SU802948A1

SU802948A1 - Controllable current stabilizer to which power is supplied from input voltage source with zero point

Info

Publication number: SU802948A1
Application number: SU782624974A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Науменко; Владимир Семенович Малов; Анатолий Васильевич Готовцев
Original assignee: Ордена Октябрьской Революции И Орденатрудового Красного Знамени Предприятиеп/Я B-2969
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1981-02-07

Description

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей стабилизатора тока.The aim of the invention is to enhance the functionality of the current stabilizer.

Это достигаетс тем, что в известный стабилизатор дополнительно введены управл емый ключ и два резистора, при этом резисторы включены последовательно между источником опорного напр жени и неинвертирующим входом усилител посто нного тока, точка .соединени резисторов подключена к общей шине через уйравл емый ключ, причем обща точка эталонного резистора и клеммы дл подключени нагрузки через резистор обратной св зи подключена к инвертирующему входу услител посто нного тока, а выход этого усилител соединен с эмиттерами транзисторов регулирующего элемента, базы которых подключены к общей шинеThis is achieved by adding a control key and two resistors to a known stabilizer, with the resistors connected in series between the voltage source and the non-inverting input of the DC amplifier, the connection point of the resistors is connected to the common bus through an adjustable key. the point of the reference resistor and the terminals for connecting the load through the feedback resistor are connected to the inverting input of the dc amplifier, and the output of this amplifier is connected to the transit emitters tors regulating member, the base of which are connected to a common bus

На чертеже приведена электрическа схема управл емого стабилизатора тока .The drawing shows an electrical circuit of a controlled current regulator.

Коллектор п-р-п транзистора 1 дву тактного регулирующего элемента 2 соединен с положительным полюсом источника 3 входного напр жени , отрицательный полюс которого подключен к коллектору р-п-р транзистора 4 регулирующего элемента. Средний вывод источника 3 через нагрузку 5 стабилизатора и эталонный резистор б соединен с общей шиной.The collector of the pnp transistor 1 of the two-stroke regulating element 2 is connected to the positive pole of the source 3 of the input voltage, the negative pole of which is connected to the collector of the pnp transistor 4 of the regulating element. The average output of the source 3 through the load 5 of the stabilizer and the reference resistor b is connected to the common bus.

Между точкой соединени нагрузки 5 стабилизатора тока с эталонным резистором б и источником 7 опорного напр жени включен делитель напр жени из резистора 8 обратной св зи и резистора 9, образующий схему сравнени напр жени на эталонном резисторе и источнике опорного напр жени Обща точка резисторов 8 и 9 подключена к .первому входу усилител 10 посто нного тока.A voltage divider from feedback resistor 8 and resistor 9 is connected between the connection point of the current regulator load 5 and the reference resistor b and the voltage source 7, forming a voltage comparison circuit on the reference resistor and the voltage source. Resistors 8 and 9 connected to the first input of the DC 10 amplifier.

Между источником 7 и вторым входо усилител 10 включены последовательно соединенные резисторы 11 и 12. Точка соединени резисторов 11 и 12 подключена к общей шине через управл емый ключ 13.Between the source 7 and the second input of the amplifier 10 are connected in series resistors 11 and 12. The connection point of resistors 11 and 12 is connected to the common bus via a control key 13.

Выход усилител 10 соединен с эмиттерами транзисторов элемента 2, а базы транзисторов 1 и 4 подключены к общей шине.The output of the amplifier 10 is connected to the emitters of the transistors of the element 2, and the bases of the transistors 1 and 4 are connected to the common bus.

В даииой схеме транзисторы регулирующего элемента включенны по схеме с общей базой. Такое включение обеспечивает высокое внутреннее сопротивление регулирующего элемента, которое определ етс дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода транзистора в схеме с общей базой Пропорционально, увеличению внутреннего сопротивлени регулирующего элемента увеличиваетс коэффициент стабилизации напр жени на эталонном резисторе и тока в нагрузке.In this circuit, the transistors of the regulating element are included in the circuit with a common base. This inclusion provides a high internal resistance of the regulating element, which is determined by the differential resistance of the collector junction of the transistor in the common base circuit. Proportional to the increase in the internal resistance of the regulating element, the voltage stabilization factor on the reference resistor and current in the load increases.

