RU1817075C

RU1817075C - Constant current regulator

Info

Publication number: RU1817075C
Authority: RU
Inventors: Анатолий Данилович Негода
Original assignee: А.Д. Негода
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1993-05-23

Abstract

Область использовани : в системе электронного зажигани автомобильного двигател . Сущность изобретени : устр-во содержит регулирующий и два усилительных транзистора 1, 8. 11, измерительный резистор 3, включенный между эмиттером транзистора 1 и общей шиной, задатчик тока на операционном усилителе 19. первом делителе напр жени на резисторах 21, 22 и втором делителе напр жени на резисторах 25, 26, и выводы дл подключени индуктивной нагрузки. В устр-во введены формирователь установившегос значени напр жени на индуктивной нагрузке (резисторы 27, 28, стабилитрон 29), конденсатор 30 и четыре диода 31-34. Это позвол ет регулировать ток через индукционную катушку без колебательности, т.е. стабильность выходного тока повышаетс . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.Field of use: in the electronic ignition system of an automobile engine. The inventive device contains a control and two amplifier transistors 1, 8. 11, a measuring resistor 3 connected between the emitter of the transistor 1 and a common bus, a current commutator on the operational amplifier 19. the first voltage divider on the resistors 21, 22 and the second divider voltages across resistors 25, 26; and terminals for connecting an inductive load. A shaper of steady-state voltage at an inductive load (resistors 27, 28, zener diode 29), a capacitor 30, and four diodes 31-34 are introduced into the device. This makes it possible to control the current through the induction coil without oscillation, i.e. output current stability is improved. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

+ U+ U

ЁYo

0000

§§

XIXi

елate

Изобретение относитс к теории автоматического регулировани , в частности, к регул торам тока через индукционную катушку , например в системе электронного зажигани дл автомобильного двигател В АЗ-2108 и ВАЗ-2109.The invention relates to a theory of automatic control, in particular, to current regulators through an induction coil, for example, in an electronic ignition system for an automobile engine B AZ-2108 and VAZ-2109.

Цель изобретени - повышение стабильности посто нного тока через индукционную катушку.An object of the invention is to increase the stability of a direct current through an induction coil.

Изобретение иллюстрируетс чертежами , где на фиг. 1 изображена схема предлагаемого регул тора, а на фиг. 2 - временные диаграммы тока через индуктивность в существующем и в предлагаемом регул торах .The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the proposed controller, and FIG. 2 - time diagrams of the current through inductance in the existing and in the proposed regulators.

Регул тор посто нного тока через индукционную катушку включает в себ тран- зисторный усилитель, собранный на силовом транзисторе 1, в коллекторную цепь которого включена индукционна катушка 2. В эмиттерную цепь транзистора 1 включен измерительный резистор 3. Коллектор транзистора 1 через последовательно включенные резисторы 4 и 5, а так же через конденсатор 6 соединен с общим проводом схемы. Обща точка резисторов А и 5 через стабилитрон 7 соединена с базой транзистора 1, котора так же соединена с эмиттером транзистора 8, у которого коллектор через резистор 9 подключен к шине источника питани , а его база через резистор 10 подключена так же к источнику питани и через транзистор 11 - к общему проводу схемы. Между базой и эмиттером транзистора 1 включен резистор 12. База транзистора 11 соответственно через резисторы 13, 14 и 15 соединена с выходами соответствующих трех каналов схемы логики 16, вход которой соединен с прерывателем 17. База транзистора 11 через резистор 18 подключена к выходу микросхемы дифференциального усилител 19. Инверсный вход микросхемы 19 через первый резистор 20 подключен к общей точке второго 21 и третьего 22 резисторов, включенных параллельно стабидитрону 23, который через резистор 24 соединен с шиной источника питани . Обща точка стабилитрона 23 и резисторов 21 и 24 через резистор 25 подключена к иеинверсному входу усилител 19, который так же через резистор 26 соединен с измерительным резистором 3. Формирователь сигнала установившегос напр жени на индукционной катушке2 выполнен на последовательно соединенных резисторах 27 и 28 выводы которых подключены к шинам источника питани , а их обща точка через стабилитрон 29 соединена с коллектором транзистора 1, а также через дифференцирующий конденсатор 30 и соответственно через диоды 31, 32, 33 и 34 подключен к инверсному входу усилител 19, к стабилитрону 23, к общей точке резисторов 20, 21, 22 и к общему проводу схемы.The DC regulator through the induction coil includes a transistor amplifier assembled on a power transistor 1, in the collector circuit of which an induction coil 2 is connected. A measuring resistor 3 is included in the emitter circuit of the transistor 1. The collector of the transistor 1 is connected through series resistors 4 and 5, as well as through a capacitor 6 is connected to a common wire circuit. The common point of resistors A and 5 through the zener diode 7 is connected to the base of transistor 1, which is also connected to the emitter of transistor 8, in which the collector is connected through the resistor 9 to the power supply bus, and its base is connected through the resistor 10 to the power supply and through transistor 11 - to the common wire of the circuit. A resistor 12 is connected between the base and the emitter of transistor 1. The base of the transistor 11 is connected through the resistors 13, 14, and 15 to the outputs of the corresponding three channels of the logic circuit 16, the input of which is connected to the chopper 17. The base of the transistor 11 is connected through the resistor 18 to the output of the differential amplifier microcircuit 19. The inverse input of the microcircuit 19 through the first resistor 20 is connected to a common point of the second 21 and third 22 resistors connected in parallel with the stabilitron 23, which is connected through the resistor 24 to the power supply bus. The common point of the zener diode 23 and resistors 21 and 24 is connected through a resistor 25 to the inverted input of the amplifier 19, which is also connected through a resistor 26 to a measuring resistor 3. The voltage-generating signal generator on the induction coil2 is made on the series-connected resistors 27 and 28 whose conclusions are connected to the buses of the power source, and their common point through the zener diode 29 is connected to the collector of the transistor 1, as well as through a differentiating capacitor 30 and, respectively, through the diodes 31, 32, 33 and 34 to the input of the amplifier 19, to the zener diode 23, to the common point of the resistors 20, 21, 22 and to the common wire of the circuit.

