SU851377A1

SU851377A1 - Direct current stabilizer

Info

Publication number: SU851377A1
Application number: SU792858456A
Authority: SU
Inventors: Александр Семенович Сидоренко; Игорь Юрьевич Тихонов; Геннадий Григорьевич Усачев; Альберт Николаевич Сыромятников
Original assignee: Предприятие П/Я А-3603
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1981-07-30

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА(54) DC STABILIZER

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника элект ропитани - различных устройств и измерительных схем. Известен стабилизатор посто нного тоцса, содержащий два регулируемых элемента, эталонный резистор, источник опорного напр жени , два источника питани и два измерительно-усилител ных элемента Недостатком известного стабилизатора посто нного тока вл етс , низки КПД, из-за того, что больша мощност рассеиваетс на регулирующих элементах , отсутствие возможности формировани тока разной пол рности, отсутствие регулировки величины выходного тока и невозможность заземлени нагрузки . . Известен .также стабилизатор посто нного тойа, содержащий регулирую щий элемент, датчик тока, усилитель посто нного тока и два цифроаналоговых преобразовател Недостатками данного стабилизатора посто нного тока вл етс низкий КПД, отсутствие возможности формировани тока разной пол рности и невоэ кюжность заземлени нагрузки. Наиболее близкий к предлагаемом стабилизатор посто нного тока, содержащий источник питани со средней точкой, двухтактный регулирующий элемент , вход которого соединен с выходом операционного усилител , источником опорного напр жени , соединенный между собой через потенциометр, резистивный делитель и эталонный резистор Недостатками данного преобразовател вл ютс низкий КПД из-за того, что большсш мощность рассеиваетс на регулирующих элементах, особенно при малрм напр жении на нагрузке и большом выходном токе, невозможность цифрового управлени величиной тока, что затрудн ет его применение совместно со стандартными цифровыми каналами передачи информации, невозможность заземлени нагрузки,.что накладывает определенные трудности при дистанционном подключении нги-рузки. Цель изобретени - повышение КПД и расширение функциональных возможностей стабилизатора путем обеспечени регулировки выходного тока цифровым кодом, обеспечени возможности заземлени нагрузки, расширеии диапазона значений регулируемого выходного тока и диапазона напр жений на нагрУэке. Поставленна цель достигаетс за счет того, что во-первых, стабилиэа ,тор посто нного тока,содержащий oneргщионный усилитель, выход которого соединен со входом двухтактного регулирующего элемента, два источника питани , первый из выходов которых соединен с общей шиной, а второй вырсод - с соответствун цай шиной операционного усилител , первый эталонный резистор, потенциометр, введены два регулируемых источника напр жени , второй эталонный резистор, блок формироэани пол рности напр жени , циф роаналоговый преобразователь и регист один из выходов которого соединен с первым входом блока формировани пол рности напр жени , а остальные - со входами цифроаналогового преобразова тел , выход которого соединен со вто рым входом блока формировани пол рности напр жени , выхЬд блока формировани пол рности напр жени соединен с неинвертирующим входом операционного усилител , первый выход обоизс регулируемых источников напр жени соединен с первым выводом нагрузки , второй вывод которой соедине с общей шиной, второй выход первого регулируемого источника напр жени соединен с его первым упрешл ющим входом и первой шиной питани двухтактного регулирующего элемента, а второй его управл ющий вход соединен с первьм выходом двухтактного регули рующего элемента, второй выход второ го регулируемого источника соединен его первым управл ющим входом и со второй шиной питани двухтактного ре гулирующего элемента, а второй его управл ющий вход соединен со вторым выходом двухтактного регулирующего элемента через первый и второй эталонный резисторы соединены с общей шиной, а между собой - через потенциометр , средн точка которого соединена с инвертирующим входом операционного усилител , треть и четверта шины питани двухтактного рёгули рующего элемента соединены со вторыми выходами соответствукщих источников питани , шины питани блокд формировани пол рности напр жени соед нены со вторыми выходами соответствующих источников питани . Во-вторых, в стабилизаторе посто нного тока с цифровым управлением двухтактный регулирующий элемент выполнен в виде первого транзистора р-п-р типа и первого транзистора n-prn типа, коллекторы которых соединены с первой и второй шинами пита ни двухтактиого регулирующего элемента , соответственно, причем введены резисторы, транзИСТО1; р-п-р типа и п-р-п типа, базы вторых транзисторов р-п-р и п-р-п типов соединены со вТсодом двухтактного регулирующего элемента, их эмиттеры соединены чере первый и второй резисторы с третьей и четвертой шинами питани двухтактного регулирующего элемента соответственно , а коллекторы с базами третьих транзисторов п-р-п и р-п-р типов соответственно и через тЕ5етий и четвертый резисторы с четвертой и третьей шинами питани двухтактного регулирующего элемента соответственно, эмиттеры третьих транзисторов п-р-п и р-п-р типов соединены с четвертой и третьей шинами питани двухтактного регулирующего элемента соответственно , а их коллекторы с базами первых транзисторов р-п-р и п-р-п типов соответственно , ачерез п тый и шестой рез(исторы соединены с общей шиной, эмиттеры вторых транзисторов р-п-р и п-р-п типов соединены через седьмой и восьмой разисторы эмиттергили транзисторов р-п-р и п-р-п типов соответственно , эмиттеры первых транзисторов р-п-р и п-р-п типов соединены с первым и вторым выходом двухтактного регулирующего элемента соответственно . В-третьих, в стабилизаторе посто нного тока с цифровым управлением блок формировани пол рности напр жени выполнен из операционного усилител , переключателей резисторов и блока формировани сигнала управлени переключател ми, вход которого, соединен с первьм входом блока формировани пол рности напр жени , а вь1ход с управл ющим входом первого и второго переключателей, вход первого переключател соединен со вторым входом блока формировани пол рности напр жени , первый выход соединен через первый резистор с неинвертирующим входом операционного усилител , который соединен через переменный резистор с общей шиной, а второй выход - с первым выходом второго переключател , второй вход которого соединен с общей шиной, а вход через второй резистор с инвертирующим входом операционного усилител , выход которого соединен через третий резистор с его инвертирующим-входом и потенциометр с Общей шиной, средн точка которого соединена с выходом блока фоЕи ировани пол рности напр жени , а шины питани операционного усилител соответствующими шинами питани блока формировани пол рности напр жени . На чертеже изображена схема предлагаемого стабилизатора посто нного тока. Стабилизатор посто нного тока с цифровым управлением состоит из регистра 