SU1335958A1 - Двупол рный программируемый источник тока и напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение надежности защиты активной нагрузки в импульсном режиме. Источник содержит регулирующий элемент 1, два усилител -ограничител  2, 3, датчики 4, 5 рассогласовани  по току и напр жению , буферный каскад 7, блок 6 за ,6ta3 сл Sea 1

Description

Дани -ограничени  выходного сигнала, блок 8 управлени , нелинейный блок 9, благодар  которому обеспечена раэв з- ка нагрузки от источника путем подИзобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в контрольно-измерительном оборудовании в качестве режимных источников при испытани х полупроводниковых приборов .

Цель изобретени  - повышение надежности защиты активной нагрузки в импульсном режиме.

На фиг.1 представлена функциональна  схема Двухпол рного программируемого источника тока и напр жени ; на фиг.2 - функциональна  схема блока управлени .

Источник содержит регулирующий элемент 1, усилители-ограничители 2 и 3 датчик 4 рассогласовани  по току датчик 5 рассогласовани  по напр жению , блок 6 задани -ограничени  выходного сигнала, буферный каскад 7, блок 8 управлени , нелинейный блок 9 три входные клеммы и две выходные клеммы дл  подключени  активной нагрузки .

Усилители-ограничители 2 и 3 имеют в своем составе элементы 10 - 13 коммутации (ключи) пол рности задаваемых тока или напр жени . Датчик рассогласовани  по току, в свою очередь , состоит из резисторного датчика 14 тока, включенного между одними входами инвертируемого операционного усилител  15 и сумматора 16, между другими входами которых включен программируемый источник 17 эталонного напр жени . Датчик 5 рассогласовани  по напр жению состоит из последовательно включенных датчика 18 напр жени  на резисторах и программируемого источника 19 эталонного напр жени . Блок 6 задани -органичени  выходного сигнала состоит из дифференциального усилител  20 с элементом 21 коммутации (ключом) в цепи обратной св зи, программируемого источника 22 эталонного напр жени  и включенных последо держани  нул  напр жени  на выходе регулирующего элемента в промежутках времени между тестами и тем самым по- вьшаетс  надежность защиты. 2 ил.

0

5

0

5

0

5

0

5

вательно резистора 23 и электронного ключа 24. Элементы режимного обеспечени  (резисторы, конденсаторы и т.д.) на чертеже не обозначены позици ми . Программируемый источник 22 эталонного напр жени  и выход электронного ключа 24 подключены к инвертирующему входу дифференциального усилител  20, к неинвертирующему входу которого через резисторы подключены выходы усилителей-ограничителей 2 и 3.

Блок 8 управлени  состоит из задающего генератора 25, трех триггеров 26 - 28, двух регистров 29 и 30 пам ти , аналоговых ключей 31 - 33, двух разнопол рных источников 34 и 35 эталонного напр жени  и шести логических элементов И 36 - 41 (фиг. 2)-. Регулирующий элемент 1 служит дл  поддержани  посто нного уровн  сигнала (тока или напр жени ) на выходе источника и выполнен на транзисторах типа КТ825Г и КТ827А, включенных по схеме эмиттерных повторителей. Кол-г лекторы названных транзисторов раздельно подключены к первой и второй входным клеммам источника, базы - к выходу буферного устройства 7, а эмиттеры - к входу нелинейного блока 9 и резистору 23 блока 6 задани -ограничени  выходного сигнала. I

Усилители-огранр чителй 2 и 3 предназначены дл  усилени  сигналов рассогласовани , поступающих с выходов соответствующих датчиков 4 и 5 рассогласовани  по току и напр жению. Усилители-ограничители 2 и 3 вьшолне- ны на базе операционных усилителей (микросхемы типа К 140УД6). В цепь обратной св зи каждого иэ усилителей- ограничителей 2 и 3 параллельно включены цепочки из последовательно соединенных ключа и диода. Ключи 10-13 предназначены дл  коммутации диодов, служащих, в свою очередь, дл  ограничени  }ia выходе усилителей-ограничителей 2 и 3 сигналов соответствующей пол рности. Ключи 10 и 13 выполнены на полевых транзисторах типа КП302АМ, ключи 11 и 12 - на транзисторах УГПОЗМ, а диоды - типа КД522. Входы усилител -ограничител  2 подключены к выходам датчика 4 рассогласовани  по току, причем инвертирующий вход усилител  2 соединен с выходом резис- торного сумматора 16, вход щего в состав датчика 4 рассогласовани  по току, а неинвертирующий вход - с программируемым источником 17 эталонного напр жени  и неинвертирующим входом инвертирующего усштител  15. Входы усилител -ограничител  подключены к выходам датчика 5 рассогласовани  по напр жению, причем инвертирующий вход усилител  3 подключен к точке соединени  резисторов датчика 18 напр жени , а неинвертирующий вход - к программируемому источнику 19 эталонного напр жени . I