Регул тор посто нного тока через индукционную катушку работает следующим образом. Схема логики 16, управл ема преобразователем 17 через три своих канала , оканчивающихс резисторами 13, 14 иThe constant current controller through the induction coil operates as follows. The logic circuit 16, controlled by the Converter 17 through its three channels, ending with resistors 13, 14 and

15, управл ет транзисторным усилителем, собранным на транзисторах 1,8 и 11, имеющим четное число усилителей напр жени ; При совпадении нулевых уровней напр жени на входе резисторов 13, 14, 15 схемы15 controls a transistor amplifier assembled on transistors 1.8 and 11 having an even number of voltage amplifiers; When the zero voltage levels at the input of the resistors 13, 14, 15 of the circuit

логики 16, а так же на входе резистора 18 транзистор 11 закрыт, а транзисторы 8 и 1 открыты до насыщени . При этом к первичной обмотке индукционной катушки (трансформатора искрообразовани ) приложеноlogic 16, as well as at the input of resistor 18, transistor 11 is closed, and transistors 8 and 1 are open to saturation. In this case, the primary winding of the induction coil (spark transformer) is applied

напр жение питани , а через первичную обмотку индукционной катушки, через транзистор 1 и через резистор 3 протекаетлинейно нарастающий ток, вызывающий на резисторе 3 линейно нарастающее напр жение, которое через резистивный делитель напр жени , выполненный на резисторах 26 и 25 подаетс на неинверсный второй вход дифференциального усилител 19. Инверсный первый вход усилител 19 черезthe supply voltage, and through the primary winding of the induction coil, through the transistor 1 and through the resistor 3, a linearly increasing current flows, causing a linearly increasing voltage on the resistor 3, which is supplied through the resistive voltage divider made on resistors 26 and 25 to the non-inverse second input of the differential amplifier 19. Inverse first input of amplifier 19 through

резистор 20 подключен к выходу резистив- ного делител напр жени , собранного на резисторах 21 и 22, подключенных параллельно стабилитрону 23. Резисторы 21 и 22 вл ютс задатчиком установившегос токаresistor 20 is connected to the output of the resistive voltage divider assembled on resistors 21 and 22 connected in parallel with the zener diode 23. Resistors 21 and 22 are a constant current master

через транзистор 1. После сравнени напр жени на неинверсном входе усилител 19 с напр жением на инверсном входе (с выходным напр жением задатчика 21, 22) напр жение на выходе усилител 19 начинает.through the transistor 1. After comparing the voltage at the non-inverse input of the amplifier 19 with the voltage at the inverse input (with the output voltage of the setter 21, 22), the voltage at the output of the amplifier 19 starts.

