SU510874A1 - Управл емый стабилизатор разнопол рного напр жени и тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к управляемьм источникам напряжения и тока, различного во времени направлений, и может быть использовано как мощный ав- _ томатический регулятор. ^э

Известны управляемые стабилизаторы разнополярного напряжения и тока, содержащие регулирующие транзисторные элементы противоположного типа . _ проводимости, каждый из которых под- ; ^υ ключей к одной из полярных клемм источника ритания и последовательно в выходные шины стабилизатора, усилитель и источник задающего сигнала.

Однако известное устройство нуж- 15 дается в дополнительном источнике питания усилителя, так как источник питания транзисторов изолирован от общей точки соединения нагрузки с эмиттерами транзисторов сопротивле- 20 нием нагрузки и коллектор-эмиттерных переходов транзисторов и при одновременном использовании η числа аналогичных устройств, число источников питания равно η + 1. Другим недостачком устройства является изоляция одного из полюсов источника задающего сигнала от полюсов нагрузки резисторами делителя цепи обратной связи, а другого — входным сопротивлением уси2 лителя, что исключает возможность его использования в системах автоматического управления, например, в качестве функционально-регулируемого стабилизатора разнополярных напряжений и токов.

Цель изобретения — упростить схему стабилизатора и расширить его функциональные возможности. ’

Согласно изобретению базы транзисторов регулирующих элементов соединены с коллекторами параллельных транзисторов регулирующих элементов противоположного типа проводимости, эмит· теры которых подключены к общей шине стабилизатора и общей шине источника питания, базы — к выходам усилителя обратной связи, причем инвертирующий вход усилителя через цепь обратной связи подключен к соединенным вместе коллекторам последовательных регулирующих элементов и через датчик обратной связи к общей шине стабилизатора, а источник задающего сигнала подключен к неинвертирующему входу усилителя и к общей шине стабилизатора .

На фиг. 1 приведена принципиальная схема управляемого стабилизатора напряжения, различного во времени на3 .510874 правлений; на фиг, 2 — схема управляемого стабилизатора тока, различного во времени направлений'.

На фиг. 1, 2 показаны сопротивление 1 обратной связи, датчик 2 сигнала обратной связи, вводы 3 и 4 питания усилителя постоянного тока, уси- * литель 5 постоянного тока .(УПТ), параллельные транзисторные регулирующие элементы 6, 7 противоположного типа проводимости, последовательные транзисторные регулирующие элементы 8, 9 противоположного типа проводимости, источник 10 питания.

К общей шине стабилизатора подклю- ’ чены: одним полюсом датчик 2 сигнала обратной связи, источник задающего ^5 сигнала U_6X, эмиттеры параллельных транзисторных регулирующих элементов б, 7 противоположного типа проводимости, общая точка источника 10 питания. Вводы 3, 4 питания УПТ под- 20 ключены к источнику 10 питания. Базы параллельных регулирующих элементов б, 7 подключены к выходам УПТ, а их коллекторы — к базам транзисторных регулирующих элементов 8 и 9 противо- 25 положного типа проводимости. Эмиттеры регулирующих элементов 8 и 9· подключены к источнику 10 питания; Инвертирующий вход УПТ подключен к другому полюсу датчика 2 сигнала .обрат- зд ной связи и через сопротивление 1 обратной связи к соединенным вместе коллекторам регулирующих элементов 8, 9. Неинвертирующий вход УПТ подключен к другому полюсу источника,задающего сигнала.

При выполнении сопротивления 1 и датчика 2 в виде резисторов устройство работает как стабилизатор напряжения, различного во времени направлений, в соответствии с нижеописанным. 40

При равенстве задающего сигнала U_BX нулю напряжения на выходах УПТ малы, регулирующие элементы б, 7 и регулирующие элементы 8 и 9 закрыты и напряжение U_№lx равно нулю. Напри-45 мер, при температурном увеличении начального тока транзисторного регулирующего элемента 8 ток, текущий по сопротивлению 1, вызывает появление сигнала на датчике 2, который, усили~5д ваясь УПТ, закрывает регулирующий элемент 6, приоткрывает регулирующий элемент 7, и приоткрывшийся регулирующий элемент 9 компенсирует начальный ток регулирующего элемента 8, сохра- _ няя напряжение и_ьь,_х равным нулю. ”

С подачей, например, задающего сигнала Ug,_x минусом к неинвертирующему входу УПТ и плюсом к общей шине стабилизатора усиленный УПТ отрицательный выходной сигнал закрывает регулирующий элемент 7 и открывает регулирующий элемент 6, и увеличившийся коллекторный ток регулирующего элемента 6, открывает регулирующий элемент 8 и на выходе стабилизатора появляется 65 отрицательное относительно общей шина выходное напряжение и_&ь(Х . Ток, текущий по сопротивлению 1, вызывает появление отрицательного напряжения на датчике 2, которое сравнивается дифференциальным входом УПТ с задающим сигналом U .