Датчики 4 и 5 рассогласовани  по

току и напр жению соответственно служат дл  выделени  сигналов рассогласовани , пропорциональных отклонени м выходного сигнала от заданных значений , определ емых программируемыми источниками 17 и 19 эталонных напр жений и соответствующими регулируемыми резисторами 14 и 18. Датчик 14 тока одним выводом соединен с входом инвертирующего усилител  15 и первой выходной клеммой дл  подключени  нагрузки , а другим - с выводом нелинейного блока и одним из входов сумматора 16 датчика 4 рассогласовани  по току. Инвертирующий усилитель 15 выполнен на микросхеме К140УД6, программируемые источники 17 и 19 эталонных напр жений выполнены на базе цифроаналоговых преобразователей (микросхем К572ПА2) и операционных усилителей (микросхемы К140УД6). Блок 6 задани -ограничени  выходного сигнала предназначен дл  задани  смещени  на управл ющем входе регулирую- щ.его элемента 1 через (буферный каскад 7), ограничени  выбросов выходного сигнала в переходных режимах работы источников, а также дл  поддержани  нулевого уровн  на выходе регулирующего элемента в промежутках времени между импульсами (врем  выключени  источника). Дифференциальный усилитель 20 блока 6 предназначен дл 

0

5

5

0

5

0

5

0

5

усилени  разности сигналов программируемого источника 22 эталонного напр жени  и выход ых сигналов усил1гге- лей-ограничителей 2 и 3.

Электронный ключ 21 в цепи обратной св зи дифференпиального усилител  20 предназначен дл  размыкани  ее на врем  выключени  источника. Резистор 23 совместно с электронным ключом 24 служат дл  образовани  коммутируемой обратной св зи с выхода регулируемого элемента 1 на инвертирующий вход дифференциального усилител  20. Последний выполнен на интеграпь- ной микросхеме К140УД6. Электронные ключи 21 и 24 выполнены на полевых транзисторах КПЮЗИ, источник 22 эталонного напр жени  - на микросхеме К140УД6 (программируемой пол рностью ) . Буферный каскад 7 представл ет собой сумматор на резисторах, подключенных к выходам усилителей-ограничителей 2 и 3 и блока 6 задани -ограничени  выходного сигнала. Блок 8 управлени  служит дл  хранени  информации о пол рности выходных сигналов источников 17, 19 и 22 эталонных напр жений (посредством триггеров 26 28пам ти ), хранени  данных о величинах и диапазонах задаваемых токов или напр жений (посредством регистров

29и 30 пам ти), а также передачи этой информации в соответствующие узлы и блоки устройства посредством логических элементов И 36-41 по сигналам разрешени  с задающего генератора 25, представл ющего собой мультивибратор . .

Источники 34 и 35 эталонных напр жений блока 8 управлени  р1 дназначе- ны дл  задани  входных напр жений программируемым источникам 17, 19 и 22, ключи 31-33 служат дл  выбора требуемой пол рности эталонных напр жений в зависимости от информации, записанной в соответствующих триггерах 26 и 28. Триггеры 26 - 28, регистры 29 и 30 и логические элементы И 36-41 выполнены на микросхемах серии 155. В качестве ключей 31-33 использованы реле с магнитоуправл е- мыми контактами типа КЭМ-3. Источники 34 и 35 эталонных напр жений выполнены на базе операционтгых усилителей (микросхемы К140УД6) и стабилитронов Д818Е.

Нелинейный блок 9 предназначен дл  разв зки выхода регулирующего элемента 1 через выходные .I ;vin под- клк 1ени  нагрузки, He.nnHei4ffi ifi блок 9 сос тоит из двух встречно включеинрлх стабилитронов типа КС133А и параллельно включенных резистора и конденсатора .

Работа двухпол рного программируемого источника тока и напр жерги  происходит следуюп им образом.

Из блока 8 управлени  данные о величинах диапазонах и пол рност х задаваемых токов и напр жений поступают на про 1 раммируемые источники 17, 19 и 22 эталонных напр жений и ключевые элементы 10 - 13, 21, 24, вход щие в состав усилителей-ограничителей 2 и 3 и блока 6 задани -ограничени  выходного сигнала. По сиг}}алу из блока 8 управлени , формируемому задающим генератором 25 и oпpeдeл ющe ry врем  включени  устройства, на выходах нро- граммируемых источников 17, 19 и 22 эталонных напр жений по вл ютс  им- пульсы запрограммируемой амплитуды и hoл pнocти, например отрицательной,При

этом включаютс  ключи 10 и 13 усилителей-ограничителей 2 и 3 соответственно .

