Стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЮЛЬСТВУ (ii 675412 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.02.77 (21) 2451558/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.З16. .722.1 (088.8) Опубликовано 25.07.79. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 29.07.79 (72) Авторы изобретения

А. F. Волынский, С. А. Рачин и А. А. Смирнов (7}) Заявитель! (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ИЗМЕНЯЮ1цЕЙСЯ

ПОЛЯРНОСТЬЮ

Изобре1ение относится к электротехнике и предназначено для использования в электротехнических установках различного назначения.

Известен двухполярный источник тока, содержащий два независимых канала положительной и отрицательной полярности, работающих на заземленную нагрузку (1).

В таком источнике юка неидентичность каналов вызывает погрешность асимметрии выходного тока при смене полярности, эта асимметрия не является стабильной величиной и поэюму не 10 устраняется при настройке.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью, содержащий 15 два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности, управляющий элект-. род каждого из которых через свой выходной ключ соединен с выходом усилителя сигнала опшбки с двумя входами, исючник опорного 2В напряжения с двумя разнополярными выходами, два измерительных резистора и две пары выводов для подключения ивух раэнополярных ис- точников питающего напряжения с обшей точ- кой (2(.

Нсдолатком этого устройства является ю, по потребляемый измерителем ошибки юк протекаез через нагрузку, вследствие чего погрешнос1ь абсолютного значения вь|ходного тока улройства определяется нестабильнос1ью 1ока, по1ребляемого элементами схемы измерителя ошибки.

Цель изобретения — повысить точность стабилизации.

Это достигается тем, чю в стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью, содержащий два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности, управляю- щий электрод каждого нз которых через свой выходной ключ соединен с выходом усилителя сигнала о|пибкн с двумя входами, источник опорного напряжения с двумя разнополярными выХодами, два измерительных резистора и лве пары выводов для подключения двух рзэнополярных источников пи1ающего напряжения с обшей точкой, введены две группы ключей, каждая иэ которых состоит из трех ключей, при этом ии675412

10 го

ЗО

3: вертируюший вход усилителя сигнала ошибки через первый ключ первой группы соединен с входным силовым выводом регулирующего элемента положительной полярности и первым выводом первого измерительного резистора, а через первый ключ второй группы — co входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной полярности и первым выводом второго измерительного резистора, неинвертирующий вход усилителя сигнала ошибки через второй ключ первой группы соединен с отрицательным выходом источника опорного напряжения и вторым выводом второго измерительного резистора, а через второй ключ второй группы. — с положительным выходом источника опорного напряжения и вторым выводом первого измерительного резистора, положительный выход источни. ка опорного напряжения через третий ключ первой группы соединен с выводом для подключения источника питающего напряжейия "пбложительной полярности, а отрицательный выход источника опорного напряжения через третий ключ второи группы соединен с выводом для подключения источника питающего напряжения отрица1 тельной полярности, управляющие входы ключей первой группы соединены с управляющим входом выходного ключа положительной полярности, а управляющие входы ключей второй группы соединены с управляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, при этом источник опорного напряжения выполнен на стабилитроне и двух задатчиках тока стабилитро-. на, а каждый электрод стабилитрона соединен с . одним из двух задатчиков тока стабилитрона, йервый из которых включен между анодом стабилитрона и общей точкой, а второй — между катодом стабилитрона и общей точкой, причем каждый иэ задатчиков тока выполнен или в виде последовательной цепочки из диода и резисто- ра, или в виде вспомогательного источника тока, выход которого через соответствующий дополнительно введенный вспомогательный ключ подключен к соответствующему электроду стабилитрона, при этом управляющий вход каждого вспомогательного ключа соединен с управляющими входами ключей соответствующей группы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизированного источника тока с изменяю. щейся полярностью; на фиг; 2 и 3 — варианты этой схемы, отличающиеся выполнением источника опорного напряжения.

Стабилизированный источник тока (фиг. 1) содержит источники 1 и 2 питающего напряжения положительной и отрицательной полярности, источник 3 опорного напряжения, первый и второй измерительные резисторы 4 и 5, усилитель 6 . сигнала ошибки, регулирующие элементы 7 и 8 положительной и отрицательной полярности, соответствующие им выходные ключи 9 и 10.

1

4 и две группы ключей: первые ключи 11 и 12 первой и второй групп, вторые ключи 13 и 14 первой.и второй групп, третьи ключи 15 и 1б первой и второй групп, нагрузку 17.

Источник тока работает следующим образом.

При наличии сигнала о выдаче в нагрузку тока положительной полярности ключи 9, 11, 13, 15 замкнуты, а ключи 10, 12, 14, 16 разомкнуты, элемент 7. включен, а элемент 8 — выключен, т.е. источник питания 1, усилитель 6, регулирующий элемент 7, источник 3 опорного напряжения, измерительный резистор 4, нагрузка 17 образуют регулятор тока положительной полярности. При этом через нагрузку 17 течет ток от источника

1, протекающий через ключ 15, измерительный резистор 4, регулирующий элемент 7. При отсутствии утечки тока в цепь управления регулирующего элемента 7 и входную цепь усилителя б сигнала ошибки, что нетрудно обеспечить на современной элементной базе, ток в нагрузке равен току, протекающему через измерительный резистор 4. Если усилитель 6 сигнала ошибок r имеет достаточно высокие характеристики (большой коэффициент усиления, малое смещение по току и нанряжению), то сигнал рассогласования на входе усилителя б, равный разности напряже-: ния источника опорного напряжения 9 и падения натгряжения от тока. нагрузки на измерительном резисторе 4, приблизительно равен нулю, т.е. с высокой точностью выполняется равенство: о

Э. где 3+ — ток положительной полярности в нагрузке;

Uq — напряжение источника опорного напряжения;

R, — сопротивление измерительного резистора 4.

