Регулятор тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования тока через нагрузку или регулируемого отбора мощности, например,при испытаниях уси лителей или источников -электропитаГз ния. Целью изобретения является повышение динамической стабильности тока , повышение надежности и расширение функциональных возможностей регулятора за счет введения режима модуляции тока и цифрового управления, Регулятор содержит п-блоков регулирования 3, в каждый из которых входят последовательно соединенные регулирующий транзистор 15 и датчик тока 16, а также узлы управления и защиты транзистора от перегрузок. Задание режима работы регулирующего транзистора 15 осуществляется путем подачи из блока параметров 1 управляющих сигналов, которые изменяют проводимость транзистора 15. Более точная установка тока производится благодаря действию цепи обратной связи с датчика тока 16, Блок защиты 17 выключает транзистор 15 в случае превьшения в цепи регулирования тока, напряжения или мощности , рассеиваемой на транзисторе. 1 3.п. ф-лы J 2 ил. (Л Од Isd «1 СХ 25

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2481 А 1 (19) (И) {51) 4 G 05 r 1/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ асане,46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!," ".:: ° @

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ - 5 акф (21) 4229261/24-07 (22) 13.04.87 (46) 23.10.88, Бюл, № 39 (71) Институт электродинамики АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН УССР (72) А.К.Шидловский, В.А.Лизогуб, В.Ф.Буденный, А.Д,Музыченко и А.П,Трофименко (53) 621.316.722.1(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 915070, кл. G 05 Р 3/00, 1982.

Фонкенберн Л. Применение операционных усилителей и линейных интегральных схем;М.: Мир, 1985, с.245246, рис.9.8б. (54) РЕГУЛЯТОР ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования тока через нагрузку или регулируемого отбора мощности, например,при испытаниях усилителей или источников электропитан ия . Целью изобретения является повышение динамической стабильности тока, повышение надежности и расширение функциональных возможностей регулятора за счет введения режима модуляции тока и цифрового управления. Регулятор содержит n — блоков регулирования 3,. в каждый из которых входят последовательно соединенные регулирующий транзистор 15 и датчик тока 16, а также узлы управления и защиты транзистора от перегрузок . Задание режима работы регулирующего транзистора 15 осуществляется путем подачи из блока параметров 1 управляющих сигналов котоt

C рые изменяют проводимость транэисто- 9 ра 15. Более точная установка тока производится благодаря действию цепи %/Ф обратной связи с датчика тока 16.

Блок защиты 17 выключает транзистор 15 в случае превьппения в цепи ре- = гулирования тока, напряжения или мощности, рассеиваемой на транзисторе.

Ма

1 з.п. ф-лы 2 ил.

1432481

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в устройствах регулирования тока через нагрузку или регулируемого отбора мощ5 ности, например, при испытаниях усилителей или источников питания, Цель изобретения — повышение динамической стабильности тока, повышение надежности и расширение функциональных возможностей регулятора за счет введения режима модуляции тока и цифрового управления, На фиг,1 представлена структурная схема регулятора тока; на фиг. 2 — струк- 15 турная схема блока защиты.

Регулятор тока содержит блок 1

1 ввода параме т17Ов ) к Одоуправ ля еме)ЕЙ ге !, нератор 25 и блоков 3 регулирования, Блок регулирования содержит первый 4 и второй 5 блоки гальванической раз) вязки, рег;1cip 6,,логический эле-. мее3-, И- 318 7, блок 8 элемееет)эв ИЛИ, IIOточник 9 стабильного напряжения, пер- 25 вый 10 и второй 11 цифроаналоговые

)преобразователи, дифферееьциальный ! усилитель 12, аналоговый сумматор 13, аналоговый :сгпоч !4, регулирующий транзистор 35, датчик 16 тока и блок 17 защиты от перегрузок. Последний со)

; держит компараторы 18-20, перемножи-! тель ? 1, GJI(7R 22 опорных напряжений, RS-триггер 23 и коммутащ;онпый эле, ментт 24. С)егеовь)м ВхОДОм ре гуля 1 ора r

:Э явгеееются вьв3 Оды 2 7

Первые выхоцы блока 1 ввода параметров соеегине33ь3 с первь3ми е3ходамн блоков 3 ре::улирования, вторые вхо- ды которых объединены и подключены к выходу кодоуправляемого импульсного

1 ,,генератора ?, вход которого подкгпо-.