Если задающий сигнал и_й1 постоянен во времени, то любое увеличение выходного напряжения U_bb!x , вызванное, например, изменением напряжения источника 10 питания, приводит к увеличению сигнала на датчике 2, который, усиливаясь по инвертирующему входу УПТ, вызывает уменьшение выходного сигнала УПТ, коллекторный ток регулирующего элемента 6 уменьшается,и регулирующий элемент 8, закрываясь, компенсирует изменение, обеспечивая высокую стабильность выходному напряжению ивых . ^и наоборот, при подаче задающего сигнала U_fcx плюсом к неинвер-тирующему входу УПТ и минусом к общей шине стабилизатора усиленный УПТ положительный выходной сигнал закрывает регулирующий элемент б и увеличившийся коллекторный ток регулирующего элемента 7 открывает регулирующий элемент 9, и на выходе стабилизатора появляется положительное относительно общей шины выходное напряжение U_6blx . Ток, текущий по сопротивлению 1, вызывает появление положительного напряжения на датчике 2, которое сравнивается дифференциальным входом УПТ с входным сигналом и_йх . Если входной сигнал постоянен во времени, то любое уменьшение выходного напряжения U_Bb)X , вызванное, например, изменением напряжения источника 10 питания, приводит к уменьшению сигнала на датчике 2, при этом сигнал рассогласования вызывает увеличение выходного сигнала УПТ, коллекторный ток регулирующего элемента 7 увеличивается^и регулирующий элемент 9, открываясь, компенсирует изменение, обеспечивая высокую стабильность выходному напряжению .и_вЫх·

Устройство работает аналогично вышеописанному и при использовании УПТ с совйещенным в одной точке выходом .

Масштаб передачи величины задающего сигнала на выход стабилизатора задается выбором отношения величин сопротивления 1 к сопротивлению датчика 2.

Любое воздействие как механическое, так и электрическое, вызывающее уменьшение величины сопротивления датчика 2, приводит к функционально- '¹ му увеличению выходного напряжения стабилизатора. При выполнении сопротивления 1 в виде конденсатора устройство на фиг. 1 работает в режиме интегрирования входного сигнала, обеспечивая большую мощность на выходе .

Схема фиг. 2 отличается от схемы фиг. 1 только тем, что общая точка соединения датчика 2 с инвертирующим входом УПТ подключена к одному полюсу нагрузки, другой полюс которой подключен к соединенны* вместе коллекторам регулирующих элементов и 9.

Стабилизатор тока различного во времени направлений, работает как описано.

При равенстве задающего сигнала и_йХ нулю напряжения на выходах УПТ малы, регулирующие элементы 6,7, 8 и 9 закрыты и ток в сопротивлении 1 равен нулю. Например, при температурном увеличении начального тока регулирующего элемента 9 ток, текущий по сопротивлению 1, вызывает появление сигнала на датчике 2, который, усиливаясь УПТ, закрывает регулирующий элемент 7, приоткрывает регулирующий элемент 6, и приоткрывшийся регулирующий элемент 8 компенсирует начальный ток регулирующего элемента 9, сохраняя в сопротивлении 1 ток равным нулю. Величина стабилизируемого в сопротивлении 1 тока определяется отношением величины задающего сигнала к величине сопротивления датчика 2. Любые изменения тока в сопротивлении 1, обусловленные, например, изменением напряжения источника 10 питания, вызывают появление сигнала рассогласования на' входе УПТ, усиленный выходной сигнал УПТ управляет регулирующими элементами 6, 7, 8 и (как описано выше для фиг. 1), компенсирующими эти изменения. При этом стабилизируемый ток в сопротивлении может быть различным во времени направлений.

