Управляемый стабилизатор тока, предназначенный для питания ot ис-точника входного напряжения c нуле-вой точкой

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ тщ 802948 К АВТОРСКОМУ СВИ ИЗЛЬСТВУ 511 М, К . С 05 Р 1/56(22) Заявлено 07.06 78 (21)2624974/24-07с присоединением замки Ио - .(23) Г 1 риоритетОпубликовано 070231 Бюллетеиь МУ 5Дата опубликования описания 090281 тосударственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54 ) УПРАВЛЯЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙДЛЯ ПИТАНИЯ ОТ ИСТОЧНИКА ВХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯС НУЛЕВОЙ ТОЧКОЙ Изобретение относится к электронной технике.и может быть использовано в качестве управляемого биполярного источника тока,Известен стабилизатор тока, представляющий собой двухполюсник, состоящий из двух одинаковых транзисторов, базы которых соединены вместе,а на эмиттеры по отношению к базечерез резисторы подано напряжениесмещения, Во внешнюю цепь дтзухполюсник включен коллекторами транзисторов (11Известный стабилизатор тока позволяет стабилизировать ток обейх полярностей, однако для изменения полярности стабилизированного тока в немнеобходимо изменять полярность питающего напряжения.Управляемый стабилизатор тока,предназначенный для питания от источника входного напряжения с нулевойточкой, содержащий усилитель постоянного тока, резистор обратной связи,источник опорного напряжения. черезограничительный резистор, подключенный к инвертирующему входу усилителяпостоянного тока, последовательныйрегулирующий элемент, выполненныйпо двухтактной схеме иа двух транзисторах различного типа проводимости, коллектор тт-р-тт транзистора регулирующего элемента соединен с положительной входной клеммой, а коллектор р-л-р транзистора с отрицательнойвходной клеммой и эталонный резистор, один вывод которого соединен собщей шиной, а другой - с одной из10 клемм для подключения нагрузки подсоединена к клемме для подключениянулевой точки источника входного напряжения 21Однако в известном стабилизаторепостоянного тока для получения било 15 лярного тока в нагрузке необходимисточник двуполярного опорного напряжения, который, например, можетбыть выполнен из двух разнополярныхисточников опорного напряжения и2 О переключателя. В этом случае Ю известном стабилизаторе для изменениянаправления выходного тока необходимоуправлять переключателем источников.опорного напряжения, что достаточносложно,Кроме того, в известном стабилизаторе постоянного тока для полученния симметричного тока в нагрузкенеобходимо симметрнровать разнополярные источники опорных .напряжений, 802948Целью изобретения является расширение функциональных возможностейстабилизатора тока.Это достигается тем, что в известный стабилизатор дополнительно введены управляемый ключ и два резисторапри этом резисторы включены последовательно между источником опорногонапряжения и неинвертирующим входомусилителя постоянного тока, точкасоединения резисторов подключена кобщей шине через Управляемый ключ,причем общая точка эталонного резистора и клеммы для подключения нагрузки через резистор обратной связиподключена к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, а выход этого усилителя соединен с эмиттерамитранзисторов регулирующего элемента,базы которых подключены к общей шине.На чертеже приведена электрическаясхема управляемого стабилизатора то- Щка,Коллектор и-р-и транзистора 1 двухтактного регулирующего элемента 2соединен с положительным полюсом источника 3 входного напряжения, отрицательный полюс которого подключенк коллектору р-и-р транзистора 4 регулирующего элемента. Средний выводисточника 3 через нагрузку 5 стабилизатора и эталонный резистор б соединен с общей шиной.Между точкой соединения нагрузки5 стабилизатора тока с эталонным резистором б и источником 7 опорногонапряжения включен делитель напряжения из резистора 8 обратной связии 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 40постоянного тока.между источником 7 и вторым входомусилителя 10 включены последовательно соединенные резисторы 11 и 12.Точка соединения резисторов 11 и 12подключена к общей шине через управляемый ключ 13,Выход усилителя 10 соединен с эмиттерами транзисторов элемента 2, а базы транзисторов 1 и 4 подключены Я к общей шине.Б данной схеме транзисторы регулирующего элементавключенны по схеме с общей базой. Такое включение обес" печивает высокое внутреннее сопротивление регулирующего элемента, которое определяется дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода транзистора в схеме с общей базой. Пропорционально увеличению внутреннего сопротивления регулирующего эле- бО мента увеличивается коэффициент стабилизации напряжения на эталонном резисторе и тока в нагрузке.