Регулятор постоянного тока Советский патент 1993 года по МПК G05F1/56 

+ U

Ё

Область использования: в системе электронного зажигания автомобильного двигателя. Сущность изобретения: устр-во содержит регулирующий и два усилительных транзистора 1, 8. 11, измерительный резистор 3, включенный между эмиттером транзистора 1 и общей шиной, задатчик тока на операционном усилителе 19. первом делителе напряжения на резисторах 21, 22 и втором делителе напряжения на резисторах 25, 26, и выводы для подключения индуктивной нагрузки. В устр-во введены формирователь установившегося значения напряжения на индуктивной нагрузке (резисторы 27, 28, стабилитрон 29), конденсатор 30 и четыре диода 31-34. Это позволяет регулировать ток через индукционную катушку без колебательности, т.е. стабильность выходного тока повышается. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

00

§

XI

ел

Изобретение относится к теории автоматического регулирования, в частности, к регуляторам тока через индукционную катушку, например в системе электронного зажигания для автомобильного двигателя В АЗ-2108 и ВАЗ-2109.

Цель изобретения - повышение стабильности постоянного тока через индукционную катушку.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема предлагаемого регулятора, а на фиг. 2 - временные диаграммы тока через индуктивность в существующем и в предлагаемом регуляторах.

Регулятор постоянного тока через индукционную катушку включает в себя тран- зисторный усилитель, собранный на силовом транзисторе 1, в коллекторную цепь которого включена индукционная катушка 2. В эмиттерную цепь транзистора 1 включен измерительный резистор 3. Коллектор транзистора 1 через последовательно включенные резисторы 4 и 5, а так же через конденсатор 6 соединен с общим проводом схемы. Общая точка резисторов А и 5 через стабилитрон 7 соединена с базой транзистора 1, которая так же соединена с эмиттером транзистора 8, у которого коллектор через резистор 9 подключен к шине источника питания, а его база через резистор 10 подключена так же к источнику питания и через транзистор 11 - к общему проводу схемы. Между базой и эмиттером транзистора 1 включен резистор 12. База транзистора 11 соответственно через резисторы 13, 14 и 15 соединена с выходами соответствующих трех каналов схемы логики 16, вход которой соединен с прерывателем 17. База транзистора 11 через резистор 18 подключена к выходу микросхемы дифференциального усилителя 19. Инверсный вход микросхемы 19 через первый резистор 20 подключен к общей точке второго 21 и третьего 22 резисторов, включенных параллельно стабидитрону 23, который через резистор 24 соединен с шиной источника питания. Общая точка стабилитрона 23 и резисторов 21 и 24 через резистор 25 подключена к иеинверсному входу усилителя 19, который так же через резистор 26 соединен с измерительным резистором 3. Формирователь сигнала установившегося напряжения на индукционной катушке2 выполнен на последовательно соединенных резисторах 27 и 28 выводы которых подключены к шинам источника питания, а их общая точка через стабилитрон 29 соединена с коллектором транзистора 1, а также через дифференцирующий конденсатор 30 и соответственно через диоды 31, 32, 33 и 34 подключен к инверсному входу усилителя 19, к стабилитрону 23, к общей точке резисторов 20, 21, 22 и к общему проводу схемы.

Регулятор постоянного тока через индукционную катушку работает следующим образом. Схема логики 16, управляемая преобразователем 17 через три своих канала, оканчивающихся резисторами 13, 14 и

15, управляет транзисторным усилителем, собранным на транзисторах 1,8 и 11, имеющим четное число усилителей напряжения; При совпадении нулевых уровней напряжения на входе резисторов 13, 14, 15 схемы

логики 16, а так же на входе резистора 18 транзистор 11 закрыт, а транзисторы 8 и 1 открыты до насыщения. При этом к первичной обмотке индукционной катушки (трансформатора искрообразования) приложено

напряжение питания, а через первичную обмотку индукционной катушки, через транзистор 1 и через резистор 3 протекаетлинейно нарастающий ток, вызывающий на резисторе 3 линейно нарастающее напряжение, которое через резистивный делитель напряжения, выполненный на резисторах 26 и 25 подается на неинверсный второй вход дифференциального усилителя 19. Инверсный первый вход усилителя 19 через

резистор 20 подключен к выходу резистив- ного делителя напряжения, собранного на резисторах 21 и 22, подключенных параллельно стабилитрону 23. Резисторы 21 и 22 являются задатчиком установившегося тока

через транзистор 1. После сравнения напряжения на неинверсном входе усилителя 19 с напряжением на инверсном входе (с выходным напряжением задатчика 21, 22) напряжение на выходе усилителя 19 начинает.

расти, вследствие чего транзистор 11 начинает приоткрываться, а транзисторы 8 и 1 - призакрываться. Таким образом ток через транзистор 1 стремится выровняться с заданным, однако из-за наличия индуктивности в индукционной катушке 2, а также в связи с большим коэффициентом усиления усилителя 19 ток катушки имеет некоторую колебательность, что является недостатком системы авторегулирования. Колебания системы происходят с частотой среза САР. Эти колебания тока через транзистор 1 вызывают колебания напряжения на индукционной катушке, определяемые выражением:

U2 2-R2 + L2 у,

Для устранения колебательности тока используется корректирующая схема, собран ная на резисторах 27, 28, на стабилитроне 29, на конденсаторе 30 и на диодах 31-34.