в данном стабилизаторе первьам входом усилител 10 вл етс инвертирующий вход, а вторым входом - не . инвертиругаций вход усилител , так как транзисторы регулирующего элемента , включенные по схеме с общей базой, не измен ют фазу напр жени 5 на эталонном резисторе.In this stabilizer, the first input of the amplifier 10 is the inverting input, and the second input is not. inverting the input of the amplifier, since the transistors of the regulating element connected according to the common base circuit do not change the phase of the voltage 5 on the reference resistor.

Управл емый стабилизатор тока представл ет собой управл емый стабилизатор напр жени с сопротивлением нагрузки в виде резистора б, на коQ тором при помощи цепи отрицательной обратной св зи поддерживаетс посто нное напр жение и . Нагрузка 5 включена последовательно с резистором 6. Так как сопротивление эталонного резистора Rg-p посто нно, то остаетс посто нным и ток через резистор б, который протекает одновременно и через нагрузку 5. Таким образом, в нагрузке стабилизатора тока R поддерживаетс независимо от величиныA controlled current regulator is a controlled voltage regulator with a load resistance in the form of a resistor b, on which a constant voltage and is maintained by means of a negative feedback circuit. The load 5 is connected in series with the resistor 6. Since the resistance of the reference resistor Rg-p is constant, the current through the resistor b remains constant, and flows simultaneously through the load 5. Thus, in the load of the current stabilizer R, it is maintained regardless of

0 Кц посто нный ток.0 Cc DC.

Стабилизатор напр жени на эталонном резисторе Rg-(- выполнен в виде управл емого стабилизированного усилител , выходное напр жение которогоThe voltage regulator on the reference resistor Rg - (- made in the form of a controlled stabilized amplifier, the output voltage of which

5 стабилизировано относительно напр нсени Источника опорного напр жени Ugj,. При большом значении собственного коэффициента усилени усилител 10 коэффициент передачи стабилизип рованного К p,gp определ етс как5 is stabilized with respect to the voltage of the Reference voltage source Ugj ,. With a large value of the own gain of the amplifier 10, the transfer coefficient of the stabilized K p, gp is defined as

ТЗ TK

эт Vthis V

onon

где R - сопротивление резистора 9; R,j - сопротивление резистора 8; R - сопротивление резистора 11/ R. - сопротивоение цепи, соедин ющей общую точку резисторов 11 и 12 с общей шиной, в данном случае внутреннееwhere R is the resistance of the resistor 9; R, j is the resistance of the resistor 8; R is the resistance of the resistor 11 / R. is the resistance of the circuit connecting the common point of resistors 11 and 12 to the common busbar, in this case the internal

сопротивление управл емого ключа 13.control key resistance 13.

При изменении состо ни ключа 13 измен етс зйак коэффициента передачи стабилизированного усилител . При этом мен етс пол рность напр жени на эталонном резисторе и соответственно направление тока через R . Если управл емый ключ 13 замкнут и sro внутреннее сопротивление близко к нулю, т. е. R4. 0 то ./R-,. При этом стабилизированный усилитель работает в режиме инвертирующего усилител и пол рность напр жени пол рности Ugn When the state of the key 13 changes, the ratio of the gain of the stabilized amplifier changes. This changes the polarity of the voltage across the reference resistor and, accordingly, the direction of the current through R. If the control key 13 is closed and the sro internal resistance is close to zero, i.e. R4. 0 then ./R- ,. At the same time, the stabilized amplifier operates in the inverting amplifier mode and the polarity of the polarity voltage Ugn

Если управл емый ключ 13 разомкнут и его внутреннее сопротивление велико , т.е. R4. , то Кпвр При этом усилитель работает в режиме неинвертирующего усилител , выходное напр жение на эталонном резисторе по знаку, так и по величине повтор ет напр жение источника опорного напр жени U0n If the control key 13 is open and its internal resistance is large, i.e. R4. , then Kpvr. In this case, the amplifier operates in the mode of a non-inverting amplifier, the output voltage on the reference resistor is in sign and in magnitude repeats the voltage of the reference voltage source U0n

