Стабилизатор тока Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

(5) СТАБИЛИЗАТОР ТОКА

,...1... ;,V

Изобретение ОТНОСИТСЯ к стабилизированным источникам электррпитания. . - . . . .;... ..

Йз.вестен стабилизатор тока, выполненный на основе двух отражателей тока-так, что вход и выход одного из них соединены соответственно с выходом и Хрдом; другого 1.

Недостатком стабилизатора является низкая надежность включения на заданный режим.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является стабилизатор тока, содержащий первый отражатель тока, выход которого соединен с вхоfioM второго отражателя тока, первый и второй двухполюсники цепи запуска стабилизатора, имеющие общую точку 21. , .

Однако известный стабилизатор имеет сравнительно высокий ток потребления и ограниченные функциональ-. |ные возможнпсти.

Ток потребления известного стабилизатора складывается из двух ела гаемых

(1)

+ ЗЗ

0

пот

отр

где ЗОТР ток последовательно включенных отражателей тока; 3 - ток цепи запуска.

Так как первый двухполюсник, ре10зистор R, применяемый для установления режима цепи запуска, не может быть высокоомным ич-зя orpaHH4eHV полупроводниковой технологии, то ток Зотр часто во много раз превышает

15 ток. Последнее отрицательно сказывается на токе потребления всего известного устройства.

