Стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью

 

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРИОСТЬЮ,вКЛЮчакиций два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности , управляющие электроды которых через свои выходные ключи соединены с выходом усилителя, сигнала оишбки, два измерительных резистора, две пары выводов для подключения двух разнополярных источников питающего напряжения с общей точкой, две группы ключей, каждая из которых состоит из двух ключей, источник опорного напряжения, при этом инвертирующий вход усилителя сигнала оишбки через первый ключ первой группы соединен с входным силовым выводом регулирующего элемента положительной полярности и первым выводом первого измерительного резистора , а через первый ключ второй группы с входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной полярности иПервым выводом второго измерительного рёзистора, второй вывод первого измерительного резистора через второй ключ первой группы соединен с выходом источника питания положительной полярности, а второй вывод второго измерительного резистора через второй ключ второй группы соединен с выходом источника питания отрицательной полярности, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона управления и автоматизации процесса управления стабилизированным источником тока с изменяющейся полярностью, в него введены инвертор и цифроаналоговый преобразователь, при этом неинвертирующий вход усилителя сигнала д ошибки подключен к выходу цифроанало-в гового преобразователя, управляющий вход цифроаналогового преобразователя соединен с входом инвертора и с управляющим входом выходного ключа положительной полярности, выход -инвертора соединен с управляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, управляющие входы ключей первой группы соединены с управляющим входом выходного ключа положительной 05 полярности, а управляющие входы СЛ ЭО ключей второй группы соединены с управляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, вход ис4:ib точника опорного напряжения подключения к выходу источника питания поW ложительной полярности, выход источника опорного напряжения соединен с задающим входом цифроаналогового преобразователя .

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 05 F 1 56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3506534/24-07 (22) 29.10.82 (46) 07.01.84. Бюл. Р 1 (72) Ю.A.Безбородько, Н.Н.Жеребцов и A.Ï.Ìàéoðoâ (53) 621. 316. 722.1(088. 8) (56) 1. Патент ФРГ 9 1918992, кл. G 05 F 1/56, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р -675412, кл. G 05 F 1/56, 1979. (54)(57) СТАБИЛИЗИРОВАННО)Л ИСТОЧНИК

ТОКА С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРНОСТЫО,включающий два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности, управляющие электроды которых через свои выходные ключи соединены с выходом усилителя. сигнала ошибки, два измерительных резистора, две пары выводов для подключения двух разнополярных источников питающего напряжения с общей точкой, две группы ключей, каждая из которых состоит из двух ключей, источник опорного напряжения, при этом инвертирующий вход усилителя сигнала ошибки через первый ключ первой группы соединен с входным силовым выводом регулирующего элемента положительной полярности и первым выводом первого измерительного резистора, а через первый ключ второй группы с входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной полярности и первым выводом второго измерительного резистора, второй вывод первого измерительного резистора через второй ключ первой группы соединен с выходом источника питания положительной полярности, а второй вывод второго измерительного резистора через второй ключ второй группы соединен с выходом источника питания отрицательной полярности, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона управления и автоматизации процесса управления стабилизированным источником тока с изменяющейся полярностью, в него введены инвертор и цифроаналоговый преобразователь, при этом неинвертирующий вход усилителя сигнала ошибки подключен к выходу цифроанало-Е гового преобразователя, управляющий вход цифроаналогового преобразователя соединен с входом инвертора и с управляющим входом выходного ключа положительной полярности, выход -инвертора соединен с управляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, управляющие входы ключей

/ первой группы соединены с управляющим входом выходного ключа положительной, полярности, а управляющие входы ключей второй группы соединены с управляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, вход источника опорного напряжения подключения к выходу источника питания положительной полярности, выход источника опорного напряжения соединен с задающим входом цифроаналогового преобразователя.