1, соединенного с цифроаналбговым преобразователем 2 и блоком 3 формировани пол рности напр жени , который состоит из блока 4 формировани сигнсша управлени , переключателей 5 и 6, резисторов 7, 8 и 9,The invention relates to electrical engineering and can be used as a secondary source of electrical power — various devices and measurement circuits. A known DC stabilizer contains two adjustable elements, a reference resistor, a reference voltage source, two power sources and two measuring and amplifying elements. A disadvantage of the known DC stabilizer is low efficiency due to the large power dissipation on regulating elements, the inability to form a current of different polarity, the lack of adjustment of the output current and the impossibility of grounding the load. . The DC power stabilizer is also known, which contains a regulating element, a current sensor, a DC amplifier and two digital-to-analog converters. The disadvantages of this DC stabilizer are low efficiency, the inability to generate a current of different polarity, and the lack of load grounding. Closest to the proposed DC regulator, which contains a mid-point power source, a push-pull regulating element whose input is connected to the output of the operational amplifier, a reference voltage source interconnected via a potentiometer, a resistive divider and a reference resistor. The disadvantages of this converter are low Efficiency due to the fact that large power dissipates on the regulating elements, especially at low voltage on the load and high output current, the impossibility of Frova current magnitude control, making it difficult to use it in conjunction with conventional digital information transmission channels, the impossibility of grounding loads .chto imposes certain difficulties in the remote-connection ngi manual ultrasonic inspection. The purpose of the invention is to increase the efficiency and enhance the functionality of the stabilizer by providing adjustment of the output current with a digital code, enabling load grounding, expanding the range of values of the regulated output current and voltage range on the load. The goal is achieved due to the fact that, first, a stabilizer, a torus of direct current, containing a single amplifier, the output of which is connected to the input of a push-pull regulating element, two power sources, the first of whose outputs is connected to a common bus, and the second is connected to corresponding to the bus of the operational amplifier, the first reference resistor, a potentiometer, two adjustable voltage sources are introduced, the second reference resistor, a form of polarity voltage unit, a digital analogue converter and a register from the outputs of which is connected to the first input of the voltage shaping unit, and the rest with the digital-analogue transformer inputs, the output of which is connected to the second input of the voltage shaping unit, the output of the voltage shaping polarity unit is connected to the non-inverting input of the operating voltage the amplifier, the first output of the voltage source of adjustable voltage sources is connected to the first load output, the second output of which is connected to the common bus, the second output of the first adjustable voltage source is connected It is connected to the first output of the push-pull regulating element; the second output of the second regulated source is connected to its first control input and to the second bus power supply of the two-stroke regulating switch. element, and its second control input is connected to the second output of the push-pull regulating element through the first and second reference resistors connected to the common bus, and among themselves - via a potentiometer, cf. days point of which is connected to the inverting input of the operational amplifier, third and fourth power supply bus roguli ruyuschego push-pull member connected to the second output sootvetstvukschih power sources, power bus blokd forming polarity voltage are joined by the second output of the respective power sources. Secondly, in a digitally controlled direct current regulator, the push-pull regulating element is designed as a first pnp type transistor and a n-prn first transistor, the collectors of which are connected to the first and second power buses of the two-stroke regulating element, respectively, moreover, resistors, transisto1; a pnp type and a pnp type, the bases of the second transistors pnp and pn types are connected to the input circuit of a push-pull regulating element, their emitters are connected via the first and second resistors to the third and fourth power buses push-pull regulating element, respectively, and collectors with bases of third transistors, pnp and pnp types, respectively, and through te5etiy and fourth resistors with fourth and third power buses of a push-pull regulating element, respectively, emitters of third transistors, pnp ppr types connected to four of the third and third supply busbars of the push-pull regulating element, respectively, and their collectors with the bases of the first transistors of pnp and pnp types, respectively, through the fifth and sixth cuts (the sources are connected to a common bus, the emitters of the second transistors pnp -p and pnp types are connected through the seventh and eighth decouples of emitter or transistors of pnp and pnp types, respectively, emitters of the first transistors of pnp and npp types are connected to the first and the second output of the push-pull regulating element, respectively. Third, in a digitally controlled direct current regulator, the voltage polarization unit is made up of an operational amplifier, resistor switches, and a switch control signal generation unit, whose input is connected to the first input of the voltage shaping polarizer, and the control input of the first and second switches, the input of the first switch is connected to the second input of the voltage generating unit, the first output is connected through the first resistor to a non-inverting input ohm operational amplifier, which is connected via a variable resistor with a common bus, and the second output - with the first output of the second switch, the second input of which is connected to the common bus, and the input through the second resistor with the inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected through a third resistor inverter-input and potentiometer with a common bus, the midpoint of which is connected to the output of the voltage polarizer and the power supply bus of the operational amplifier with the corresponding power bus ation polarity voltage. The drawing shows a diagram of the proposed DC regulator. A digitally controlled direct current stabilizer consists of a register 1 connected to a digital-analog converter 2 and a voltage polarization unit 3, which consists of a control signal shaping unit 4, switches 5 and 6, resistors 7, 8 and 9,

