Стабилизатор тока Советский патент 1980 года по МПК G05F1/10 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ТСЖА Изобретение относится к электротехнике И может быть применено для питания светодиодов, светодиодных матриц, полупроводниковых й газовых лазеров, в системах зажигания карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, а также в цепях управления электромагнитными механизмами. Иавестно устройство, содержат ее релейт ный элемент, прерыватель и дроссель, который ограничивает скорость нарастания тока И поддерживает ток в цепи при разомкнутом прерывателе. При стабилизации тока в нагрузке требуется преобразователь тока в цепи в напряжение, так как большинство пороговых элементов управляется напряжением. В качестве релейного элемента ббычно используется транзисторный (операционный) усилитель с использованйем стабилитрона в качестве задатчика порога 1. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является уст ройство, содержащее прерыватель, один вывод которого подключен к первой входной клемме, другой вывод соединен с одной ИЗ клемм для подключения нагрузки через дроссель и с одним из электродов диода непосредственно, управляющий электрод прерывателя, подключен к выходу блока импульсного управления, вход которого соединен с выходом узла управления, входом подключенного к измерительному резистору, включенному между другой клеммой для подключения нагрузки и второй ВХОДНОЙ клеммой . Недостатком этого устройства является н}1зкий КПД. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, что в известном стабилизаторе тока узел управления выполнен на транзисторе, туннельном диоде И катушке индуктивности, причем коллектор транзистора подключен к вькоду узла управления, база - к аноду туннельного диода непосредственно, а через катушку ИНДУКТИВНОСТИ - ко входу узла управления, эмиттер и катод туннельного диода Соединен со второй входной клеммой, при 8ТОМ блок импульсного управления выполнен в виде одновибратора, а другой электрод диода соединен с другой клеммой для подключения нагрузки. На фиг. 1 изображена упрошенная схема стабилизатора Тока; на фиг. 2 приведены осциллограммы, поясняющие работу стабилизатора. Стабилизатор тока содержит прерыватель 1 (выполненный, например, на транзисторе), дроссель 2, диод 3, измерительный резистор 4 преобразования тока в напряжение. При открытом прерывателе 1, образуется цепь состоящая из первичного источника напряжения 5, подключенного к входным клеммам прерывателя 1, дросселя 2, нагрузки 6 (например световода) и иa fерительного резистора 4 преобразования тока в напряжение. При использовании стабилизатора тока для управления электромагнитными механизмами их обмот ка управления испойьзуется вместо дросселя 2, а нагрузка 6, как таковая, отсутствует. При закрытом прерывателе 1 обра зуется цепь состоящая из дросселя 2, диода 3 и нагрузки 5, Катушка индуктивйос ти 7, туннельный диод 8 и измерительный транзистор 4 образуют цепь, постоянная Ьремени которой меньше, чем постоянная времени цепи, открытый прерыватель 1, дроссель 2, нагрузка 6 и измерительный резистор 4. Параллельно диоду 8 подкпк)чен переход база-эмиттер транзистора, 9, выход которого связан с входом блока им пульсного управления, выполненного на ждущем мультивибраторе Ю. Выход ждущего мультивибратора 10 соединен с управлякхцим входом прерывателя 1. При этом в ждущем режиме мультивибратор 10 включает прерыватель 1, а при поступ лении импульса запуска закрывает прерыватель на заданное время. Катушка индуктивности 7, туннельный диод 8 и транзистор 9 образуют узел управления 11. При подключении первичного источника напряжения 5 и при включении в цепь нагрузки 6 по цепи: замкну ты и прерьшатёль 1, дроссель 2, нагрузка 6, измерительны резистор 4 начинает нарастать ток, скорость нарастания тока задается величиной индуктивности дросселя 2. На фиг. 2 .осциллограмма ;12 соответствует напряжению первичного источника 5 (фиг. 1), а осциллограмма 13(фвг. 2) току в нагрузке. Напряжение на туннельном диоде (фиг. 1) из-за малой постоянной времени его цепи, при открытом диоде, почти повторяет по форме ток в нагрузке 6 при замкнутом прерьгоателе 1.В момент времени 14 (фиг. 2) напряжение 15 на туннельном диоде 8 (фиг. 1) достигает порогового уровня. Туннельный диод 8 закрывается, а напряжение на нем начин1ает резко возрастать за счет энергии накопленной в катушке индуктивности 7. Скорость нарастания напряжения определяется паразитной емкостью в точке соединения туннельного диода 8 и катушки индуктивности 7 и величиной индуктивности. Величина напряжения ограничивается переходом база-эмиттер транзистора 9. Импульс сигнала с коллектора транзистора 9 запускает ждущий мультивибратор 10, который резко закрывает прерыватель 1 на время задаваемое ждущим мультивибратором. На участке времени 14-16 (фиг. 2), прерыватель 1 (фиг. 1) закрыт. Ток в нагрузке 6, в это время, поддерживается за счет энергии накопленной в индуктивности дросселя 2. В момент времени 16 (ф11Г. 2) ждущий мультивибратор 1О (фиг. 1) переходит в начальное состояние и прерыватель 1 открывается. Форма сигнала на выходе ждущего муль-, тивибратора 10 показана на осциллограмме 17 (фиг. 2). К атому времени туннельный диод уже находится в открытом состо-. янии. Напряжение на туннельном диоде 8 (фиг. 1) быстро нарастает с постоянной времени определяемой целью катушки индуктивности 7, открытый туннельный диод 8, измерительный резистор 4 на участке 16-18 (фиг. 2), а затем медленно, со скоростью определяемой постоянной времени, цепи: дроссель 2, нагрузка 6, замкнутый прерыватель 1, источник 5, измерительный резистор 4, участок 1819 (фиг. 2).При увеличении напряжения источника б (фиг. 1) на участке времени 2О-21 (фиг. 2) уменьшается время нахождения прерывателя 1 (фиг. 1) в замкнутом состоянии, а при уменьшении напряжения на участие 21-22 время нахождения прерывателя в замкнутом состоянии увеличивается. За счет этого достигается стабилизация тока в нагрузке. Формула изобретения Стабилизатор тока, содержащий прерыватель, один вывод которого подключен

к первой входной клемме, другой вывод соединен с одной из клемм для подключения нагрузки через дроссель и с одним из электродов диода непосредственно, управляюций электрод прерывателя подключен к выходу блока импульсного управления,вход которого соединен с выходом узла управления, входом подключенного к измерительному резистору, включенному между другой клеммой для подключения нагрузки и второй входной клеммой, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, узел управления выполнен на транзисторе, туннельном диоде и катушке индуктивности, причем коллектор транзистоpa подключен к выходу узла управления.

база - к аноду туннельного диода непосредственно, а через катушку индуктивности ко входу узла управления, эмиттер и катод туннельного диода соединен со второй входной клеммой, при этом блок импульсного управления выполнен в виде одновифатора, а другой электрод диода соединен с другой клеммой для подключения нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Александров Ф. И, и Сиванов А. Р. Импульсные преобразователи и стабилизаторы, Энергия, 1970, с, 15.

2.Электричество, № 3, 1975, с. 66, рис. 1а.

пппппп

/Г

46

/V « f

г/

г