Величина стабилизированного тока 1ц, протекающего через нагрузку стабилизатора тока, определ етс следу щим выражением: - ток, протекающий через эта лонный резистор fjf, - ток обратной св зи, протекакидий через резистор 8f llRjj напр жение на резисторе 8 обратной св зи R-,. Из приведенного выражени следуе что ток через нагрузку стабилизатор при замкнутом ключе 13 1 определ етс как -,ЗС1М UonC lBlnO ЭП 1 Соответственно стабилизированный ток при разомкнутом ключе 13 1 р будет равен -Г-ч Если сопротивление резистора 9Rвыбрать таким, что R-, RI ° значени токов нагрузки противополо ного направлени будут симметричны и равны друг другу .j3clM| j раз| Uon ГГн Г -Сопротивлени резисторов 11 и 12 вы бирают равным сопротивлению параллельного соединени резисторов 8 и 9. Стабилизатор тока работает следу ющим образом. Положим, что источник 7 положите лен, т.е. положительный полюс его соединен с общей точкой резисторов 9 и 11, а отрицательный - с общей шиной и в исходном состо нии управл емый ключ 13 замкнут. При этом второй вход усилител 10 через резистор 12 и ключ 13 подключаетс к общей шине, и стабилизированный уси литель работает в режиме инвертирую щего усилител К первому входу усилител 10 через резистор 9 приложено положитель ное опорное напр жение и . При дан ной схеме включени транзисторов ре гулирующего элемента напр жение на выходе усилител посто нного тока о рицательное и оно открывает транзис тор регулирующего элемента п-р-п ти па. Ток положительного напр жени + 7 от положительного полюса источника 3 протекает через цепь: колле. тор-эмиттер п-р-п транзистора 1, вы ход усилител 10, источник питани усилител (на чертеже не показаны) средний вывод которого соединен с общей шиной, в резистор 6 и нагруз 5, С нагрузки ток +3 поступает на средний вывод источника 3. При. протекании тока через эталонный резистор , на нем вьщел етс отрицательное напр жение и,-р , которое через резистор 8- приложено к первому входу усилител 10. Напр жени Ug, и Ug-j- сравниваютс схемой сравн1 ни на резисторах 8 и 9 и их разность положительного знака поступает на первый вход усилител 10. Усиленное отрицательное напр-шение на выходе усилител посто нного тока поступает на эмиттер транзистора 1. Изменение тока эмиттера транзистора 1 приводит к изменению тока коллектора этого транзистора . Изменение величины тока +3 , протекающего через эталонный резистор и нагрузку, под воздействием дестабилизирующих факторов компенсируетс с заданной точностью за счет соответствующего изменени величины тока коллектора транзистора 1. Tlaпример ,при увеличении входного напр жени или уменьшении сопротивлени нагрузки, увеличение тока положительного направлени -t-1 приведет к увеличению UJT Разность напр жений UQP, и Ugj отрицательного знака поступает на первый.вход усилител посто нного тока, Приргаиение напр жени на выходе усилител посто нного тока положительного знака уменьшит ток эмиттера транзистора так, чтобы с заданной точностью восстановилось равенство: Ig уг J При положительном направлении тока в нагрузке транзистор 4 закрыт. Дл получени отр 1цательного направлени тока через нагрузку стабилизатора тока по сигналу управлени необходимо перевести ключ 13 В состо ние разомкнуто. В этом случае стабилизированный усилитель работает в режиме повторител напр жени . Положительное опорное напр жение Uflf, через резисторы 11 и 12 оказываетс приложенным к второму входу усилител 10. При этом -напр жение на выходе усилител посто нного тока положительно и открывает транзистор регулирующего элемента р-п-р типа. Ток отрицательного направлени -И от среднего вывода источника 3 через нагрузку поступает в резистор 6. С эталонного резистора через источник питани усилител посто нного тока, выход усилител , цепь эмиттер - коллектор р-п-р транзистора 4 ток проходит на отрицательньгй полюс источника входного напр жени . При протекании тока через эталонный резистор на нем выдел етс положительное напр жение , которое через резистор 8 приложено к первому входу усилител 10. Разность напр жений Идр, и Ug-r положительного знака. усиливаетс усилителем 10. Положительное напр жение на выходе усилител посто нного тока поступает на эмиттер транзистора 4. Изменение тр ка эмиттера транзистора приводит к изменению тока коллектора этого тран зистора. Изменение величины тока -I, протекающего через эталонный резисто и нагрузку, под воздействием дестаби лизирующих факторов компенсируетс с заданной точностью за счет соответст вукнцего изменени величины тока коллектора транзистора 4. При отрицательном направлени тока в нагрузке транзистор 1 закрыт. Использование предлагаемого управ л емого стабилизатора тока обеспечивает по сравнению с известными следу щие преимущества: упрощение управлени выходным током стабилизатора, сокращение оборудовани , дл управлени током применен заземленный ключ, расширение функциональных возможностей стабилизатора за счет элек трического управлени как по амплитуде , так и по знаку выходного тока. формула изобретени Уйравл ег гаай;стабилизатор тока, предназначеннйй дл питани от источ ника входного напр жени с .