операционного усилител 10, перемен кого резистора 11 и потенциометра 12, выход блока 3 формировани пол рнос|ТИ напр жени соединён с неинвертирукцим входом операционного усилител 13, инвертирукиш вход которого сое- г динен со средней точкой потенциометра 14, а выход со входом двухтактного .регулиру1а1дего элемента 15, который состоитиз транзистора 16 р-п-ртипа, транзистора 17 п-р-птипа, эмиттеры которых JQ соединены через резисторы 18 и 19 с шинаN01 20 и 21 питани соответственно, их . коллекторы через резисторы 22 и 23 с 21 и 20 питани , соответственно , коллекторы транзисторов 16 и 17 соединены с базами транзисторов 24 и operational amplifier 10, variable resistor 11 and potentiometer 12, the output of voltage polarity | TI unit 3 is connected to the noninversion input of operational amplifier 13, the invertiruck input of which is connected to the midpoint of potentiometer 14, and output to the two-stroke input of the regulator; element 15, which consists of a p-type transistor 16, a p-type transistor 17, whose emitters JQ are connected via resistors 18 and 19 to the power supply N01 20 and 21 power supply, respectively. the collectors through the resistors 22 and 23 with 21 and 20 power, respectively, the collectors of transistors 16 and 17 are connected to the bases of transistors 24 and