На инвертирующий вход дифференци- альнот о усилител  20 блока 6 задани - ограничени  подаетс  отрицательное напр жение от источника 22 эталонно- го напр жени . При этом на выходе дифференциального усилител  20,  вл ющемс  выходом блока 6, устанавливаетс  положительное напр жение, которое через буферньй каскад 7 поступа- ет на вход регулирующего элемента 1. На выходе последнего формируетс  передний фронт импульсного режимного сигнала (испытательного теста), Если напр жение на выходе устройства пре- высит заданное значение, то сигнал на выходе датчика 5 рассогласовани  но напр жению изменит свою пол рность , т.е. станет положительным. Тогда на выходе усилител -ограничите- л  3 по витс  отрицательное напр жение , которое в буферном каскаде 7 вычитаетс  из положительного напр жени  блока 6 задани -ограничени , уменьша  выходной сигнал буферного каскада 7. Одновременно сигнал с выхода усилител -ограничител  3 воздействует на неинвертируюпшй вход дифференциального усилител  20, в результате чего на ныходе последнего происходит ограничение напр жени  примерно на л ровне, сиответстнуюшем значе}-гию, при котором произошло пре- вьпиение выходно1 о напр жени  источника , т.е. на уровне запрограммированного значени .

После окончани  теста блок 8 управлени  3aNa.iKaeT все ключи 10 - 13 в усилител х-ограничител х 2 и 3, напр жени  на выходах которых станов тс  близкими к нулю. Тем самым исключаетс  вли ние усилителей-огра- .ничителей 2 и 3 на формирование выходного сигнала источника в течение времени между тестами. Одновременно замыкаетс  ключ 24 в блоке 6 задани - ограничени , подключающий резистор 23 обратной св зи с выхода регулирующего элемента 1 к инвертирующему входу дифференциального усилител  20, и размыкаетс  ключ 21, разрывающий обратную св зь дифференциального усилител  20, Это обеспечивает поддержание 1тул  напр жени  на выходе регулируюш ,его элемента 1 с более высокой точностью, поскольку коэффициент усилени  операционного усилител  без обратной св зи. Bbmie, чем с обратной. Таким образом, после окончани  теста дифференциальный усилитель 20 начинает работать как инвертирующий, у которого входное напр жение, подаваемое от источника 22 эталонного напр жени  в промежутках времени между тестами, равно нулю. Следовательно, на резисторе 23 дополнительной обратной св зи, а также на выходе регулирующего элемента I будет поддерживатьс  нуль напр жени . Нелинейный блок 9 совместно с резисторным датчиком 14 тока осуществл ет разв зку выходов регулирующего элемента I к выходным клеммам дл  подключени  нагрузки , обеспечива  тем самым разв зку нагрузки от источника, т.е. надежную защиту нагрузки or источника.

Таким образом, благодар  введенным средствам обеспечиваетс  надежна  защита нагрузки в импульсном режиме с сохранением высоких динамических характеристик и точности задани  выходного тока и напр жени . При этом сохранение высоких динамических свойств и точности обусловлено тем, что нелинейный блок 9, помимо функции разв зки, одновременно позвол ет устранить вли ние переходных

процессов, возникающих при переключени х источников от теста к тесту.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Двухпол рный программируемый источник тока и напр жени , содержащий регулирующий элемент, два усилител - ограничител , датчики рассогласовани  по току и напр жению, буферный каскад, блок задани -ограничени  выходного сигнала, имеющий в своем составе дифференциальный усилитель, блок управлени , -три входные клеммы, две клеммы дл  подключени  нагрузки причем первый и второй входы регулирующего элемента соединены с первой и второй входными клеммами, третий вход - с выходом буферного каскада, входы которого раздельно соединены с выходами усилителей-ограничителей и блока задани -ограничени  выходного сигнала, первый и второй входы которого соединены с выходами усилителей- ограничителей, раздельно подключен- ных своими первыми и вторыми входами к соответствующим выходам датчиков

   рассогласовани  по току и напр жению, ни -ограничени  выходного сигнала.

   первые входы которых соединены с первой клеммой дл  подключени  нагрузки, треть  входна  клемма - с второй клеммой дл  подключени  нагрузки, группы выходов блока управлени  с первой по п тую раздельно соединены с третьими входами усилителей-ограничителей , вторыми входами упом нутых датчиков и третьими входами блока задани -ограничени  выходного сигнала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности защиты активной нагрузки в импульсном режиме , в источник введен нелинейный блок, а в блок задани -ограничени  выходного сигнала - последовательно соединенные резистор и электронный ключ, включенные между входом нелинейного блока и инвертирующим входом упом нутого дифференциального усилител , вход нелинейного блока соеди - нен с выходом регулирующего элемента, выход - с третьим входом датчика рассогласовани  по току, а шеста  группа выходов блока управлени  соединена с четвертыми входами блока задаФиг . 2

   Редактор В. Даико

   Составитель 0. Овс нникова

   Техред В.КадарКорректор А. Т ско

   4046/42

   Тираж 863Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб„, д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород; ул. Проектна , 4