Управляемый стабилизатор тока

 

УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА, содержащий первый и второй регулирующие узлы, управляющие вход которых соединены с выходами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, неинвертиру щие входы которых соединены с входн ми выводами для подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы - соответственно первым и вторым выводами датчика тока нагрузки, причем вьшоды питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов связаны с входными выводами для подключения источника питания , отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации , КПД, надежности и расширения функциональных вбзможностей, регулирующие узлы вьтолнены двухтактными , при этом выводы питания дифференциальных усилителей, и регулирующих узлоа соединены с входными выводами для подключения двухполярного источника питания, а силовые выходы первого и в-аэрого регулирующих узлов и первый и второй выводы датчика тока образуют соответственнопервую и вторую пары рыходных выводовдля подключения нагрузок.

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5ц G05 F 1 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

:. P-у, „ У Г,"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13 „,, ;.

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3566280/24-07 (22) 23.03.83 (46) 23.12.84. Бюл. N - 47 (72) А. В. Плошинский (53) 631 316. 722. 1 (088. 8) (56) 1.: Авторское свидетельство СССР

11 543186, кл. G 05 F 1/56, 1977.

2, Авторское свидетельство СССР

Ф 664161, кл. G 05 F 1/56, 1979. (54) (57) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР, ТОКА, содержащий первый и второй регулирующие узлы, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, неинвертирующие входы которых соединены с входными выводами дпя подключения источника управляющего напряжения, а инвертирующие входы — соответственно с

„.Я0.„1130843 А первым и вторым выводами датчика тока нагрузки, причем выводы питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов связаны с входными выводами для подключения источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, КПД, надежности и расширения функциональных возможностей, регулирующие узлы выполнены двухтактными, при этом выводы питания дифференциальных усилителей, a регулирующих узлов. соединены с входными выводами для подключения двухполярного источника питания, а силовые выходы первого и въэрого регулирующих узлов Я и первый и второй выводы датчика тока образуют соответственно первую и вто-. рую пары выходных выводов. для подключения нагрузок.

1I 11308

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано для преобразования напряжения в ток в устройствах электропитания и функциональных блоках радиоэлектронной аппаратуры с дистанционным управлени5 ем, в схемотехнике синтеза активных четырехполюсников, а также в метрологии при проверке образцовых катушек

1 сопротивления.

Известен управляемый стабилизатор тока, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого подключен между соединенными после довательно измерительным резистором и регулирующим органом, а неинвертирую" щий вход соединен с .источнйком управляющего напряжения и средней точкой двухполярного источника питания (1) .

Однако данное устройство имеет низкую стабильность коэффициента передачи при малой величине выходного тока и низкую точность управления.. Это обусловлено, с одной сто25 роны, тем, что дрейф выходного напряжения.усилителя воздействует на регулирующий орган и приводит. к флук. туации тока, вносящим значительную погрешность в его коэффициент-передачи. С другой стороны, включение упЗО равляющего источника последовательно с измерительным резистором вызывает протекание через последний ток управ. ляющего источника, также вносящего погрешность в коэффициент передачи управляемого генератора. При этом оказывается принципиально невозможным разделение тока нагрузки и тока управляющего источника в измерительном резисторе.

По этой же причине известное устройство не может быть использовано в системах автоматического управления с дистанционным управлением, когда функцию измерительного резистора выполняет резистивный датчик контролируемого параметра..

Кроме того, в данном устройстве для обеспечения. в нагрузке тока одного направления используется лишь по" 5О ловина источника двухполярного напря.жения, что .снижает КПП устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является управляемый стабилизатор тока„ содержащий первый.и второй регулирующие . узлы, управляюпр е входы которьн соединены. с выходами первого и вто43 2

poro дифференциальных усилителей, неинвертирующие входы. которых под-. ключены к источнику управляющего

-напряжения, а инвертирующие входысоответственно к первому и второму выводам датчика тока нагрузки, причем выходные выводы перво-о и второго регулирующих узлов связаны соответственно с первым и вторым выводами датчика тока, а выводы питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов с источником питания (21 .

Однако известное устройство имеет низкие точность стабилизации, КПД, надежность и ограниченные функ. циональные возможности, вызванные следующими причинами.

Беэ переключения оператором человеком или дистанционным.механизмом} выходных зажимов нагрузки в последней невозможно изменение.направленйя тока на противоположное.

За счет гальванической, развязки источника питания нагрузки от схемы питания управлением в цепи нагрузки возникают помехи (продольного вида), приводящие к пульсации и паразитным утечкам и значительно снижающие точность стабилизации. Для их частичной компенсации требуется наличие прецизионного повторителя тока.

Операционные усилители в известном стабилизаторе требуют. дополнительного (двухполярного) источника питания, сниженного КПД стабилизатора (за счет балластньы выпрямителей, цепей развязок и фильтров), усложняющего его схему.