25п-р-п и р-п-р типов, .эмиттеры ко .торых соединены с шинами 21 и 20 питани , соответственно, а их коплейторы соединены с базами транзисторов25p-pp and pp-p types, emitters of cohorts are connected to power supply buses 21 and 20, respectively, and their compilers are connected to transistor bases

26и 27- р-п-р и п-р-п типов, соот-- 20 ветственно, а через резисторы 28 и26 and 27-p-p-p and p-p-types, respectively, 20 respectively, and through resistors 28 and

29 с общей шиной, коллекторы транзисторов 26 и 27 соединены с шинами 30 и 31 питани , а их эмиттеры соединены через резисторы 32 и 33 с 25 эмиттергми тр1анзисторов 16 и 17, соответсФвенно , и с выходами 34, 35 двух- тактного регулирующего элемента 15, регулируемое источники 36 и 37 посто нного напр жени , первые выходы п которых соединены с первым выводом нагрузки 38, втараК. вывод которой соединен с общей шиной, вторые выходы регулируемых источников 36 и 37 посто нного напр жени соединены с с первым их управл ющим входом и с шинами 30 и 31 питани двухтактного регулирующего элемента 15, а вторые управл ющие входы соединены с выходами 34 и 35 двухтактного регулирующего элемента 15, эталонные резисто- 40 ры 39 и 40, которые включены между выходами 34 и 35 и общей шиной, потенцисжетр 14 включен между выходами 34 и 35 двухтактного регулирующего элемента 15, источников 41 и 42 пи- 45 тани перши выход которых соединен с общей шиной, а второй выход с соот- , ветствующими шинами питдни блока 3 формировани пол рности напр жени , операционного усилител 13 и двух- . Q тактного регулирующего элемента 15. Стабилизатсф посто нного тока с. цифровым управлением работает следуЮ1101М обраэсж.29 with a common bus, collectors of transistors 26 and 27 are connected to power buses 30 and 31, and their emitters are connected via resistors 32 and 33 to 25 emitters of transistors 16 and 17, respectively, and to outputs 34, 35 of a two-stroke regulating element 15, adjustable sources 36 and 37 of direct voltage, the first outputs n of which are connected to the first output of the load 38, K. the output of which is connected to the common bus, the second outputs of the adjustable voltage sources 36 and 37 are connected to their first control input and to the power supply buses 30 and 31 of the push-pull regulating element 15, and the second control inputs are connected to the outputs 34 and 35 of the push-pull regulating element 15, reference resistors 39 and 40, which are connected between outputs 34 and 35 and a common bus; potensissetter 14 is connected between outputs 34 and 35 of a push-pull regulating element 15; sources 41 and 42 of the feather feeder, whose output is connected to common bus as well Torah output soot-, sponds tires pitdni forming unit 3 polarity voltage, the operational amplifier 13 and two. Q clock regulating element 15. DC stabilizer. C. Digital control works the following 1111M treatment.

Из .интерфейса на регистр 1 посту- „ пает информаци в цифровом коде о величине требуемого тока и о его почШlpиoctи . Эта информаци хранитс до следующего поступлени информации. С выхода регистра 1 информаци о величине тока в виде цифрового кода, по-60 ступает на цифроаналоговый преобраэов .атель, где она преобразуетс в величину напр жени определённой пол рности и подаетс на вход блока 3 фоцтнровани пол рности напр жени , 65From the interface, register 1 receives information in a digital code about the magnitude of the required current and about its readability. This information is stored until the next receipt of information. From the output of register 1, information about the magnitude of the current in the form of a digital code, steps across to a digital-to-analog converter, where it is converted to a voltage of a certain polarity and fed to the input of the voltage polarization unit 3, 65

