Управляемый стабилизатор тока,пРЕдНАзНАчЕННый для пиТАНия OT иС-ТОчНиКА ВХОдНОгО НАпРяжЕНия C НулЕ-ВОй ТОчКОй Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей стабилизатора тока.

Это достигается тем, что в известный стабилизатор дополнительно введены управляемый ключ и два резистора, при этом резисторы включены последовательно между источником опорного напряжения и неинвертирующим входом усилителя постоянного тока, точка .соединения резисторов подключена к общей шине через уйравляемый ключ, причем общая точка эталонного резистора и клеммы для подключения нагрузки через резистор обратной связи подключена к инвертирующему входу услителя постоянного тока, а выход этого усилителя соединен с эмиттерами транзисторов регулирующего элемента, базы которых подключены к общей шине

На чертеже приведена электрическа схема управляемого стабилизатора тока.

Коллектор п-р-п транзистора 1 дву тактного регулирующего элемента 2 соединен с положительным полюсом источника 3 входного напряжения, отрицательный полюс которого подключен к коллектору р-п-р транзистора 4 регулирующего элемента. Средний вывод источника 3 через нагрузку 5 стабилизатора и эталонный резистор б соединен с общей шиной.

Между точкой соединения нагрузки 5 стабилизатора тока с эталонным резистором б и источником 7 опорного напряжения включен делитель напряжения из резистора 8 обратной связи и резистора 9, образующий схему сравнения напряжения на эталонном резисторе и источнике опорного напряжения Общая точка резисторов 8 и 9 подключена к .первому входу усилителя 10 постоянного тока.

Между источником 7 и вторым входо усилителя 10 включены последовательно соединенные резисторы 11 и 12. Точка соединения резисторов 11 и 12 подключена к общей шине через управляемый ключ 13.

Выход усилителя 10 соединен с эмиттерами транзисторов элемента 2, а базы транзисторов 1 и 4 подключены к общей шине.

В даииой схеме транзисторы регулирующего элемента включенны по схеме с общей базой. Такое включение обеспечивает высокое внутреннее сопротивление регулирующего элемента, которое определяется дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода транзистора в схеме с общей базой Пропорционально, увеличению внутреннего сопротивления регулирующего элемента увеличивается коэффициент стабилизации напряжения на эталонном резисторе и тока в нагрузке.

в данном стабилизаторе первьам входом усилителя 10 является инвертирующий вход, а вторым входом - не. инвертиругаций вход усилителя, так как транзисторы регулирующего элемента, включенные по схеме с общей базой, не изменяют фазу напряжения 5 на эталонном резисторе.

Управляемый стабилизатор тока представляет собой управляемый стабилизатор напряжения с сопротивлением нагрузки в виде резистора б, на коQ тором при помощи цепи отрицательной обратной связи поддерживается постоянное напряжение и . Нагрузка 5 включена последовательно с резистором 6. Так как сопротивление эталонного резистора Rg-p постоянно, то остается постоянным и ток через резистор б, который протекает одновременно и через нагрузку 5. Таким образом, в нагрузке стабилизатора тока R поддерживается независимо от величины

0 Кц постоянный ток.

Стабилизатор напряжения на эталонном резисторе Rg-(- выполнен в виде управляемого стабилизированного усилителя , выходное напряжение которого

5 стабилизировано относительно напрянсения Источника опорного напряжения Ugj,. При большом значении собственного коэффициента усиления усилителя 10 коэффициент передачи стабилизип рованного К p,gp определяется как

ТЗ

эт V

on

где R - сопротивление резистора 9; R,j - сопротивление резистора 8; R - сопротивление резистора 11/ R. - сопротивоение цепи, соединяющей общую точку резисторов 11 и 12 с общей шиной, в данном случае внутреннее

сопротивление управляемого ключа 13.

При изменении состояния ключа 13 изменяется зйак коэффициента передачи стабилизированного усилителя . При этом меняется полярность напряжения на эталонном резисторе и соответственно направление тока через R . Если управляемый ключ 13 замкнут и sro внутреннее сопротивление близко к нулю, т. е. R4. 0 то ./R-,. При этом стабилизированный усилитель работает в режиме инвертирующего усилителя и полярность напряжения полярности Ugn

Если управляемый ключ 13 разомкнут и его внутреннее сопротивление велико, т.е. R4. , то Кпвр При этом усилитель работает в режиме неинвертирующего усилителя, выходное напряжение на эталонном резисторе по знаку, так и по величине повторяет напряжение источника опорного напряжения U0n