нулевой точкой, содержащий усилитель посто нного тока, резистор обратной св зи, источник опорного напр жени через ограничительный резистор, подклю ченный к инвертирующему входу усилител посто нного тока, последовательный регулирующий элемент, выполненный по двухтактной схеме на двух транзисторах различного типа проводимости , коллектор п-р-п транзистора регулирующего элемента соединен с положительной входной клеммой, а коллектор р-п-р транзистора - с отрицательной входной клеммой и эталонный резистор, один вывод которого соединен с общей шиной, а другой - с одной из клемм дл подключени нагрузки , друга клемма дл подключени нагрузки подсоединена к клемме дл подключени нулевой точки источника входного напр жени , о т л и ч а ющ и и с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей стабилизатора, в него дополнительно введены управл емый ключ и два резистора , при этом резисторы включены последовательно между источником опорного напр жени и неинвертирующим входом усилител посто нного тока, точка соединени резисторов подключена к общей шине через управл емый ключ, причем обща точка эталонного резистора и клеммы дл подключени нагрузки через резистор обратной св зи подключены к инвертирующему входу усилител посто нного тока, а выход этого усилител соединен с эмиттерами транзисторов регулирующего элемента, базы которых подключены к общей щине, Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 444171, кл, q 05 Р 1/56, 1974, 2,Авторское свидетельство СССР № 514281, кл, G 05F 1/56, 1976,The magnitude of the stabilized current 1c flowing through the current regulator load is determined by the following expression: - the current flowing through this resistor fjf, - the feedback current, the leakage through the resistor 8f llRjj the voltage on the resistor 8 feedback R- ,. From the above expression it follows that the current through the load stabilizer with a closed key 13 1 is defined as -, ЗС1М UonC lBlnO ЭП 1 Correspondingly, the stabilized current with open key 13 1 р will be equal to -Г-h If the resistance of the 9R resistor is selected such that R-, RI ° the values of the load currents of the opposite direction will be symmetrical and equal to each other .j3clM | j times | UonHGH - The resistances of resistors 11 and 12 are equal to the resistance of the parallel connection of resistors 8 and 9. The current stabilizer works as follows. Suppose that source 7 put flax, i.e. its positive pole is connected to the common point of resistors 9 and 11, and the negative pole is connected to the common bus and in the initial state the control key 13 is closed. In this case, the second input of the amplifier 10 through the resistor 12 and the switch 13 is connected to the common bus, and the stabilized amplifier operates in the inverting amplifier mode. A positive reference voltage and is applied to the first input of the amplifier 10 through the resistor 9. With this switching circuit of the transistors of the regulating element, the voltage at the output of the dc amplifier is negative and it opens the transistor of the regulating element of the pnp. The current of positive voltage + 7 from the positive pole of source 3 flows through the circuit: the collet. torus emitter of pnp transistor 1, output of amplifier 10, power supply of amplifier (not shown), the average output of which is connected to the common bus, resistor 6 and load 5, C load current +3 goes to the average output of the source 3. With. the current flows through the reference resistor, there is a negative voltage on it and, -p, which through the resistor 8- is applied to the first input of the amplifier 10. The voltages Ug and Ug-j- are compared by a circuit compared to resistors 8 and 9 and their the difference of the positive sign goes to the first input of the amplifier 10. The amplified negative voltage at the output of the DC amplifier goes to the emitter of transistor 1. A change in the emitter current of transistor 1 leads to a change in the collector current of this transistor. The change in current +3 flowing through the reference resistor and load, under the influence of destabilizing factors, is compensated with a given accuracy by a corresponding change in the collector current value of transistor 1. Tla example, as the input voltage increases or the load resistance decreases, the current of the positive direction increases -t- 1 will lead to an increase in the UJT voltage difference UQP, and a negative sign Ugj is fed to the first. DC amplifier input, Prigazhenie voltage at the amplifier output on standing positive current will reduce the emitter current of the transistor so that the equation is restored with the given accuracy: Ig r J If the current in the load is positive, transistor 4 is closed. In order to obtain the negative current direction through the control current regulator load, it is necessary to transfer the 13 