кроме того с регистра 1 на другой вход блока 3 формировани пол рности напр жени поступает информаци о пол рности тока, по которой выходное напр жение с цифроангшогового .преобразовател с помощью переключателей 5 и 6 подключаетс либо к неинвертирующему входу операционного усилител 10, в результате чего на выходе блока 3 формировани пол рности напр жени In addition, from the register 1 to the other input of the voltage polarization unit 3, current polarity information is received, through which the output voltage from the digital-to-voltage converter is connected via switches 5 and 6 to either the non-inverting input of the operational amplifier 10, resulting in the output of the block 3 forming the polarity of the voltage

по вл етс напр жение соответствующей пол рности и пропорциональное величи .не требуемого тока.a voltage of appropriate polarity appears and is proportional to the magnitude of the required current.

В зависимости от пол рности напр жени на выходе операционного усилител 13 работает первг половина двухтактного регулирующего элемеита 15, состо ща из транзисторов i6, 24 и 26, либо втора его половина, состо ща из траизисторов 17, 25 и 27.Depending on the polarity of the voltage at the output of the operational amplifier 13, the first half of the push-pull regulating element 15, consisting of transistors i6, 24 and 26, or the second half of it consisting of traisistors 17, 25 and 27, operates.

Пусть на выходе (жерационного усилител 13 установлено отрицательиое напр жение, тогда рг ботает перва половина двухтактного регулирующего элемента 15. Это напр жение усиливаетс транзист фгшй 16 и 24, а транзистор 26 pa6OTaet как усилитель мощности и на выходе 34 двухтактного регулирующего элемента устанавливаетс напр жение, пропорциейгшьное напр жению на его выходе, кроме того, напр жение на выходе 34 строго пропорционально напр жению на неинвертирующем входе операционного усилител 13, из-за нгшичи отрицательной обратной св зи, кот(фа реализована с помощью потенциометра 14. В результате этого ток, протекающий через эталонный резистор 39, пропорционален напр жению на неинвертирующем входе опергщйониого усилител 13.Let the output (of the amplification amplifier 13 be set to a negative voltage, then the first half of the push-pull regulating element 15 operates. This voltage is amplified by the transistor 16 and 24, and the transistor 26 pa6OTaet as the power amplifier and the output 34 of the push-pull regulating element is set to voltage, the proportion of the voltage at its output, in addition, the voltage at the output 34 is strictly proportional to the voltage on the non-inverting input of the operational amplifier 13, due to the negative feedback, the cat implemented using a potentiometer 14. As a result, the current flowing through reference resistor 39 is proportional to the voltage at the noninverting input of amplifier 13 opergschyoniogo.

Ток 11ротекает также через резистор 39, через транзистор 26 от регулируем н: о источника 36 посто нного напр жени , а также через нагрузку 38, так как при отрицательном входном найр Аении на входе двухтгкктного регулирующего элемеита 15 транзистор 27 закрыт.Current 11 also flows through the resistor 39, through the transistor 26 from adjustable n: about the constant voltage source 36, as well as through the load 38, since with a negative input Nair Ahenia at the input of the two-way regulating element 15, the transistor 27 is closed.

Напр жение на транзисторе 26 поддержи19аетс посто нным, так «ак управл ющие входы регулируемого источника 36 подключены между эмиттером и коллектором транзистора 26.The voltage across the transistor 26 is kept constant, so the control inputs of the adjustable source 36 are connected between the emitter and the collector of the transistor 26.

Этот узел работает следукщим образом .This node works as follows.