расти, вследствие чего транзистор 11 начинает приоткрыватьс , а транзисторы 8 и 1 - призакрыватьс . Таким образом ток через транзистор 1 стремитс выровн тьс с заданным , однако из-за наличи индуктивности в индукционной катушке 2, а также в св зи с большим коэффициентом усилени усилител 19 ток катушки имеет некоторую колебательность, что вл етс недостатком системы авторегулировани . Колебани системы происход т с частотой среза САР. Эти колебани тока через транзистор 1 вызывают колебани напр жени на индукционной катушке, определ емые выражением:grow, as a result of which the transistor 11 starts to open, and the transistors 8 and 1 start to open. Thus, the current through the transistor 1 tends to equalize with a predetermined one, however, due to the inductance in the induction coil 2, and also due to the high gain of the amplifier 19, the coil current has some oscillation, which is a disadvantage of the auto-regulation system. Oscillations of the system occur with a cutoff frequency of ATS. These current fluctuations through the transistor 1 cause voltage fluctuations on the induction coil, defined by the expression:

U2 2-R2 + L2 у,U2 2-R2 + L2 y

Дл устранени колебательности тока используетс корректирующа схема, собран на на резисторах 27, 28, на стабилитроне 29, на конденсаторе 30 и на диодах 31-34.To eliminate current fluctuation, a correction circuit is used, assembled on resistors 27, 28, on a zener diode 29, on a capacitor 30, and on diodes 31-34.

Резисторы 27 и 28 выбираютс из услови обеспечени равенства напр жени на резисторе 27 установившемус напр жению на индукционной катушке 2. Напр жение пробо стабилитрона 29 выбираетс примерно равным максимальному напр жению источника питани . Корректирующа схема работает следующим образом. При полностью открытом транзисторе 1 напр жение на его коллекторе примерно равно 1,5 В и через этот транзистор идет линейно нарастающий ток. При этом стабилитон 29 заперт , а напр жение на резисторе 27 равно установившемус значению напр жени на первичной обмотке индукционной катушки 2 и равно 3-4 В. После достижени тока через транзистор 1 заданного тока напр жение на инверсном входе усилител 19 выравниваетс с напр жением на неинверсном входе, а напр жени на выходе усилител 19, на входе транзисторов 11, 8 и 1 скачком устанавливаютс соответствующими установившемус заданному току через транзистор 1. Напр жение на общей точке резисторов 27 и 28 остаетс неизменным . Если бы не было конденсатора 30, то, как указывалось выше, в системе авторегулировани тока по вилась бы колебательность тока, что, в свою очередь, вызвало бы соответствующую колебательность напр жени на коллекторе транзистора 1. Положительные полуволны этого напр жени через стабилитрон 29 передаютс на конденсатор 30 (при его наличии), а через него и через диод 31 - на инверсный вход усилител 19, вызыва на его выходе отрицательный перепад напр жени , которым через транзисторы 11 и 8 транзистор 1 приоткрываетс , уменьша по вившуюс ранее положительную полуволну. По окончании положительной полуволны на коллекторе транзистора 1 конденсатор 30 через резисторы 27 и 28, через диод 33 и через резисторы .21 и 22 разр жаетс до исходного состо ни . При отрицательной полуволне напр жение на коллекторе транзистора 1 эта полуволна на вход конденсатора 30 не проходит, а управление усилител осуществл етс через резистор 26.Resistors 27 and 28 are selected so that the voltage across the resistor 27 is the same as the voltage across the induction coil 2. The breakdown voltage of the zener diode 29 is selected to be approximately equal to the maximum voltage of the power source. The corrective circuit works as follows. With transistor 1 fully open, the voltage at its collector is approximately 1.5 V and a linearly increasing current flows through this transistor. In this case, the zener diode 29 is locked, and the voltage on the resistor 27 is equal to the steady-state voltage on the primary winding of the induction coil 2 and is 3-4 V. After reaching the current through the transistor 1 of the specified current, the voltage at the inverse input of the amplifier 19 is aligned with the voltage at non-inverse input, and the voltages at the output of the amplifier 19, at the input of the transistors 11, 8 and 1, are jumpwise set to correspond to the set current through the transistor 1. The voltage at the common point of the resistors 27 and 28 remains unchanged. If there were no capacitor 30, then, as indicated above, in the current control system, current oscillation would appear, which, in turn, would cause a corresponding voltage oscillation on the collector of transistor 1. Positive half-waves of this voltage are transmitted through the zener diode 29 to capacitor 30 (if any), and through it and through diode 31, to the inverse input of amplifier 19, causing a negative voltage drop at its output, which transistor 1 opens through transistors 11 and 8, decreasing earlier half-wave. At the end of the positive half-wave on the collector of transistor 1, the capacitor 30 through the resistors 27 and 28, through the diode 33 and through the resistors .21 and 22 is discharged to its original state. When the half-wave is negative, the voltage across the collector of transistor 1 does not pass this half-wave to the input of capacitor 30, and the amplifier is controlled through resistor 26.