V key to the open state. In this case, the stabilized amplifier operates in a voltage follower mode. The positive reference voltage Uflf, through resistors 11 and 12, is applied to the second input of the amplifier 10. At the same time, the output voltage of the DC amplifier is positive and opens the transistor of the regulating element of pn-type. The current of the negative direction is from the middle output of source 3 through the load to the resistor 6. From the reference resistor through the power source of the DC amplifier, the output of the amplifier, the emitter-collector ppp transistor 4, the current passes to the negative pole of the input voltage source wives When current flows through a reference resistor, a positive voltage is released on it, which through a resistor 8 is applied to the first input of the amplifier 10. The voltage difference Idr and Ug-r a positive sign. is amplified by amplifier 10. A positive voltage at the output of the direct current amplifier is fed to the emitter of transistor 4. A change in the direction of the emitter of the transistor leads to a change in the collector current of this transistor. The change in the current -I flowing through the reference resistor and the load, under the influence of destabilizing factors, is compensated with a given accuracy due to a corresponding increase in the collector current value of transistor 4. When the current in the load is negative, transistor 1 is closed. The use of the proposed controlled current stabilizer provides, in comparison with the known ones, the following advantages: simplification of control of the output current of the stabilizer, reduction of equipment, a grounded key is used to control the current, extension of the functionality of the stabilizer due to electrical control both in amplitude and in sign of the output current. Invention formula Uravl ergai; current stabilizer, designed to be powered from an input voltage source with a zero point, containing a dc amplifier, feedback resistor, a reference voltage source through a limiting resistor connected to the inverting input of a dc amplifier current, a serial regulating element, made by the push-pull circuit on two transistors of different types of conductivity, the collector of the pnp transistor of the regulating element is connected to the positive input the terminal, and the collector of the ppp transistor - with a negative input terminal and a reference resistor, one output of which is connected to the common bus and the other to one of the terminals for connecting the load, the other terminal for connecting the load is connected to the terminal for connecting the zero point with the purpose of expanding the functionality of the stabilizer, it additionally introduces a control key and two resistors, while the resistors are connected in series between the reference source a non-inverting input of the dc amplifier, the connection point of the resistors is connected to the common bus via a control key, the common point of the reference resistor and the terminals for connecting the load through the feedback resistor are connected to the inverting input of the dc amplifier, and the output of this amplifier connected to the emitters of the transistors of the regulating element, the bases of which are connected to a common wire , 2, USSR Copyright Certificate No. 514281, class, G 05F 1/56, 1976,

Claims

The claims 25

We control # - a current stabilizer designed to be powered from an input voltage source with a zero point, containing a DC amplifier, a feedback resistor of ¹³⁰ eI, a voltage reference source through a limiting resistor connected to the inverting input of the DC amplifier, a serial control element 35 performed in a push-pull circuit on two transistors of different types of conductivity, the collector of the rpn transistor of the regulating element is connected to the positive input terminal, and the collector rp transistor -p - with a negative input terminal and a reference resistor, one output of which is connected to a common bus and the other to one of the terminals for connecting the load, the other terminal for connecting the load is connected to the terminal for connecting the zero point of the input voltage source, which differs from the fact that, in order to expand the functionality of the stabilizer, a controlled key and two resistors are additionally introduced into it, while the resistors are connected in series between the reference voltage source and the non-inverting input by the DC amplifier, the connection point of the resistors is connected to the common bus via a controlled key, the common point of the reference resistor and the terminals for connecting the load through the feedback resistor are connected to the inverting input of the DC amplifier, and the output of this amplifier is connected to the transistor emitters of the control element, whose bases are connected to the common bus.