Известное устройство не может непосредственно использоваться как двух20полюсник, стабилизирующий ток в некоторой нагрузке. Это объясняется тем, что цепь запуска, обладающая сравнительно малым динамическим сопротивле3 - 9 нием, шунтирует отражатели.тока, име ющие большое динамическое сопротивле ние. В р.езультйте общее выходное сопротивление устройства оказывается небольшим, что не позволяет использовать известный стабилизатор, например, в стабилизаторах переменного тока, дельта-модуляторах. Целью изобретения является уменьшение тока потребления и расширение функционалbHbix возможностей, Поставленная цель достигается тем что в стабилизаторе тока первый двух полюсник включен между выходом второ го и входом первого отражателей тока а выход второго отражателя тока соединен с выходом первого отражателя тока через второй двухполюсник цепи запуска. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2-5 частные случаи выполнения двухполюсников цепи запуска стабилизатора; на фиг. 6 и 7 примеры предлагаемых схем стабилизаторов; на фиг. 8 - пример ис пользования предлагаемого и известного устройств в схеме стабилизатора переменного тока. Стабилизатор содержит первый отражатель 1 тока, выход 2 Kojofgoro соединен с входом 3 второго отражате ля 4 тока. Между выходом 5 отражателя k тока и входом 6 отражателя .1 тока включен первый двухполюсник 7 цепи запуска стабилизатора, имеющий выводы 8 и 9. Выход 5 соединен, с входом 2 через второй двухполюсник 10 цепи запуска, имеющий выводы 11 и 12. В частном случае (фиг. 1) отра жатели 1 и 4 тока выполнены на основе транзисторов 13-16 и резистора 17 Некоторые варианты выполнения двухполюсника 7 показаны на фиг. 2 и 3 (элементы 18-20), а двухполюсника 10 - на фиг. 4 и 5 {элементы 21-2 На фиг. 6 двухполюсник 7 содержит резистор, а двухполюсник 10 - транзистор, работающий в режиме обратимо го пробоя эмиттерно-базового перехода. Отражатели тока стабилизатора (фиг. 7) включают элементы 13, It 17, 24 и 15, 25-28. Напряжение на ба зе транзистора 15 может служить напряжением для питания базовой цепи вспомогательного источника тока на транзисторе 29 и резисторе 30 Данны источник тока может устанавливать режим, например, дифференциального каскада. На фиг. 8 стабилизатор 31 .то.ка (узлы 32 и 33) включен в диагональ моста на диодах 34-37. Для сравнения на фиг. 8 пунктиром показана цепь запуска известного устройства (резистор 38, диоды 39-41). Схема (фиг. 8) может применяться для стабилизации переменного тока в нагрузке. Устройство работает следующим образом. Если на стабилизатор подается напряжение питания Е то в первый МО-мент времени выходные токи К, ir отражателей 1 и 4 равны нулю. В момент времени t-i практически все напряжение питания Е,прикладывается к двухполюсникам 7 и 10, что обуславливает появление тока в цепи: резистор 17 транзистор 13 двухполюсник 7 двухполюсник 10 - транзистор 16. Это приводит к запуску, т. е. к выходу на рабочий режим отражателей Ги 4 тока, увеличению тока ij до номинального значения, уменьшению напряжения на двухполюснике 10 за, счет увеличения падения напряжения на двухполюснике 7 и уменьшению до нуля тока через.двухполюсник 10. Ток уменьшается до нуля благодаря нелинейной вольт-амперной характеристике двухполюсника 10. Таким образом, двухполюсник 10 включается в работу только на время переходного процесса, а затем, после установления режима стабилизатора, обесточивается и не влияет на его работу. В качестве двухполюсника 10 можно использовать стабилитроны, диоды или их последовательное, соединение (фиг. 4 и 5). Вместо двухполюсника 7 следует применять резисторы (фиг. 3) или последовательное соединение ре-, зистора и стабилитрона (фиг. 2). Рассмотрим более лодробно работу стабилизатора (фиг. 7). При включении питания Е токи i. и 15 равны нулю, а ток Q через ди -. д 10, являющийся тОком стабилитронов 25 и 26 и диода 27, определяетя по формуле . «If 7 5 . 9 Щ„ UIT 13 нап зяжения на элементах 25, 26, 27, 13 RT- сопротивления резисторов 17 и-7. Под действием тока, i стабилитроны 25 и 2б выходят в область пробоя, что обуславливает появление коллекторного тока транзистора 15 Ч где R28 сопротивление резистора 28 Так как напряжение на стабилитроне 26.не изменяется в широком диапа зоне изменения тока ij, то из еыраже ния (3) следует, что ток 15 после пробоя стабилитронов 25 и 26 будет постоянен. Под действием тока 15 по тенциал анода-диода 10 становится меньше потенциала узла 12. В результате, диод 10 запирается и перестает влиять на работу стабилизатора. Последнее возможно, если параметры .элементов схемы (фиг. 7) и координаты установившегося статического режима удовлетворяют неравенство Щ, . (4) и,-(к,+ я,,)Л5 Uib+ и. (5) (5) получаем ЕГ J15- ( + )35 15+ 25+ 1-,,{ Так, если принять Е 20В, Uife 7В, и.,- 0,7В, R-«n 200 Ом, то при. заданном установившемся токе О 5 500 мкА сопротивлени резистора двухполюсника 7 должно быт не менее 10 кОм. Если отраж.атели 1 и тока выполнены посхемам, которые отличаются от схем, приведенных на фиг. 7 а вместо двухполюсника 10 применяется стабилитрон-, то условия выключения двухполюсника 10 после окончания переходного процесса могут быть получены по аналогии с неравенством (k), Во в.сех практических случаях активно сопротивление двухполюсника 7 стаби лизатора (фиг. Г) лежит в пределах ,Ы5 кОм. 0 Стабилизатор (фиг, 1) может служить основой: для построения источимков опорного напряжения аналоговоцифровых преобразователей, компараторов, вторичных источников питания. Так, например, напряжение UQ в схеме (фиг. 7) может использоваться как опорное напряжение для вспомогательного стабилизатора тока на транзисторе 29.Предлагаемьгй стабилизатор, в отличие от известного, является двухполюсником с большим внутренним динамическим сопротивлением. Это позволяет использовать его в схемах стабилизатора переменного тока (фиг. 8), дельта-модуляторах и т. д. Так как в данном стабилизаторе исключается параллельная цепь запуска (), то он, в отличие от и.звест ного устройства, может потреблять в 1, раз меньший ток ЗпотКроме этого, эквивалентное динамическое сопротивление устройства Кд , как правило, в 5-20 раз больше динамического сопротивления билизатора 2. . Кл А.Отр Азя р А А.отр. А. отр. где . динамическое сопротивление последовательно включенных отражателей тока; - динамическое сопротивле -; ние перв.ого двухполюсниг ка цепи запуска известного стабилизатора. . Формула изобретения Стабилизатор тока, содержащий первый отражатель тока, выход которого i соединен с входом второго отражателя тока, первый и второй двухполюсники цепи запуска стабилизатора, имеющие, общую точку, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения тока потребления и расширения функциональных возможностей, первый двухполюсник включен между выходом второго и входом первого отражателей тока, а выход второго отражателя тока соединён с выходом первого отражателя тока через второй двухполюсник цепи запуска. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № , кл. G 05 F 1/56, 1978. 2.Патент ФРГ № , кл. G-05 F 1/56, 1978;

f

gjur f

V//

/7

лг

/У

-ff

9-2

/5

фаге

L

/у

I

I.

. I

л i

r

L

cpur7

П

4c + f

/7

/3 r/

r

IP

30

28

3V

фиг, 8

CZh-о