При работе известного стабилизатора воздействие дестабилизирующих факторов приводит к появлению систематической составляющей дрейфа операционных усилителей постоянного тока, вызывающей однонаправленное, по отношению к нагрузке,, изменение напряжения на зажимах регулирующих элементов (ввиду.их последовательного включения). Это вносит существенную погрешность стабилизации н снижает устойчивость и стабильность известного стабилизатора- в процессе работы.

Целью изобретения является повышение.точности стабилйзации, КПД надежности и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается. тем, что в- управляющем. стабилизаторе

3 .11308 тока, содержащем первый и второй регулирующие узлы, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, неинвертирующие входы Которых соединены с входными

5 выводами для Подключения источника управляющего напряжения, а инв ертирующие входы — соответственно с первым и вторым выводами .датчика тока нагруз ки, причем выводы питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов связаны с входными выводами для подключения источника питания, регулирующие узлы .выполнены двухтактными, при этом выводы питания дифференциальных усилителей и регулирующих узлов соединены с входными. выводами для подключения двухполярного источника питания, а силовые выходы первого и второго регулирую щих узлов и первый и второй выводы датчика тока образуют соответственно первую и вторую пары выходных выводов для подключения нагрузок.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Управляемый стабилизатор тока содержит первый"1 и второй 2 идентичные дифференциальные усилители, выходы которых подключены соответственно

ЗО к входам первого 3 и второго 4 регулирующих узлов, а выводы питания— к источнику 5 двухполярного напряжения. Источник 6 управляющего напряжения включен между неинвертирующи- 35 ми входами дифференциальных усилителей 1 и 2, которые могут быть соединены с общей точкой источника 5, например, через балансный потенциометр 7. Датчик 8 тока нагрузки (измерительный резистор), например образцовая катушка сопротивления, подключен потенциальными выводами к инвертирующим "входам усилителей 1 и 2, а токовыми включен в цепь нагрузки

9 и регулирующего узла (вывод 10).

Управляемый стабилизатор тока работает следующим образом.

При подключении нагрузки 9 (в одно или оба выходных плеча) и измерительного резистора 8 замыкаются обе цепи отрицательной обратной связи, охватывающие усилители 1 и 2 через цепь нагрузки 9. Поэтому при включении источника 5 и при отсутствии 55 сигнала управления источника 6 ток в, цепи нагрузки 9 будет отсутствовать, а напряжения на потенциальных

43 4 зажимах измерительного резистора 8 будут равны между собой и соответствовать напряжению общей точки двух полярного источника 5 питания. При несимметрии сопротивления. нагрузки, включенной в выходные токовые ветви стабилизатора,. уровень напряжения на потенциальных зажимах измерительного резистора 8 может корректироваться потенциометром 7. Воздействие дестабилизирующих факторов, например температуры, приводит к.одинаковому смещению напряжений на потенциальных зажимах резистора 8 вследствие. идентичного смещения выходных напряжений усилителей 1 и 2, что .исключает влияние систематической. составляющей дрейфа усилителей 1 и 2 на коэффициент передачи стабилизатора. Усилители

1 и 2 по отношению к управляющему источнику 6 включены в режиме повторителей напряжения на резисторе 8, т.е. в единичном. усилении, поэтому независимо от симметрии плеч нагрузки 9 систематическая составляющая дрейфа усилителей 1 и 2 при их идентичном исполнении компенсируется полностью.

При воздействии сигналов управления, поступающих с источника б на неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 1 и 2, управляющих регулирующими органами 3 и 4, ток, протекающий по цепи нагрузки 9, создает на потенциальных зажимах измерительного резистора 8 падение напряжения, уравновешивающее сигнал управления. Поэтому ток в цепи нагрузки 9 повторяет форму напряжения управляющего источни. ка 6.

Гальваническая развязка цепей тока управляющего источника 6 и тока нагрузки 9 позволяет применить в качестве измерительного резистора 8 образцовую катушку сопротивления с двумя токовыми и двумя потенциальными зажимами, имеющую высокий класс точности. Это расширяет область применения предлагаемого, стабилизатора, создавая условия для его применения

t как при высокоточных измерениях,. так и в устройствах с дистанционным управлением, когда измерительный резистор вынесен, например, в термо.стат, при помощи. кабельной линии связи с несимметричной нагрузкой в обеих плечах.

В предлагаемом стабилизаторе управляющий источник б.включен дифференциально между входами усилителей

Ц 30843

Составитель В. Есин

Редактор В. Иванова Техред Т.Фанта Корректор В. Синицкая

Заказ 9609/34 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

fl3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 и 2, поэтому напряжение на выходах регулирукицих органов 3 и .4 равны и противоположны по знаку. Это обеспечивает отбор тока в нагрузку

9 одновременно с обеих половин двухполярного источника 5 питания независимо от полярности управляющего сигнала, что резко увеличивает КПД устройства