Резисторы 27 и 28 выбираются из условия обеспечения равенства напряжения на резисторе 27 установившемуся напряжению на индукционной катушке 2. Напряжение пробоя стабилитрона 29 выбирается примерно равным максимальному напряжению источника питания. Корректирующая схема работает следующим образом. При полностью открытом транзисторе 1 напряжение на его коллекторе примерно равно 1,5 В и через этот транзистор идет линейно нарастающий ток. При этом стабилитон 29 заперт, а напряжение на резисторе 27 равно установившемуся значению напряжения на первичной обмотке индукционной катушки 2 и равно 3-4 В. После достижения тока через транзистор 1 заданного тока напряжение на инверсном входе усилителя 19 выравнивается с напряжением на неинверсном входе, а напряжения на выходе усилителя 19, на входе транзисторов 11, 8 и 1 скачком устанавливаются соответствующими установившемуся заданному току через транзистор 1. Напряжение на общей точке резисторов 27 и 28 остается неизменным. Если бы не было конденсатора 30, то, как указывалось выше, в системе авторегулирования тока появилась бы колебательность тока, что, в свою очередь, вызвало бы соответствующую колебательность напряжения на коллекторе транзистора 1. Положительные полуволны этого напряжения через стабилитрон 29 передаются на конденсатор 30 (при его наличии), а через него и через диод 31 - на инверсный вход усилителя 19, вызывая на его выходе отрицательный перепад напряжения, которым через транзисторы 11 и 8 транзистор 1 приоткрывается, уменьшая появившуюся ранее положительную полуволну. По окончании положительной полуволны на коллекторе транзистора 1 конденсатор 30 через резисторы 27 и 28, через диод 33 и через резисторы.21 и 22 разряжается до исходного состояния. При отрицательной полуволне напряжение на коллекторе транзистора 1 эта полуволна на вход конденсатора 30 не проходит, а управление усилителя осуществляется через резистор 26.

Величина резистора 20 должна удовлетворять условию:

R20(20-100)L

Величина резисторов 27 и 28 должна удовлетворять условию:

Ra Ras R20

R27 + R28 3 - 5

Постоянная времени Сзо. R20 должна удовлетворять условию:

C30-R20 (2-5)

5 где Шср - частота среза САР (частота автоколебаний САР при исключении из схемы конденсатора 30). При уменьшении положительной полуволны напряжения на коллекторе транзистора 1 конденсатор 30

0 перезаряжается через диод 33 и через резисторы 21 и 22. В системе зажигания автомобиля ВАЗ-2108 схема логики 16 выдает импульсы с крутыми фронтами на резисторы 13 и 14, на резистор же 15 подается

5 импульс с пологим фронтом, так что при подаче положительного сигнала или на резистор 13 или на резистор 14 транзистор 11 скачком открывается, запирая транзисторы 8 и 1. Благодаря этому напряжению на пер0 вичной обмотке индукционной катушки 2 быстро растет до напряжения пробоя в цепи вторичной обмотки индукционной катушки (до пробоя топливно-воздушного зазора в запальной свече). Во время формирования

5 переднего фронта искрообразования конденсатор 30 заряжается через стабилитрон

29 и через диод 32. При этом напряжение на инверсном входе усилителя 19 выравнивается с напряжением на стабилитроне 23, а

0 на выходе усилителя 19 устанавливается нулевое напряжение не влияющее на транзистор 11, который в этот момент времени открыт до насыщения током или через резистор 13, или через резистор 14. В момент

5 времени формирования заднего фронта импульса искрообразования конденсаторы 6 и

30 разряжаются, Причем конденсатор 30 сначала разряжается через стабилитрон 29 и через диод 34, а затем через резисторы 27, 0 28 и через диод 34, Конец разряда конденсатора 30 осуществляется через резисторы 27, 28 через диод 33 и через резисторы 21 и 22. Вместо стабилитроне 29 мог бы быть включен диод, но при этом несколько зэмед- 5 ленным был бы разряд конденсатора 30, что нежелательно. Канал схемы логики 16, на выходе которого включен резистор 15 служит для безискрового управления транзистором 1 при чрезмерно низких оборотах 0 двигателя, когда по каналу резистора 15 транзистор 11 отпирается, а транзисторы 8 и 1 запираются.

На фиг. 1 показаны временные диаграммы следующих сигналов: 5 а) на выходе прерывателя 17. в) на входе резистора 13. с) на входе резистора 14. д) на резисторе 3 в прототипе. е) на резисторе 3 в предлагаемом регуляторе.

f) на коллекторе силового транзистора 1 предлагаемого регулятора.

Из сравнения кривых d и I видно, что в предлагаемом регуляторе регулирование тока через индукционную катушку происходит без колебательности, что улучшает к.п.д. преобразования электрической энергии в энергию искрового разряда.

Принцип регулирования тока через индукционную катушку при формировании на ее первичной обмотке положительной полуволны аналогичен регулированию, выполненному по заявке № 4836173/24 (63442). При положительной полуволне, как и в указанном прототипе, осуществляется замедленное нарастание положительной полуволны и ускоренное ее приближение к сигналу формирователя установившегося значения тока через индукционную катушку.

Формула изобретения

усилительного транзистора, кроме того, в состав задатчика тока входит второй рези- стивный делитель напряжения, крайними выводами включенный между выходным полюсом источника стабилизированного

напряжения и эмиттером силового транзистора, а средним выводом соединенный со вторым входом операционного усилителя, и второй вывод для подключения индуктивной нагрузки, соединенный с питающей

шиной, отл ичающийсятем.что,с целью повышения стабильности выходного тока, в него введены формирователь установившегося значения напряжения на индуктивной нагрузке и четыре диода, при этом выход

формирователя установившегося значений напряжения на индуктивной нагрузке через полупроводниковый элемент подключён к коллектору силового транзистора, а через введенные конденсатор и четыре диода соответственно - к первому входу операционного усилителя, выходному полюсу источника стабилизированного напряжения, среднему выводу первого резистивного делителя напряжения и к общей шине.

выводами включенного между питающей и общей шинами, а его средний вывод использован в качестве выхода формирователя.

Фиг. г