Величина резистора 20 должна удовлетвор ть условию:The value of the resistor 20 must satisfy the condition:

R20(20-100)LR20 (20-100) L

Величина резисторов 27 и 28 должна удовлетвор ть условию:The value of resistors 27 and 28 must satisfy the condition:

Ra Ras R20Ra Ras R20

R27 + R28 3 - 5R27 + R28 3 - 5

Посто нна времени Сзо. R20 должна удовлетвор ть условию:Constantly Szo's time. R20 must satisfy the condition:

C30-R20 (2-5) C30-R20 (2-5)

5 где Шср - частота среза САР (частота автоколебаний САР при исключении из схемы конденсатора 30). При уменьшении положительной полуволны напр жени на коллекторе транзистора 1 конденсатор 305 where Shav is the cut-off frequency of the ATS (the frequency of the self-oscillations of the ATS when the capacitor 30 is excluded from the circuit). With a decrease in the positive half-wave of the voltage across the collector of transistor 1, the capacitor 30

0 перезар жаетс через диод 33 и через резисторы 21 и 22. В системе зажигани автомобил ВАЗ-2108 схема логики 16 выдает импульсы с крутыми фронтами на резисторы 13 и 14, на резистор же 15 подаетс 0 is recharged through the diode 33 and through the resistors 21 and 22. In the ignition system of a VAZ-2108 automobile, the logic circuit 16 gives pulses with steep fronts to the resistors 13 and 14, while the resistor 15 is supplied

5 импульс с пологим фронтом, так что при подаче положительного сигнала или на резистор 13 или на резистор 14 транзистор 11 скачком открываетс , запира транзисторы 8 и 1. Благодар этому напр жению на пер0 вичной обмотке индукционной катушки 2 быстро растет до напр жени пробо в цепи вторичной обмотки индукционной катушки (до пробо топливно-воздушного зазора в запальной свече). Во врем формировани 5 is a pulse with a gentle front, so that when a positive signal is applied to either resistor 13 or resistor 14, transistor 11 jumps open, locking transistors 8 and 1. Due to this voltage on the primary winding of induction coil 2, the breakdown in the circuit rapidly increases secondary winding of the induction coil (before the breakdown of the fuel-air gap in the spark plug). During formation

5 переднего фронта искрообразовани конденсатор 30 зар жаетс через стабилитрон5 leading edge of sparking, capacitor 30 is charged through a zener diode

29 и через диод 32. При этом напр жение на инверсном входе усилител 19 выравниваетс с напр жением на стабилитроне 23, а29 and through the diode 32. In this case, the voltage at the inverse input of the amplifier 19 is aligned with the voltage at the zener diode 23, and

0 на выходе усилител 19 устанавливаетс нулевое напр жение не вли ющее на транзистор 11, который в этот момент времени открыт до насыщени током или через резистор 13, или через резистор 14. В момент0 at the output of amplifier 19, a zero voltage is established that does not affect the transistor 11, which at this point in time is open until it is saturated with current either through resistor 13 or through resistor 14. At the time

5 времени формировани заднего фронта импульса искрообразовани конденсаторы 6 и5, the formation time of the trailing edge of the spark pulse, capacitors 6 and