,чен к первому выходу блока 1 ввода параметров„ Входь3 блоков - и 5 гальванической развязки являются соответственно первым и вторым управгеяющими входами блока регулирования, Выход блока 4 гальванической развязки подключен к входу регистра 6, выходы первой группы которого подключены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 10. Выход блока 5 гальванической развязки подключен к одному входу логического элемента

И"НЕ 7, выход которого подключен к объединенным одним входам блока 8 логических элементов ИЛИ, другие входы которых подключены к выходам второй группы регистра 6, выход третьей группы которого подключен к другому входу логического элемента И-HE 7, Выходы блока 8 логических элементов

ИЛИ подкге3очены к управляющим входам цифроаналогового преобразователя 11 опорный вход которого подкл3очен к выходу источника 9 стабильного напряжения, Выход цифроаналогового преобразователя 11 подключен к Опорному входу цифроаналогового преобразователя 10, выход которого подключен к первым входам дифференциального усилителя 12 и аналогового сумматора 13, второй вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 12, второй вход которого подключен к выходу датчикаа 16 тока, БЬ3ход аналогового сумматора подкгпочен к управляющему выводу регулирующего транзистора 15 через размыкаемые контакты аналогового

14> управгеяющии вход которого подкге3очен к выходу блока )7 защиты, Регулирующий транзистор 15 первым силовым выводом соединен с первым входным выводом датчика 16 тока, второй входной вывод которого соединен с первым входным выводом 25, второй входной вывод ?6 подкл3очен к второму силовому выводу регулируощего транзистора 15.

Второй входной вывод 26 и выход датчика 16 тока подклеочень3 соответственно к первому и второму входам блока 17 защиты от перегрузок, которыми яьляются соответственно первые входы компараторов 18 и 19, которые соединены с входами перемножителя 21. Выход. перемножителя соединен с первым входом компаратора 20. Вторые входы компараторов 18-20 соединены с выходами блока 22 опорных напряжений, Выходы компараторов 18-20 подключены к входам ус-ановки RS-триггера 23, вход сброса которого подключен к выходу комму-тационного элемента 24„ Выход

RS-триггера 23 является выходом блока 17 защиты.

1 егулятор тока работает следующим образом.

Б исходном состоянии регистр 6 находится в обнуленном состоянии, логический элемент И-НБ 7 запрещает прохождение модулирующих импульсов, а нулевое состояние на управляющих входах цифроаналогового преобразователя

10 приводит к тому, что на его выходе — нулевое напряжение. Это напряжение проходит через д33фференпиальный разавателя 10, пропорционально уменьшается и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 10.

Таким образом, на выходе цифроаналогового преобразователя )О в первом случае формируется постоянное напряжение, пропорциональное задаваемому току, а во втором случае - прямоугольное, высокий уровень которого такой же, как и в первом случае, а низкий уровень пропорционально соответствует уровню провала" тока при его модуляции.

Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 10 поступает через аналоговый сумматор 13 и аналоговый ключ 14 на управляющий электрод регулирующего транзистора )5, Это приводит к ус тановлению некоторого, близкого к заданному, тока в цепи вывод 26 — транзистор 15 — датчик 16 тока — вывод 25 (при этом предполагается, что между выводами 25 и 26 приложено напряжение от некоторого испытываемого внешнего источника).

Более точно ток устанавливается в результате действия обратной связи, напряжение которой от датчика 16 тока поступает на инверсный вход дифференциального усилителя 12, где сравнивается с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя l0 и сигнал ошибки через аналоговый сумматор 13 и аналоговый ключ 14 воздействует на управляющий электрод. транзистора 15, После этого ток в це" пи выводов 25 и 26 устанавливается более точно. На входы блока 17 защиты от перегрузок поступают напряжения, пропорциональные напряжению между выводами 26 и 25 и току в цепи этих выводов, В блоке защиты эти напряжения и/или их функции сравниваются с заданными, и в случае превышения заданных постоянных значений блок защиты воздействует на управляющий вход аналогового ключа и переключает транзистор 15 в безопасное состояние, В качестве примера на фиг,2 показан блок !7 защиты от перегрузок, защищающий транзистор 15 от избыточного тока, избыточной мощности, избыточного напряжения путем запирания транзистора (и замыкания перехода баэаэмиттер при применении биполярного транзистора), Напряжение, пропорциональное току в цепи силовых выводов транзистора 15 поступает на первые з 1432481 усилитель 12, аналоговый сумматор !3 и аналоговый ключ !4 на управляющий вывод транзистора 15 и запирает его.