1065843

1О является то, что элементы источника опорного напряжения имеют фиксированные значения, т.е. для получения разНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизированный источник тока с изме- 25

39 жащий два регулирующих элемента полочей, каждая из которых состоит из трех ключей, при этом инвертирующий вход усилителя сигнала ошибки через первый ключ первой группы соецинен с входным силовым выводом регулирующего элемента положительной полярности и первым выводом первого измерительного резистора, а через первый ключ второй группы с входным силовым выводом регулирующего элемента отрицательной полярности и первым выводом второго измерительного резистора, инвертирующий вход усилителя сигнала ошибок через второй ключ первой груп-эо пы соединен с отрицательным выводом источника опорного напряжения и вторым выводом второго измерительного резистора, а через второй ключ второй группы с положительным выходом зз источника опорного напряжения и вторым выводом первого измерительного резистора, положительный выход источника опорного напряжения через третий ключ первой группы соединен 6О с выводом для подключения источника питания положительной полярности р

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах а:втоматики и вычислительной техники.

Известен стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью,. содержащий два регулирующих элемента положительной и отрицательной полярности, управляющий электрод каждок оторых через св ой выходной ключ соединен с выходом усилителя сигнала ошибки с двумя входами, ис-точник опорного напряжения с двумя разнополярными выходами, два измерительных резистора и две пары выводов для подключения двух разнополярных источников питающего напряжения с общей точкой (1).

Недостатком данного ycTpoéñòâà является большая погрешность абсолютного значения выходного тока, определяемая элементами схемы измери=ел я оши бки . няющейся полярностью, содержащий два регулируемых элемента положительной и отрицательной полярности, управляющий электрод каждого из которых через свой выходной ключ соединен с выходами усилителя .сигнала ошибки с двумя входами, источник опорного напряжения с двумя разнополярными выходами, два измерительных резистора и две пары выводов для подключения двух раэнополярных источников напряжения с общей точкой, две группы кхпоа отрицательный выход источника опорного напряжения через третий ключ второй группы соединен с выводом для подключения источника питающего напряжения отрицательной полярности, управляющие входы ключей первой груп-. пы соединены с управляющим входом выходного ключа положительной полярности, а управляющие входы ключей второй группы соединены с управляющими входами выходного ключа отрицательной полярности (2) .

Недостатком известного устройства ных значений выходного тока в положительной и отрицательной областях неабходимо изменять номиналы элементов источника опорного напряжения, что исключает воэможность оперативного изменения значений выходного тоха в широком диапазоне и органиэацию процесса автоматического управления источником стабилизированного тока.

Цель изобретения — расширение диапазона управления и автоматизация процесса управления стабилизированным источником тока с изменяющейся полярностью.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью, содержительной и отрицательной полярности, управляющие электроды которых через свои выходные ключи соединены с выходом усилителя сигнала ошибки, два измерительных резистора, две пары выводов для подключения двух раэнополярных источников питающего напряжения с общей точкой, две группы ключей, каждая из которых состоит из двух ключей, источник опорного напряжения, при этом инвертирующий вхоц усилителя сигнала сшибки через первый ключ первой группы соединен с входным силовым выводом регулирующего элемента положительной полярности и первым выв одом перв oI о и змерительного резистора, а через первый ключ второй группы с входным силовым выводом регулирующего .элемента отрицательной полярности и первым выводом второго измерительного резистора, второй вывод первого измерительного резистора через второй ключ первой группы соединен с выходом источника питания положительной полярности, а второй вывод второго и:эмер ительного резистора через второй ключ второй группы — с выходом источника питания отрицательной полярности, введены инвертор и цифроаналоговый преобразователь, при этом неи вертирующий вхоц усилителя сигнала ошибки подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, управляющий вход цифроаналогового преобразователя соединен с входом инвертора и с уп1065843 равляющим входом выходного ключа положительной полярности, выход инвертора соединен с управЛяющим входом выходного ключа отрицательной полярности, управляющие входы ключей первой группы соединены с управляющим входом выходного ключа положительной полярности, а управляющие входы ключей второй группы соединены с управляющим входом выходного ключа отрицательной полярности, вход источника опорного напряжения подключен к выходу источника питания положительной полярности,,выход источника опорного напряжения соединен с задающим входом цифроаналогового преобразователя

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизированного источника тока с изменяющейся полярностью; на фиг. 2 — вариант цифроаналогового преобразователя; на фиг. 3 — вариант источника опорного напряжения.

Стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью (фиг. 1) содержит источники 1 и 2 питающего напряжения положительной и отрицательной полярности, источник 3 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь (IJAII) 4, две группы ключей: первые ключи 5 и б первой и второй групп,!вторые ключи 7 и 8 первой и второй групп, инвертор 9, первый и второй измерительные резисторы 10 и 11, усилитель 12 сигнала ошибки, регулирующие элементы 13 и 14. положительной и отрицательной полярности, соответствующие им выходные ключи-15 и 16, нагрузку 17 и В цифровых входов 18.1-18.п.

Цифроаналоговый преобразователь (фиг. 2) содержит и цифровых входов

18.1-18.п резистивную матрицу 19, резистор 20 обратной связи, преобра" зователь 21, усилитель 22, первый, второй, третий резисторы 23-25, и управляемых ключей 26 ° 1-26.п.

Источник опорного напряжения (фиг. 3) содержит резистор 27, стабилитрон 28, усилитель 29, переменный резистор 30 .и резистор 31.

Стабилизированный источник тока с изменяющейся полярностью работает следующим образом.

Управление стабилизированным источником тока с изменяющейся полярностью осуществляется подачей иа цифровые входы 18.1-18.n n комбинаций логических уровней, так как циф. роаналоговый преобразователь 4 собран по четырехквадратной схеме при подаче на его задающий вход отрицательного опорного напряжения (фиг.2), то наличие на входе 18.1 высокого логического уровня задает отработку выходного сигнала > U8bii ЦАП цифроаналогового преобразователя 4 в положительной области, а наличие на входе

19 . 1 низкого логического уровня з адает отработку выходного сигнала

0 Бых цс, в отрицательной области, При этом диапазон изменения выходных сигналов 1 Ц дц„ 1п задаетсЯ абсолютной величиной опорного напряжения .(U0!,) источника 3 опорного напряжения, а величины выходных сигналов U „ задаются комбинацией логических уровней

10 на цифровых входах 18.2-18.п цифрогде В1э — сопротивление измерительного резистора 10.

При подаче на вход 18.1 источника тока низкого логического уровня, при той же комбинации логических уровней на входах 18.2-18.п на выходе цифроаналогового преобразователя 4 появляется отрицательное напряжение ((вых.цап, одновременно с этим ключи

5, 7 и 15 закрываются. низким логическим уровнем, а..ключи 6, 8 и 16 откры. ваются высоким логическим уровнем, 55

65 аналогового преобразователя 4 с дискретностью где п . — разрядность цифроаналогового

15 преобразователч 4

Таким образом, при подаче на вход

18.1 источника тока высокого логического уровня, а на остальные входы

18.2-18.п определенной комбинации логических уровней на выходе цифроаналогового преобразователя 4 появляется напряжение U эы„ qQp одновременно с.этим ключи 5, 7 и 15 открываются высоким Логическим уровнем, а ключ.. б, 8 и 16 закрываются низким логическим уровнем, поступающим с выхода инвертора 9, что приводит к включению регулирующего элемента 13 и выключению регулирующего элемента

14, т.е. источник 1 питающего напряжения положительной полярности, силитель 12 сигнала ошибки, регулирующий элемент 13„ источник 3 опорного ! напряжения цифроаналоговый преобразователь 4,первый измерительный реэис35 тор 10, нагрузка 17 образует регуля тор тока положительной полярнос- ти, при этом через нагрузку 17 протекает ток от источника 1 питающего напряжения положительной полярнос40 ти, через ключ 7, первый измерительный резистор 10 и регулирующий элемент 13. Если усилитель 12 сигнала ошибки будет иметь сигнал рассогласования на своем выходе, приблизив

45 тельно равный нулю, что легко обеспечивается при выборе усилителя с высоким коэффициентом усиления и малыми смещениями по току и напряжению, то с высокой точностью величина тока нагрузки будет определяться из равенства

+ вых.цап о

1065843 поступающим с ныхода инвертора 9.