В данном стабилизаторе первым входом усилителя 10 является инвер тирующий вход, а вторым входом - неинвертирующий вход усилителя, так как транзисторы регулирующего элемента, включенные по схеме с общей базой, не изменяют фазу напряжения на эталонном резисторе.Управляемый стабилизатор тока представляет собой управляемый стабилизатор напряжения с сопротивлением нагрузки в виде резистора б, на котором при помощи цепи отрицательной обратной связи поддерживается постоянное напряжение О 9 . Нагрузка 5 включена последовательно с резистором б, Так как сопротивление эталонного резистора В постоянно, то остается постоянным й ток через резистор б, который протекает одновременно и через нагрузку 5Таким образом, в нагрузке стабилизатора тока к поддерживается независимо от величины Кпостоянный ток.Стабилизатор напряжения на эталонном резисторе Кзт выполнен в виде управляемого стабилизированного усилителя, выходное напряжение которого стабилиэировано относительно напряжения источника опорного напряжения Оо, При большом значении собственного коэффициента усиления усилителя 10 коэффициент передачи стабилизированного К определяется какЭТ 4 23пю О %+к ф+%ОП 3 А 1 3 4.где К - сопротивление резистора 9;К - сопротивление резистора 8; К - сопротивление резистора 11 ф 8 - 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 знак коэффициента передачи стабилизированного усилителя Кр. При этом меняется полярность напряжения на эталонном резисторе и соответственно направление тока через КЕсли управляемый ключ 13 замкнут и его внутреннее сопротивление близко к нулю, т. е. й 4:0 то Кп =-В/й., При этом стабилизированный усилитель работает в режиме инвертирующего уси- лителЯ и полЯРность напРЯжениЯ ОЗТ обратна полярности О 0Если управляемый ключ 13 разомкнут и его внутреннее сопротивление вели" ко, т.е. В+=о, то К пер= +1. При этом усилитель работает в режиме неинвертирующего усилителя, выходное напряжение на эталонном резисторе О как по знаку, так и по величине повторяет напряжение источника опорного напряжения О 0 пВеличина стабилизированного тока 1, протекающего через нагрузку ста3 см раь Ооп ЭТбилизатора тока, определяется следующим выражением:ооо ооо ооп Чоео "оооЗн Эе ОС(к 3+4Эъ 91Оо ( 2%1 РЭ где- ток, протекающий через этаЭТлонный Резистор РЭТ ,3 - ток обратной связи, протекающий через резистор 8; О- напряжение на резисторе 8 обратной связи Р,.Из приведенного выражения следует, что ток через нагрузку стабилизатора . при замкнутом ключе 13опредеХЗЯн ляется какЗам "Ои 01+ Эв)н "эпСоответственно стабилизированный ток при разомкнутом ключе 13 н раэ будет равенра цои; -+ - .Если сопротивление резистора 9 Р выбрать таким, что Р =Р 2 + Рзт, то значения токов нагрузки протйвоположного направления будут симметричныи равны друг другу Сопротивления резисторов 11 и 12 выбирают равным сопротивлению параллельного соединения резисторов 8и 9.Стабилизатор :ока работает следующим образом.Положим, что источник 7 положителен, т,е. положительный полюс егосоединен с общей точкой резисторов9 и 11, а отрицательный - с общейшиной и в исходном состоянии управляемый ключ 13 замкнут. При этомвторой вход усилителя 10 через резистор 12 и ключ 13 подключается кобщей шине, и стабилизированный усилитель работает в режиме инвертирующего усилителя,К первому входу усилителя 10 через резистор 9 приложено положительное опорное напряжение О,п . При данной схеме включения транзисторов регулирующего элемента напряжение навыходе усилителя постоянного тока отрицательное и оно открывает транзистор регулирующего элемента и-р-и типа. Ток положительного напряжения+, от положительного полюса источника 3 протекает через цепь: коллектор-эмиттер и-р-и транзистора 1, выход усилителя 10, источник питанияусилителя на чертеже не показаны),средний вывод которого соединен собщей шиной, в резистор 6 и нагрузку 5. С нагрузки ток +3 поступает насредний вывод источника 3. При.