Использование новых элементов — параллельных транзисторных регулирующих элементов противоположного типа проводимости выгодно отличает пред — латаемый управляемый стабилизатор разнополярного напряжения (тока) от указанного прототипа, так как несколько устройств (фиг. 1 и 2) могут работать одновременно от одного источника питания, имеющего общую точку со всеми источниками задающих сигналов и с датчиками петли обратной связи по регулируемому параметру. При этом устройства могут быть объединены в многофункциональную легко согласуемую систему автоматического регулирования.

Claims (2)

1. правлений; на фиг. 2 - схема управл емого стабилизатора тока, различного во времени направлений На фиг. 1, 2 показаны сопротивление 1 обратной св зи, датчик 2 сигнала обратной св зи, вводы 3 и 4 питани  усилител  посто нного тока, усилитель 5 посто нного тока .(УПТ) , параллельные транзисторные регулирующие элементы 6, 7 противоположного ти па проводимости, последовательные тра зисторные регулирующие элементы 8, 9 противоположного типа проводимости, источник 10 питани . К общей шине стабилизатора подклю чены: одним полюсом датчик 2 сигнала обратной св зи, источник задающего сигнала U, эмиттеры параллельных транзисторных регулирующих элементов б f 1 противопс ложного типа проводимости , обща  точка источника 10 питани . Вводы 3, 4 питани  УПТ подключены к источнику 10 питани . Базы параллельных регулирующих элементов б, 7 подключены к выходам УПТ, а их коллекторы - к базам транзисторных регулирующих элементов 8 и 9 противо положного типа -проводимости. Эмиттеры регулирующих элементов В и 9- подключены к источнику 10 питани ; Инвертирующий вход УПТ подключен к дру гому полюсу датчика 2 сигнала рбратной св зи и через сопротивление 1 обратной св зи к соединенным вместе коллекторам регулирующих элементов 8 9. Неинвертирующий вход УПТ подключен к другому полюсу источника задающего сигнала, При выполнении сопротивлени  1 и датчика 2 в виде резисторов устройст во работает как стабилизатор напр же ни , различного во времени направлений , в соответствии с нижеописанным. При равенстве задающего сигнала нулю напр жени  на выходах УПТ малы, регулирующие элементы б, 7 и регулирующие элементы 8 и 9 закрыты и напр жение равно нулю. Напри . мер, при температурном увеличении на чального тока транзисторного регулирующего элемента 8 ток, текущий по сопротивлению 1, вызывает по вление сигнала на датчике 2, который, усили ва сь УПТ, закрывает регулирующий элемент 6, приоткрывает регулирующий элемент 7, и приоткрывшийс  регулиру ющий элемент 9 компенсирует начальны ток регулирующего элемента 8, сохран   напр жение Uf,bu равным нулю. С подачей, например, задающего сигнала Ug,x минусом к неинвертирующему входу УПТ и плюсом к общей шине стабилизатора усиленный УПТ отрицате ный выходной сигнал закрывает регули рующий элемент 7 и открывает регулирующий элемент б, и увеличившийс  ко лекторный ток регулирующего элемента 6, открывает регулирующий элемент 8 и на выходе стаэилизатора по вл етс  отрицательное относительно общей шина выходное напр жение Uftbix Ток, текущий по сопротивлению 1, вызывает по вление отрицательного напр жени  на датчике 2, которое сравниваетс  дифференциальным входом УПТ с задающим сигналом U ь. Если задающий сигнал Uf,{ посто нен во времени, то любое увеличение выходного напр жени  f вызванное, например , изменением напр жени  источника 10 питани , приводит к увеличению сигнала на датчике 2, который, усилива сь по инвертирующему входу УПТ, вызывает уменьшение выходного сигнала УПТ, коллекторный ток регулирующего элемента 6 уменьшаетс  и регулирующий элемент 8, закрыва сь, компенсирует изменение, обеспечива  высокую стабильность выходному напр жению и/ыйх . И наоборот, при подаче задающего сигнала плюсом к неинвер тирующему входу УПТ и минусом к общей шине стабилизатора усиленный УПТ положительный выходной сигнал закрывает регулирующий элемент б и увеличившийс  коллекторный ток регулирующего элемента 7 открывает регулирующ .ий элемент 9, и на выходе стабилизатора по вл етс  положительное относительно общей шины выходное напр жение Ufibi, . Ток, текущий по сопротивлению 1, вызьшает по вление положительного напр жени  на датчике 2, которое сравниваетс  дифференциа .