При этом регулирующий элемент 13 выключается, а регулирующий элемент

l4 включается, т.е ° источник 2 питающего напряжения отрицательной поляр- 5 ности, усилитель 12 сигнала ошибки, регулирующий элемент 14, источник

3 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 4, второй измерительный резистор 11, нагрузка 17 об-. разуют рег„лятор тока отрицательной полярности, при этом через нагрузку

17 протекает ток источника 2 питающего напряжения отрицательной полярности через ключ 8, нторой измерительный резистор 11 и регулирующий элемент 1.4. Величина тока нагрузки при этом определяется по формуле

"вь!крап й,„„ где R - сопротивление измерительного резистора 11.

Из приведенных равенств для токов нагрузки отрицательной и положитель- 25 ной полярности-: видно, что величины токон стабилизации пропорциональны абсолютной величине напряжения0у кап цифроаналогового преобразователя 4. ((l ewx.цснп(30 где К=ВЫ=В«так как для исключения погрешности ассиметрии измерительные резисторы 10 и 11 выполняются одного 35 номинала с высокой точностью.

Из этого следует, что, изменяя величину О зц <ай н пределах от-0@ до < Вам с помощью цифровых кодов, прдаваемых на входы 18.1-18.п источ40 ника тока с дискретностьюу9=(О"( р-

Mox(Ho получить MHGxecTBo значений токов нагрузки как н положительной, так и в отрицательной областях, которое ограничено только разрядностью цифроаналогового преобразователя 4. Наличие цифрового входа управления источником тока позволяет автоматизировать процесс управления, задавая комбинации логических уровней от автоматических цифровых устройстн.

Четырехквадратный циф роаналоговый (фиг. 2) преобразователь работает следующим образом. На цифровые входы

18.1-18.п, соединенные " управляющими входами аналоговых ключей 26.126.п, подаются комбинации логических уровней, при этом высокий логический уронень открывает аналоговый ключ, а низкий логический уровень держит его н закрытом состоянии. Выходы аналоговых ключей 26.1-26.п соединены с резистинной матрицей 19 типа R-2R, с выхода которой аналоговый уровень, пропорциональный значению подаваемой на входы 18.1-18.п кодовой комбинации и уровню опорного иапряжения Ощ,(, поступает через резистор 20 обратной связи на вход преобразователя 21 и далее через усилитель 22 на выход цифроаналогового преобразователя.

Источник опорного напряжения (фиг. 3) работает следующим образом.

Стабилизированное напряжение стабилитроном 28 поступает на иннертирующий вход усилителя 29, который выполняет роль буферного каскада, устраняющего влияние нагрузки на напряжение стабилитрона 28. С выхода усилителя 29 инвертированный уровень напряжения подается на делите.пь напряжения на резисторах 30 и 31. Резистор

10 служит для изменения уровня опорного напряжения н требуемых пределах.

Таким образом, введение н стаби— лизированный источник тока с изменяющейся полярностью цифроаналогового преобразователя и иннертора позволяет оперативно и в широких пределах с помощью цифровых кодов изменять значения величины тока нагрузки, а также его полярность, при этом появляется воэможность автоматизации процесса упранления, применяя для этого, например, ЭВМ или микропроцессор, что выгодно отличает предлагаемый управляемый источник стабилизированного тока от известных.

1065843

10б5843

<оп

ВНИИПИ Заказ 11045/49 Тираж 847 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4