При поступлении сигнала о выдаче в нагрузку тока отрицательной полярности ключи 9, 11, 13, 15 размыкаются, а ключи 10, 12, 14, 16 замыкаются, элемент 7 выключается, а элемент 8— включается, т.е. источник 2, усилитель 6,. регулирующий элемент 8, источник 3 опорного напряжения, измерительный резистор 5, нагрузка 17 образуют регулятор тока отрицательной полярности, работа которого аналогична работе регулятора тока положительной полярности. В этом случае ток в нагрузке равен о °

О

% Ъ

t где 3 — ток отрицательной полярности в нагрузке;

Ц> — напряжение источника опорного напряжения;

R0 — сопротивление измерительного резистора 5.

6754!2

5 !

Формула изобретения

Изображенные на фиг. 2 и фиг. 3 варианты основного усIpoHc÷âa отличаются тем, что источник опорного напряжения выполнен в виде сгабилитрона !8 с двумя задатчиками тока, причем на фиг. 2 первый задатчик состоит из токозадающего резистора 19 и диода 20, второй задат- чнк — из токозадаюшего резистора 21 и диода

22, а на фиг. 3 первый задатчик состоит из вспомогательных источника тока 23 и ключа 24, второй задатчик — из вспомогательных источни-. ка тока 25 н ключа 26. Работа этих устройств аналогична работе устройства по фиг. 1 и отличается тем, что в режиме положительной полярности выходного тока первый задатчик включен, второй задатчнк выключен, а в режиме отрицательной полярности — первый выключен, второй включен, Благодаря применению в разных полярностях единственного источника опорного напряжения, данное устройство сохраняет присущую известному устройству симметрию выходного тока, так как погрешность асимметрии определяется лишьстепенью идентичности двух измерительных резисторов, которая велика, если резисторы изготовлены по единой, например, печатной технологии.

Кроме того, по сравнению с известным устройством, в котором погрешность абсолютного значения выходного тока определяется нестабильностью тока, потребляемого измерителем ошибки, в предлагаемом устройстве, где функции иэмерителя н усилителя ошибки выполняются од- ним и тем же усилителем, ток, потребляемый элементами схемы последнего, не протекает через нагрузку и, следовательно, его изменения не влияют на точность устройства.

Таким образом, предлагаемый источник тока является более точным, чем известный, поскольку его погрешность зависит оз стабильности значительно меньшего числа элементов схемы, а именно одного источника опорного напряжения и двух измерительных резисторов .

1. Стабилизированный источник, тока с изменяющейся полярностью, содержащий два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности, управляющий электрод каждого из которых через свой. выходной ключ соединен с выходом усилителя сигнала оншбки с двумя входами, источник опорного напряжения с двумя разнополярными выходами, два измерительных резистора и две пары выводов для подключения двух раэнополярных источников питающего напряжения с общей точкой, отличающийся тем, что; с целью повышения точности стабилизации, в него введены две группы ключей, каждая из которых состоит из трех ключей, при этом инвер ируюгннй вход усили еля сигнала ошибки через первый ключ первой группы соединен с входным силовым выводом регулйрующего элемента положительной полярности и первым выводом первого измсри1ельногв резистора, а через первый ключ второй группы — со входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной поляр"осги и первым выводом второго измерительного резистора, неинвертирующий вход усилителя сигнала ошибки через второй ключ первой rpylIftht соединен с отрицательным

1выходом источника опорного напряжения и-вторым выводом второго измерительного резистора, а через второй ключ второй группы — с поло 5 жительным выходом источника опбрного напряжения и вторым выводом первого измерительного резистора, положительный выход источника опорного напряжения через третий ключ первой группы соединен с выводом для подключения ро источника нитающего напряжения положительной полярности, а отрицательный выход источника опорного напряжения через третий ключ второй группы соединен с выводом для подключения источника питающего напряжения отрицательной . 5 полярности, управляюпгне входы кпючей rrepaoA группы соединены с управляющим входом выходного ключа положительной полярности, а . управляющие входы ключей второй группы соединены с управляющим входом выходного

ЗО ключа отрицательной полярности, 2. Источник по и. 1, отличающийся тем, что йсточник опорного напряжения выполнен на стабилитроне и двух задатчиках тока стабилитрона, при этом каждый электрод стабилитрона сое35 динен с одним из двух задатчиков тока стабилитрона, первый иэ которых включен между ." анодом стабилитрона и общей точкой, а второй— между катодом стабилитрона и общей точкой.

3. Исто1п ик по п. 2, отличающийся тем, 40 что каждый из эадатчиков тока стабилитрона выполнен и виде последовательной цепочки иэ диода и токозадающего резистора.

4. Источник по п. 3,:отличающийся тем, по каждый из задатчиков тока выполнен в ви45 де вспомогательного источника тока, выход которого через соответствующий дополнительно введенный вспомогательный ключ подключен к соответствующему электроду стабилитрона, при этом управляющий вход каждого вспомогатель.

50 ного ключа соедИнен с управляющими входами ключей соответствующей группы.

Источники информации, принятые во внимание прй экспертизе

1. Мартяшин А. И. и др. Преобразователи

55 электрических параметров для систем контроля и измерений. M.: Энергия, 1976, с. 355.

2. Патент ФРГ И 1918982, кл. 42 т . 1/56, 1974.

Составитель С. Ситко

Редактор О. Стенина Техред Э.Чужин Корректор О. Билак

Заказ 4567/40 Тираж 1015 . Подписное

III IHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал НП11 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4