Claims

Increasing the resistance of the load 38 to provide direct current in the resistor 39 reduces the voltage on the transistor 26, and reducing the voltage on the transistor 26 leads to an increase in the voltage and output of the adjustable source 36 of the voltage that increases as long as between the emitter and collector of the traeistor 26 is not equal to the initial value, and the addition of the spring to the output of the adjustable source 36 will be applied to the load 38. Thus, the voltage at /, the output source 36 depends on the magnitude of the load resistance 38 at a given current, while the voltage on the transistor 26 does not depend on the magnitude of the current and on the resistance of the load 38. At the same time, the output voltage of the edited voltage source 37 is different zero and closed. transistor 27 applies only a voltage across the load, while a voltage is applied to the closed transistor of a push-pull adjustable element and the supply voltage of that half of the push-pull control element. This allows you to double the range of the voltage received on the load. With a positive voltage at the input of the push-pull control of the 15 element, the second half of it works just like the first half of the negative voltage at its input. The most effective application of the proposed DC stabilizer with digital control in automated information and measurement systems is to study the parameters of the tested instruments. It allows you to automate the process of measuring parameters. In comparison with the known DC stabilizers, it allows an increase in the current in the load. When etssm the efficiency of the proposed stabilizer is on average more than that of the known ones. Claim 1. Stabilizer of direct current, containing operational amplifier, whose output is connected to the input of a push-pull regulating element, two power sources, the first of which outputs are connected to the common bus and the second output - to the corresponding power amplifier of the operational amplifier, the first reference resistor and a potentiometer, which is based on the fact that, in order to increase the efficiency and enhance the functionality, two adjustable voltage sources are introduced into it, the second reference resistor, voltage, a digital-to-analog converter and a register, one of the outputs of which is connected to the first input of the voltage shaping unit and the rest to the inputs of the digital-to-analog converter, the output of which is connected to the second output of the voltage generating unit, the output of the unit forming the voltage polarity is connected to the non-inverting input of the operational amplifier; the first output of both regulated voltage sources is connected to the first output of the load; the second output of which is connected to the common busbar The second output of the first regulating voltage source is connected to its first control input and the first power bus of the push-pull regulating element, and its second control input is connected to the first output of the push-pull regulating element, the second output of the second adjustable source is connected to its first control input. and with the second power bus of the push-pull regulating (Element, and its second control input is connected to the second output of the push-pull regulating element, the first and second outputs of two The control element of the sensor is connected via the first and second reference resistors to the common bus, and the third and fourth busbars of the push-pull regulating element are connected to the second outputs of the respective power sources, power supply bars through the potentiometer, the midpoint of which is connected to the inverting input of the operational amplifier. voltage polarity formations are connected to the second outputs of the respective power sources. 2. Stabilizer according to claim 1, characterized in that the push-pull regulating element is made in the form of a first pnp type transistor and a first pnp type transistor, the collectors of which are connected to the first and second power bus of the push-pull regulating element, respectively, and resistors, pnp type transistors and pnp type transistors are introduced, the bases of the second transistors pnp and npp types are connected by the SR input of the push-pull control of the cell element, their emitters are connected through the first and second resistors from the third and fourth shi ny food uhaktnrgr regulatory element, and krlektrry with the bases of the third transistor pnr and pnp types is appropriate and through the third and fourth resistors with the quarter and third power supply of the two-stage regulator of the regulatory element CPRTorstvrstvrn, emitters third transistrrrrrrrrrrr. The typewriter are connected to the quarter and the third power supply of a two-stroke regulating element, respectively, and: their collectors are connected to the common SHINRIs with the bases of the first transistors pnp, and pnp,the emitters of the second transistors p-ii-p and p-p TIPRV are median through the seventh and VRCMRY resistors with emitters of trans-ports pp-r and p-p-types sr rtvetstvennr, emitters of the first

The pnp and npp .n types of transistors are connected to the first and second points of the push-pull control element, respectively.

3. A stabilizer according to claim 1, characterized in that the voltage polarization unit is made up of an operational amplifier, resistor switches, and the shape control signal generator module, the input of which is connected to the first input voltage polarization unit, and exit from the control input of the first and second switches, the input of the first switch is connected to the second input of the voltage polarity unit, the first output is connected through the first resistor to the non-inverting input of the operational amplifier, which is connected via a 4-pin resistor to the common bus, and the second output to the first the output of the second switch, the second input of which is connected to the common bus and through the second resistor; With the inverting input of the operational amplifier, the output of which is connected through the third resistor and its inverter The input and outlets are connected via a potentiometer, the point of which is connected to the output of the voltage forming unit, and the power supply g of the operational amplifier is connected to the corresponding power supply lines of the voltage forming unit.

Sources of information taken into account in the examination 5 1. -ABTOprvoe certificate SSSZR 514281, cl. G 05 F 1/56, 1972. g

2. Author's certificate of the USSR 546869, cl. G 05 F 1/56, 1973.

3. USSR author's certificate 0 584298, cl. G 05 F 1/56. 1974.