30 разр жаютс , Причем конденсатор 30 сначала разр жаетс через стабилитрон 29 и через диод 34, а затем через резисторы 27, 0 28 и через диод 34, Конец разр да конденсатора 30 осуществл етс через резисторы 27, 28 через диод 33 и через резисторы 21 и 22. Вместо стабилитроне 29 мог бы быть включен диод, но при этом несколько зэмед- 5 ленным был бы разр д конденсатора 30, что нежелательно. Канал схемы логики 16, на выходе которого включен резистор 15 служит дл безискрового управлени транзистором 1 при чрезмерно низких оборотах 0 двигател , когда по каналу резистора 15 транзистор 11 отпираетс , а транзисторы 8 и 1 запираютс .30 are discharged, and the capacitor 30 is first discharged through the zener diode 29 and through the diode 34, and then through the resistors 27, 28 and through the diode 34. The end of the discharge of the capacitor 30 is carried out through the resistors 27, 28 through the diode 33 and through the resistors 21 and 22. Instead of a zener diode 29, a diode could be turned on, but the discharge of the capacitor 30 would be somewhat slower, which is undesirable. The channel of the logic circuit 16, at the output of which a resistor 15 is turned on, serves for sparkless control of the transistor 1 at excessively low engine revolutions 0 when the transistor 11 is turned on through the channel of the resistor 15 and the transistors 8 and 1 are locked.

На фиг. 1 показаны временные диаграммы следующих сигналов: 5 а) на выходе прерывател 17. в) на входе резистора 13. с) на входе резистора 14. д) на резисторе 3 в прототипе. е) на резисторе 3 в предлагаемом регул торе .In FIG. 1 shows the timing diagrams of the following signals: 5 a) at the output of the chopper 17. c) at the input of the resistor 13. c) at the input of the resistor 14. e) at the resistor 3 in the prototype. e) on resistor 3 in the proposed controller.

f) на коллекторе силового транзистора 1 предлагаемого регул тора.f) on the collector of the power transistor 1 of the proposed controller.

Из сравнени кривых d и I видно, что в предлагаемом регул торе регулирование тока через индукционную катушку происходит без колебательности, что улучшает к.п.д. преобразовани электрической энергии в энергию искрового разр да.From a comparison of the curves d and I, it is seen that in the proposed controller, the current through the induction coil is regulated without oscillation, which improves the efficiency converting electrical energy to spark energy.

Принцип регулировани тока через индукционную катушку при формировании на ее первичной обмотке положительной полуволны аналогичен регулированию, выполненному по за вке № 4836173/24 (63442). При положительной полуволне, как и в указанном прототипе, осуществл етс замедленное нарастание положительной полуволны и ускоренное ее приближение к сигналу формировател установившегос значени тока через индукционную катушку .The principle of regulating the current through the induction coil when a positive half-wave is formed on its primary winding is similar to the regulation made by Application No. 4836173/24 (63442). With a positive half-wave, as in the said prototype, a positive rise of the positive half-wave is slowed down and it is accelerated closer to the former signal of the steady-state current through the induction coil.

Claims

1. A DC regulator containing a power transistor, the collector of which is connected to one of the terminals for connecting an inductive load, and the emitter through a measuring resistor to a common bus, two amplifier transistors, the first of which is connected by an emitter to a common bus, and the collector through the first the resistor is connected to the supply bus, and the second is connected by the emitter to the base of the power transistor, the collector through the second resistor is connected to the supply bus, and the base to the collector of the first amplifying transistor, the current regulator is made on a perration amplifier and a first resistive voltage divider, connected at the extreme ends between the poles of the stabilized voltage source, and a middle output through a third resistor connected to the first input of the operational amplifier, and the output of the current regulator, which is used as the output of the operational amplifier, through the fourth resistor connected to the base of the first

amplifying transistor, in addition, the current resistor includes a second resistive voltage divider, connected by the extreme terminals between the output pole of the stabilized source

voltage and the emitter of the power transistor, and the middle terminal connected to the second input of the operational amplifier, and the second terminal for connecting the inductive load connected to the supply

bus, which means that, in order to increase the stability of the output current, a voltage former on the inductive load and four diodes are introduced into it, while the output

the driver of the steady-state voltage at the inductive load is connected through the semiconductor element to the collector of the power transistor, and through the introduced capacitor and four diodes, respectively, to the first input of the operational amplifier, the output pole of the stabilized voltage source, the middle output of the first resistive voltage divider, and to the common bus .

2. Controller pop. 1, distinguished by the fact that the driver of the steady-state voltage value on the inductive load is made in the form of a third resistive voltage divider,

outputs connected between the supply and common buses, and its average output is used as the output of the driver.

3. The controller according to claim 1, with the exception that a zener diode is used as said semiconductor element.

FIG. g