой элемент, компаратор, конденсатор и резисторы.

Недостатком устройства является увеличение потерь на силовом транзисторе при увеличении тока нагрузки, что снижает к.п.д, а также недостаточная надежность из- за отсутствия цепи протекания тока нагрузки при отключении силового транзистора.

Целью изобретения является повышение к.п.д, и надежности путем улучшения динамики схемы.

Сущность изобретения заключается в том, что регулятор тока содержит силовой транзистор, включенный через датчик тока между входным и выходным выводами, первый вывод датчика тока, соединенный с выходным выводом подключен к первому входу компаратора, второй вход которого присоединен к выводу источника управляющего напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключевого транзистора, коллектор которого подключен к базе силового транзистора,

Новым является введение источника двухполярного напряжения, первый вывод которого подсоединен к эмиттеру ключевого транзистора, коллектор которого через резистор смещения подсоединен ко второму выводу источника двухполярно го напряжения и непосредственно к базе запирающего транзистора, коллектор которого подключен к второму выводу источника двухполярного напряжения, а эмиттер присоединен к базе силового транзистора, при этом подключение коллектора ключевого транзистора к базе силового транзистора осуществлено через введенный разделяющий диод, причем выходные выводы и датчик тока зашу.нтиро- ваны обратным диодом.

На чертеже приведена схема устройства, где обозначены: 1 - силовой транзистор,

2- датчик тока, 3 - активно-индуктивная нагрузка, 4 - обратный диод, 5 - компаратор, 6 - источник управляющего напряжения, 7 - схема управления транзистором 1, содержащая ключевой транзистор 8, запирающий транзистор 9 с разделяющим диодом 10, резисторы 11, 12, 13, конденсатор

0 14, источники двухполярного напряжения 15,16.

Нагрузка 3 с датчиком 2 включены в эмиттерную цепь транзистора 1 и зашунти- рованы диодом 4. Неинвертирующий вход

5 компаратора 5 соединен с источником 6 управляющего напряжения, а второй вход - с датчиком тока 2. Открытый выход компаратора 5 соединен через резистор 13с базой транзистора 8, коллектор которого подклю0 чен к базе транзистора 1 через диод 10 и резистор 11. Последние зашунтированы конденсатором 14 и переходом база-эмиттер транзистора 9, коллектор которого подключен к источнику 15 и через резистор 12

5 к его базе.

Работает устройство следующим образом. При включении питания, отсутствии тока в нагрузке 3 и низком уровне напряжения на выходе компаратора 5, переход база0 эмиттер транзистора 8 смещается в прямом направлении и он открывается. Базовый ток транзистора 1 начнет протекать по цепи: источник 16, транзистор 8, диод 10, резистор 11, переход база-эмиттер транзистора

5 1, общая точка схемы (источников 15, 16) и транзибтор 1 открывается, а ток в нагрузке

3начнет увеличиваться При достижении им заданного значения, когда напряжение на датчике тока 2 достигнет напряжения источ0 ника 6, компаратор срабатывает, а на его выходе устанавливается высокий уровень напряжения. Переход база-эмиттер транзистора 8 смещается в обратном направлении и он запирается. В этом случае ток базы

5 транзистора 1 уменьшается до нуля, но конденсатор 14, перед этим заряженный, будет разряжаться некоторое время, что определяет задержку на включение транзистора 9 после прекращения упомянутого тока базы.

0 После разряда конденсатора 14 переход база-эмиттер транзистора 9 освобождается от запирающего напряжения и он отпирается под действием тока, протекающего по цепи: плюс источника 15, переход база-эмиттер

5 транзистора 1, резистор 11, переход эмиттер-база транзистора 9, резистор 12, минус источника 15. При отпирании транзистора 9 эмиттерный переход транзистора 1 подключается на напряжение отрицательной полярности источника 15 и происходит

интенсивное рассасывание избыточного заряда в базе транзистора 1 и он надежно запирается.ч

Таким образом, отпирание транзистора 9 с задержкой относительно запирания транзистора 8 обеспечивает прекращение базового тока положительной полярности транзистора 1,. а значит и снижение его эмиттерного тока. И только после этого отпирание транзистора 9 не приводит к чрезмерной концентрации эмиттерного тока в кристалле силового транзистора, что уменьшает эффект вторичного пробоя транзистора, повышает надежность его работы.

По сравнению с прототипом предложенный регулятор тока позволяет повысить к.п.д, устройства за счет снижения потерь в силовом транзисторе, увеличить надежное ь, в том числе за счет расширения обла- сти безопасной работы силового транзистора, а также упростить настройку регулятора и повысить помехозащищенность схемы, т.к. датчик тока имеет общую точку со схемой управления силовым транзистором.

Формула изобретения Регулятор тока, содержащий силовой транзистор, включенный через датчик тока

между входным и выходным выводами, первый вывод датчика тока, соединенный с выходным выводом, подключен к первому входу компаратора, второй вход которого

присоединен к выводу источника управляющего напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключевого транзистора, коллектор которого подключен к базе силового транзистора, отличающийся

тем, что, с целью повышения КПД и надежности путем улучшения динамики схемы, введен источник двуполярного напряжения, первый вывод которого подсоединен к эмиттеру ключевого транзистора, коллектор которого через резистор смещения подсоединен ко второму выводу источника двуполярного напряжения и непосредственно к базе введенного запирающего транзистора,

коллектор которого подключен к второму выводу источника двуполярного напряжения, а эмиттер присоединен к базе силового транзистора, при этом подключение коллектора ключевого

транзистора к базе силового транзистора осуществлено через введенный разделяющий диод, причем выходные выводы и датчик тока зашунтированы обратным диодом.

Сущность изобретения: устройство содержит силовой транзистор (1), включенный через датчик тока (2) между входным и выходным выводами. Источник двуполярного напряжения подсоединен к эмиттеру ключевого транзистора (8) и выводу резистора смешения (12). База силового транзистора