протекании тока через эталонный резистор. на нем выделяется отрицательноенапряжение О. т, которое через резистор 8 приложено к первому входу усилителЯ 10. НапРЯжениЯ Ози и ОЭТ сРавниваются схемой сравннйя на резисторах 8 и 9 и их разность положительного знака поступает на первый входусилителя 10. Усиленное отрицательноенапр жение на выходе усилителя постоянного тока поступает на эмиттертранзистора 1. Изменение тока эмиттера транзистора 1 приводит к изменению тока коллектора этого транэис тора. Изменение величины тока +протекающего через эталонный резистор и нагрузку, под воздействиемдестабилизирующих факторов компенсируется с заданной точностью за счет 2 О соответствующего изменения величинытока коллектора транзистора 1. Ъапример,при увеличении входного напряжения или уменьшении сопротивления нагрузки, увеличение тока по ложительного направления +3 приведет к увеличению Оз , Разность напряжений О 0 и От отрицательногознака поступает на первый. вход усилителя постоянного тока, Приращениенапряжения на выходе усилителя по- ЗО стоянного тока положительного знакауменьшит ток эмиттера транзисторатак, чтобы с заданной точностью восстановилось равенство: Э=ОЗт /Рт .При положительном направлении токав нагрузке транзистор 4 закрыт.Для получения отриц.тельного на-правления тока через нагрузку стабилизатора тока по сигналу управления необходимо перевести ключ 13 в 4 О состояние "разомкнуто". в этом случае стабилизированный усилитель работает в режиме повторителя напряжения, Положительное опорное напряжение Оои через .резисторы 11 и 12 45 оказывается приложенным к второмувходу усилителя 10. При этом напря-жение на выходе усилителя постоянного тока положительно и открываеттранзистор регулирующего элемента О р-и-р типа. Ток отрицательного направления - 2 от среднего выводаисточника 3 через нагрузку поступаетв резистор 6. С эталонного резисторачерез источник питания усилителя пос" 55 тоянного .тока, выход усилителя, цепьэмиттер - коллектор р-и-р траиэистора 4 ток проходит на отрицательиайполюс источника входного напряжения.При протекании тока через эталонный резистор на нем выделяется поло- ЬО жительное напРЯжение Озт , котоРоечерез резистор 8 приложено к первомувходу усилителя 10. Разность напряжений О и Озт положительного знакаопусиливается усилителем 10. Положи тельное напряжение на выходе усили802948 ВНИИПИ Заказ 10619/61 Тираж 951 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 теля постоянного тока поступает на эмиттер транзистора 4. Изменение тока эмиттера транзистора приводит к изменению тока коллектора этого транзистора. Изменение величины тока -1, протекающего через эталонный резистор и нагрузку, под воздействием дестабилизирующих факторов компенсируется с заданной точностью за счет соответствующего изменения величины тока коллектора транзистора 4При отрицательном направлениИ тока в нагрузке транзистор 1 закрыт.Использсвание предлагаемого управляемого стабилизатора тока обеспечивает но сравнению с известными следующие преимущества: упрощение управле ния выходным током стабилизатора, сокращение оборудования, для управления током применен "заземленный" ключ, расширение функциональных воэможностей стабилизатора за счет элек О трического управления как по амплитуде, так и по знаку выходного тока. Формула изобретения 25ГУйравляеМИй:стабилизатор тока, предназначеннцйдля пи:ания от источника входного напряжения с нулевой точкой, содержащий усилитель постоянного тока, резистор обратной связи, источник опорного напряжения через ограничительный резистор, подключенный к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, последовательный регулирующий элемент, выпол- З 5 ненный по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости, коллектор и-р-и транзисторарегулирующего элемента соединен с положительной входной клеммой, а коллектор р-и-р транзистора - с отрицательной входной клепаной и эталонный резистор, один вывод которогосоединен с общей шиной, а другой - содной из клемм для подключения нагрузки, другая клемма для подключениянагрузки подсоединена к клемме дляподключения нулевой точки источникавходного напряжения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностейстабилизатора, в него дополнительновведены управляемый ключ и два резистора, при этом резисторы включеныпоследовательно между источникомопорного напряжения и неинвертирующимвходом усилителя постоянного тока,точка соединения резисторов подключена к общей шине через управляемыйключ, причем общая точка эталонногорезистора и клеммы для подключениянагрузки через резистор обратной связи подключены к инвертирующему входу усилителя постоянного тока, а выход этого усилителя соединен с. эмиттерами транзисторов регулирующегоэлемента, базы которых подключенык общей шине. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 444171, кл, С, 051/56, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 514281, кл. 6 05 Р 1/56, 1976.