Ток в регулируемой цепи не проходит

5 независимо от напряжения на входных силовых выводах 25 и 26.

При подаче из блока 1 ввода параметров управляющих сигналов происходит установка частоты в кодоуправляе- !0 мом импульсном генераторе 2 и через блок 4 гальванической развязки устанавливается управляющий код в регистре 6.

При этом возможны два случая, )5

В первом случае на выходе третьей группы регистра 6 устанавливается уровень логического нуля, Тогда логический элемент И-НЕ 7 блокирует прохождение импульсов от кодоуправляемо- 20 го импульсного генератора 2 через блок 5 гальванической развязки и на первые входы блока 8 логических элементов ИЛИ поступает уровень логической единицы. На выходах блока 8 логи- 25 ческих элементов ИЛИ устанавливается уровень логической единицы и напряже— ние источника 9 стабильного напряжения без изменений поступает через цифроаналоговый преобразователь 11 на 30 опорный вход цифроаналогового преобразователя 10. Напряжение на выходе последнего устанавливается постоянным и пропорциональным числовому значению кода, поступающего с выхода первой группы регистра 6 на управляющие входы цифроаналогового преобразователя 10, Во втором случае на выходе третьей группы регистра 6 устанавливается 40 уровень логической единицы. Тогда логический элемент И-HE 7 разрешает прохождение импульсного напряжения от кодоуправляемого импульсного генератора 2 через блок 5 гальванической 45 развязки на первые входы блока 8 элементов ИЛИ. При уровне логической единицы на этих входах уровни напряжений на выводах цифроаналогового преобразователя 10 те же, что и в первом случае, а при уровне логического нуля код с выходов второй группы регистра 6 поступает на управляющие входы цифроаналогового преобразователя !1 и напряжение на его выходе уменьшается пропорционально числовому значению кода на его управляющих входах, Поскольку это напряжение поступает на опорный вход цифроаналогового преоб1432481 входы компаратора 18 и перемножителя 21. Напряжение с выводов 25 и 26 поступает на второй вход перемножителя 21 и на первый вход компаратора 19, 5

С выхода перемножителя 2) напряжение, пропорциональное мощности, рассеиваемой на транзисторе 15, поступает на первый вход компаратора 20. На вторые входы компараторов 18-20 подают постоянные напряжения от блока 22 опорных напряжений, При превьпчении указанными током, напряжением или мощностью заданных значений напряжение на первом входе минимум одного из компараторов 18-20

Становится большим, чем напряжение на втором входе того же компаратора и последний устанавливает RS-триггер 23„ Уровень логической единицы с 20 выхода RS-триггера 23 действует на аналоговый ключ 14, который отключает управляющий электрод транзистора 15 от выхоца аналогового сумма. тора,обес-. печивая защиту транзистора от пере- 25 грузок. В случае применения биполярного транзистора 15 аналоговый ключ 14 замыкает эмиттерный переход транзистора и, благодаря тому, транзистор может выдержать большее напряжение 30 эмиттер-коллектор.

Для восстановления работоспособНости регулятора после срабатывания защиты необходимо замкнуть коммутаци— онный элемент 24, который переводит

RS-триггер 23 в сброшенное состояние, Для испытаний вторичных источников электропитания с большим числом выХодных каналов или при испытаниях

Многоканальных усилителей число блоКов регулирования может быть установлено равным числу выходов испытываеМого устройства.

При резком изменении напряжения между выводами 25 и 26 или при моду-, .45 ляции тока, формируемого на выходе цифроаналогового преобразователя 10 прямоугольным напряжением в цепи обратной связи могут возникать возмущения. Относительная амплитуда возмуще50 ния зависит от соотношения напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 10 н диапазона d U измене— ния напряжения на выходе дифференциального усилителя 12 и может достичь значения

Па

Такал амплитуда возмущения соответствует, например, скачкообразному нарастанию напряжения между выводами 25 и 26 от нулевого значения до некоторого постоянного, когда напряжение ошибки на выходе дифференциального усилителя 12 переходит от максимального одной полярности к максимальному противоположной полярности (ограниченному диапазоном выходных напряжений дифференциального усилителя !2) значению.