пьным входом УПТ с вxoдньцv1 сигналом Ugx . Если входной сигнал Ug, посто нен во времени, то любое уменьшение выходного напр жени  U,jbix / вызванное , например, изменением напр жени  источника 10 питани , приводит к уменьшению сигнала на датчике 2, при этом сигнал рассогласовани  вызывает увеличение выходного сигнала УПТ, коллекторный ток регулирующего элемента 7 увеличиваетс  и регулирующий элемент 9, открыва сь, компенсирует изменение, обеспечива  высокую стабильность выходному напр жению .х.. . Устройство работает аналогично вышеописанному и при использовании УПТ с совйещенньли в одной точке выходом . Масштаб передачи величины задающего сигнала на выход стабилизатора задаетс  выбором отношени  величин сопротивлени  1 к сопротивлению датчика
2. 2. Любое воздействие как механическое , так и электрическое, вызывающее уменьшение величины сопротивлени  датчика 2, приводит к функциональному увеличению выходного напр жени  стабилизатора. При выполнении сопротивлени  1 в виде конденсатора устройство на фиг. 1 работает в режиме интегрировани  входного сигнала. обеспечива  большую мощность на выходе . Схема фиг, 2 отличаетс  от схемы фиг. 1 только тем, что обща  точка соединени  датчика 2 с инвертирующим входом УПТ подключена к полюсу нагрузки, другой полюс которой подключен к соединенньм вместе коллекторам регулирующих элементов 8и 9. Стабилизатор тока различного .во времени направлений, работает как описано. При равенстве задающего сигнала Uj, нулю напр жени  на выходах УПТ малы, регулирующие элементы 6,7, 8 и 9 закрыты и ток в сопротивлении 1 равен нулю. Например, при температурном увеличении начального тока регулирующего элемента 9 ток, текущи по сопротивлению 1, вызывает по вление сигнала на датчике 2, который, усилива сь УПТ, закрывает регулирующий элемент 7, приоткрывает регулирующий элемент 6, и приоткрывшийс  регулирующий элемент 8 компенсирует начальный ток регулирующего элемента 9, сохран   в сопротивлении 1 ток ра ным нулю. Величина стабилизируемого в сопротивлении 1 тока определ етс  отнесением величины задающего сигнала к величине сопротивлени  датчи ка 2, Любые изменени  тока в сопротивлении 1, обусловленные, например, изменением напр жени  источника 10 п тани , вызывают по вление сигнала рассогласовани  на входе УПТ, усилен ный выходной сигнал УПТ управл ет регулирующими элементами 6, 7, 8 и 9(как описано выше дл  фиг. 1), ком пенсирующими эти изменени . При этом стабилизируемый ток в сопротивлении 1 может быть различным во времени на правлений. Использование новых элементов - параллельных транзисторных регулирующих элементов противоположного типа проводимости выгодно отличает пред - лагаемый управл емый стабилизатор разнопол рного напр жени  (тока) от указанного прототипа, так как несколько устройств (фиг. 1 и 2) могут работать одновременно от одного источника питани , имеющего общую точку со всеми источниками задаю|цих сигналов и с датчиками петли обратной св зи по регулируемому параметру. При этом устройства могут быть объединены в многофункциональную легко согласуемую сцстему автоматического рюгулировани . Формула изобретени  Управл емый стабилизатор разнопол рного напр жени  и тока, содержащий регулирующие транзисторные элементы противоположного типа проводимости , каждый из которых подключен к одной из пол рных клемм источника питани  и последовательно в выходные шины стабилизатора, усилитель и источник задающего сигнала и цепь обратной св зи, отличающийс  тем, чтор с целью упрощени  схемы стабилизатора и расширени  его функциональных возможностей, базы транзисторов регулирующих элементов соединены с коллекторами параллельных транзисторных регулирующих элементов противоположного типа проводимости, эмиттеры которых подключены к общей шине стабилизатора и общей шине источника питани , базы - к выходам усилител  , обратной св зи, причем инвертирующий вход усилител  через цепь обратной св зи подключен к соединенным вместе коллекторам последовательных регулирующих элементов и через датчик обратной св зи к общей шине стабилизатора , а источник задающего сигнала подключен к неинвертируквдему входу усилител  и к общей шине стабилизатора .