Величина стабилизированного тока 1ц, протекающего через нагрузку стабилизатора тока, определяется следу щим выражением: - ток, протекающий через эта лонный резистор fjf, - ток обратной связи, протекакидий через резистор 8f llRjj напряжение на резисторе 8 обратной связи R-,. Из приведенного выражения следуе что ток через нагрузку стабилизатор при замкнутом ключе 13 1 определяется как -,ЗС1М UonC lBlnO ЭП 1 Соответственно стабилизированный ток при разомкнутом ключе 13 1 р будет равен -Г-ч Если сопротивление резистора 9Rвыбрать таким, что R-, RI ° значения токов нагрузки противополо ного направления будут симметричны и равны друг другу .j3clM| j раз| Uon ГГн Г -Сопротивления резисторов 11 и 12 вы бирают равным сопротивлению параллельного соединения резисторов 8 и 9. Стабилизатор тока работает следу ющим образом. Положим, что источник 7 положите лен, т.е. положительный полюс его соединен с общей точкой резисторов 9 и 11, а отрицательный - с общей шиной и в исходном состоянии управляемый ключ 13 замкнут. При этом второй вход усилителя 10 через резистор 12 и ключ 13 подключается к общей шине, и стабилизированный уси литель работает в режиме инвертирую щего усилителя К первому входу усилителя 10 через резистор 9 приложено положитель ное опорное напряжение и . При дан ной схеме включения транзисторов ре гулирующего элемента напряжение на выходе усилителя постоянного тока о рицательное и оно открывает транзис тор регулирующего элемента п-р-п ти па. Ток положительного напряжения + 7 от положительного полюса источника 3 протекает через цепь: колле. тор-эмиттер п-р-п транзистора 1, вы ход усилителя 10, источник питания усилителя (на чертеже не показаны) средний вывод которого соединен с общей шиной, в резистор 6 и нагруз 5, С нагрузки ток +3 поступает на средний вывод источника 3. При. протекании тока через эталонный резистор, на нем вьщеляется отрицательное напряжение и,-р , которое через резистор 8- приложено к первому входу усилителя 10. Напряжения Ug, и Ug-j- сравниваются схемой сравн1 ния на резисторах 8 и 9 и их разность положительного знака поступает на первый вход усилителя 10. Усиленное отрицательное напр-шение на выходе усилителя постоянного тока поступает на эмиттер транзистора 1. Изменение тока эмиттера транзистора 1 приводит к изменению тока коллектора этого транзистора. Изменение величины тока +3 , протекающего через эталонный резистор и нагрузку, под воздействием дестабилизирующих факторов компенсируется с заданной точностью за счет соответствующего изменения величины тока коллектора транзистора 1. Tlaпример,при увеличении входного напряжения или уменьшении сопротивления нагрузки, увеличение тока положительного направления -t-1 приведет к увеличению UJT Разность напряжений UQP, и Ugj отрицательного знака поступает на первый.вход усилителя постоянного тока, Приргаиение напряжения на выходе усилителя постоянного тока положительного знака уменьшит ток эмиттера транзистора так, чтобы с заданной точностью восстановилось равенство: Ig уг J При положительном направлении тока в нагрузке транзистор 4 закрыт. Для получения отр 1цательного направления тока через нагрузку стабилизатора тока по сигналу управления необходимо перевести ключ 13 В состояние разомкнуто. В этом случае стабилизированный усилитель работает в режиме повторителя напряжения. Положительное опорное напряжение Uflf, через резисторы 11 и 12 оказывается приложенным к второму входу усилителя 10. При этом -напряжение на выходе усилителя постоянного тока положительно и открывает транзистор регулирующего элемента р-п-р типа. Ток отрицательного направления -И от среднего вывода источника 3 через нагрузку поступает в резистор 6. С эталонного резистора через источник питания усилителя постоянного тока, выход усилителя, цепь эмиттер - коллектор р-п-р транзистора 4 ток проходит на отрицательньгй полюс источника входного напряжения. При протекании тока через эталонный резистор на нем выделяется положительное напряжение , которое через резистор 8 приложено к первому входу усилителя 10. Разность напряжений Идр, и Ug-r положительного знака. усиливается усилителем 10. Положительное напряжение на выходе усилителя постоянного тока поступает на эмиттер транзистора 4. Изменение тр ка эмиттера транзистора приводит к изменению тока коллектора этого тран зистора. Изменение величины тока -I, протекающего через эталонный резисто и нагрузку, под воздействием дестаби лизирующих факторов компенсируется с заданной точностью за счет соответст вукнцего изменения величины тока коллектора транзистора 4. При отрицательном направлени тока в нагрузке транзистор 1 закрыт. Использование предлагаемого управ ляемого стабилизатора тока обеспечивает по сравнению с известными следу щие преимущества: упрощение управления выходным током стабилизатора, сокращение оборудования, для управления током применен заземленный ключ, расширение функциональных возможностей стабилизатора за счет элек трического управления как по амплитуде, так и по знаку выходного тока. формула изобретения Уйравляег гаай;стабилизатор тока, предназначеннйй для питания от источ ника входного напряжения с .нулевой точкой, содержащий усилитель постоянного тока, резистор обратной свя зи, источник опорного напряжения через ограничительный резистор, подклю ченный к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости, коллектор п-р-п транзистора регулирующего элемента соединен с положительной входной клеммой, а коллектор р-п-р транзистора - с отрицательной входной клеммой и эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой - с одной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма для подключения нагрузки подсоединена к клемме для подключения нулевой точки источника входного напряжения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стабилизатора, в него дополнительно введены управляемый ключ и два резистора, при этом резисторы включены последовательно между источником опорного напряжения и неинвертирующим входом усилителя постоянного тока, точка соединения резисторов подключена к общей шине через управляемый ключ, причем общая точка эталонного резистора и клеммы для подключения нагрузки через резистор обратной связи подключены к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, а выход этого усилителя соединен с эмиттерами транзисторов регулирующего элемента, базы которых подключены к общей щине, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 444171, кл, q 05 Р 1/56, 1974, 2,Авторское свидетельство СССР № 514281, кл, G 05F 1/56, 1976,