Повышение надежности достигается благодаря ограничению режимов работы транзистора 15 областью работоспособности .(ограничению по напряжению, по току и по мощности) и отключению этого транзистора при выходе его режима из зоны области работоспособности.

Этим снижается вероятность выхода из строя транзистора из-за пробоя или перегрева.

Расширение функциональных возможностей регулятора достигается введением отсутствующего в известном регуляторе режима модуляции тока, необходимого для динамических испытаний источников электрического тока, и введением цифрового управления, позволяющего включать регулятор тока в состав испытательных комплексов, управляемых от ЭВМ, и тем самым автоматизировать процесс испытаний источников питания или усилителей. формула и з о б р е т е н и я

1. Регулятор тока, содержащий блок регулирования, в который входят датчик тока, дифференциальный усилитель и регулирующий транзистор, первый силовой вывод которого через датчик тока соединен с первым входным выводом, второй силовой вывод регулирующего транзистора является вторым входным выводом, выход датчика тока подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения динамической стабильности тока, повышения надежности и расширения функциональных возможностей за счет введения режима модуляции тока н цифрового управления, в него введены блок вводa параметров, кодоуправляемый импульсный генератор п-дополнительных блоков регулирования, во все блоки регулирования введены первый и второй блоки гальванической

1432481 развязки, регистр, логический элемент

И-HE блок логических элементов ИЛИ, источник стабильного напряжения, первый и второй цифроаналоговые преобра5 зователи, аналоговый сумматор, аналоговый ключ, блок зашиты от перегрузок, при этом первый выход блока ввода параметров соединен с входом кодоуправляемого импульсного генератора, пер- Ið вые управляющие входы блоков регулирования соединены с соответствующими вторыми выходами блока ввода парамет, ров, вторые управляющие входы блоков регулирования объединены и соединены с выходом кодоуправляемого импульсного генератора, первый вход блока защиты от перегрузок соединен с выходом датчика тока, а второй вход — с вторым входным выводом, первый вход 2р аналогового сумматора соединен с выходом дифференциального .усилителя, а второй вход — с неинвертирующим входом дифференциального усилителя и выходом первого цифроаналогового пре- 25 образователя, первый размыкаемый контакт аналогового ключа соединен с выходом аналогового сумматора, второй размыкающий контакт которого соединен с управляющим электродом регули- 30 рующего транзистора, выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с опорным входом первого цифроаналогового преобразователя, выход источника стабильного напряжения соединен с опорным входом второго цифроаналогового преобразователя, выходы блока логических элементов ИЛИ соедииены с управляющими входами второго цифроаналогового преобразователя, вы- 4р ходы первой группы регистра соединены с управляющими входами первого цифроаналогового преобразователя, выходы второй группы — с первыми входами блока логических элементов ИЛИ, выходы третьей группы — с первым входом логического элемента И-НЕ, выход логического элемента И-НЕ соединен с объединенными вторыми входами блока логических элементов ИЛИ, вход первого блока гальванической развязки является первым управляющим входом блока регулирования, а выход соединен с входом ре-. гистра, вход второго блока гальванической развязки является вторым управляющим входом блока регулирования, а выход соединен с ьторым входом "..îãè ecaoro элемента II — НЕ, управляющий вход аналогового ключа соединен с выхо>ом блока защиты

2. Регулятор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок защиты содержит КЯ-триггер, три компаратора, перемножитель, блок опорных напряжений и коммутационгп и элемент„ гыходы компараторов соединены соответственно с установочными входами RS-триг-гера, выход коммутационного элемента соединен с входом сброса триггера, первые входы компараторов соединены соответственно с выходами блока опорных напряжений, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом перемножителя и является первым входом блока защиты, второй вход второго компаратора соединен с вторым входом перемножителя и является вторым входом блока защиты, второй вход третьего компаратора соединен с выходом перемножителя, выход триггера является выходом блока защиты, 1432481

* ъ

Ф ), Составитель Е,Финогенов

Техред N.ÄHäûê Корректор О,Кравцова

„Редактор И,Горная

Закаэ 5439/40

Тираж 866 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS,, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4