ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА
PULSE CURRENT REGULATOR

Изобретение относится к электротехнике в частности к импульсным регуляторам тока в цепях питания нагрузки и может быть использовано для управления двухфазными электродвигателями в следящих приводах.
Известно устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки патент №2588051, которое по своей структурной схеме и технической реализации наиболее близко соответствует заявленному изобретению.
Известное устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки содержит источник питания постоянного тока, ключ и блок управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а первый вывод источника питания соединен с первым выводом ключа, в устройство дополнительно введены устройство задания тока, датчик тока, реактор, диод и блок временной задержки, который подсоединен ко второму входу блока управления, причем между вторым выводом ключа и вторым выводом источника питания подключен диод катодом ко второму выводу ключа.
Для заявленного устройства выявлены общие с прототипом существенные признаки:
• Импульсный регулятор тока (устройство для ограничения зарядного тока);
• Источник питания (источник напряжения постоянного тока);
• МДП транзистор (ключ с блоком управления);
• Времязадающая RC цепь (блок временной задержки);
• Датчик тока;
• Дроссель (реактор);
• Диод, шунтирующий дроссель;
• Конденсатор нагрузки.
Недостатком известного устройства является выбранный режим его работы, обеспечивающий ограничение зарядного тока конденсатора нагрузки в момент включения источника питания. При этом не решена проблема стабильности тока нагрузки в различных режимах работы устройства, что ограничивает область его применения в технике.
Технической проблемой заявленного изобретения является расширение области применения устройства в технике и стабилизация величины тока в различных условиях эксплуатации устройства.
Указанная техническая проблема решается тем, что применен импульсный регулятор тока, состоящий из силового коммутирующего устройства, построенного на МДП транзисторе, резистивном делители напряжения, дросселе, шунтирующем диоде и конденсаторе нагрузки, усилителя сигнала обратной связи по току, состоящему из транзистора n-p-n проводимости, датчика тока в цепи питания, резистора обратной связи по току, резистора обратной связи по напряжению, и балансировочного резистора, компаратора сигнала обратной связи по току, состоящего из транзистора p-n-p проводимости, ограничительного резистора и времязадающей RC цепи. Согласно заявленному изобретению источник питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора делителя напряжения, истоку МДП транзистора, эмиттеру транзистора p-n-p проводимости, первому выводу резистора обратной связи по напряжению, а шиной «минус» подключен к эмиттеру транзистора n-p-n проводимости, первому выводу балансировочного резистора, первому выводу нижнего резистора делителя напряжения, аноду шунтирующего диода, первому выводу датчика тока в цепи питания, второй вывод которого подключен к выводу «минус» конденсатора нагрузки и первому выводу резистора обратной связи по току, второй вывод которого подключен ко второму выводу балансировочного резистора, второму выводу резистора обратной связи по напряжению, базе транзистора n-p-n проводимости, коллектор которого подключен к первому выводу ограничительного резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу времязадающей RC цепи и базе транзистора p-n-p проводимости, коллектор которого подключен ко вторым выводам резисторов делителя напряжения и затвору МДП транзистора, к стоку которого подключен второй вывод времязадающей RC цепи, катод шунтирующего диода и первый вывод дросселя, второй вывод которого подключен к выводу «плюс» конденсатора нагрузки.
Заявленный импульсный регулятор тока состоит из силового коммутирующего устройства, построенного на МДП транзисторе 8, резистивном делители напряжения 1, 9, дросселе 12, шунтирующем диоде 11 и конденсаторе нагрузки 14, усилителя сигнала обратной связи по току, состоящему из транзистора n-p-n проводимости 6, датчика тока в цепи питания 13, резистора обратной связи по току 10, резистора обратной связи по напряжению 5, и балансировочного резистора 7, компаратора сигнала обратной связи по току, состоящего из транзистора p-n-p проводимости 2, ограничительного резистора 4 и времязадающей RC цепи 3. Согласно заявленному изобретению источник питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора 1 делителя напряжения, истоку МДП транзистора 8, эмиттеру транзистора 2 p-n-p проводимости, первому выводу резистора 5 обратной связи по напряжению, а шиной «минус» подключен к эмиттеру транзистора 6 n-p-n проводимости, первому выводу балансировочного резистора 7, первому выводу нижнего резистора 9 делителя напряжения, аноду шунтирующего диода 11, первому выводу датчика тока 13 в цепи питания, второй вывод которого подключен к выводу «минус» конденсатора нагрузки 14 и первому выводу 10 резистора обратной связи по току, второй вывод которого подключен к второму выводу балансировочного резистора 7, второму выводу резистора 5 обратной связи по напряжению, базе транзистора 6 n-p-n проводимости, коллектор которого подключен к первому выводу ограничительного резистора 4, второй вывод которого подключен к первому выводу времязадающей RC цепи 3 и базе транзистора 2 p-n-p проводимости, коллектор которого подключен к вторым выводам резисторов 1, 9 делителя напряжения и затвору МДП транзистора 8, к стоку которого подключен второй вывод времязадающей RC цепи 3, катод шунтирующего диода 11 и первый вывод дросселя 12, второй вывод которого подключен к выводу «плюс» конденсатора нагрузки 14.
Суть предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, где представлена электрическая схема импульсного регулятора тока.
Импульсный регулятор тока работает следующим образом: при включении источника питания на затворе МДП транзистора 8 через резисторы 1, 9 делителя формируется отпирающее напряжение и через МДП транзистор 8, дроссель 12, конденсатор нагрузки 14, эквивалентное сопротивление нагрузки 15 и датчик тока 13 начинает протекать ток, сигнал с датчика тока 13 через усилитель сигнала обратной связи с коллектора транзистора 6 через резистор 4 поступает на базу транзистора 2 компаратора тока, который при заданном пороге срабатывания выключает МДП транзистор 8. Энергия, накопленная в дросселе 12 обеспечивает протекание тока через нагрузку 15, датчик тока 13 и шунтирующий диод 11. После спадания сигнала с датчика тока 13 ниже заданного уровня, транзистор 2 компаратора тока закрывается, что приводит к формированию отпирающего напряжения на затворе МДП транзистора 8 через резисторы 1, 9 делителя напряжения. Таким образом, обеспечивается колебательный процесс протекания тока нагрузки. Времязадающая RC цепь 3 обеспечивает гистерезис срабатывания компаратора и задает частоту колебательного процесса регулятора тока.
Стабильность тока нагрузки при изменении ее величины обеспечивается стабильностью усилителя обратной связи и порога срабатывания компаратора, которая определяется выбранным схемным решением и примененной элементной базой. Для обеспечения независимости тока нагрузки от изменения входного напряжения в усилитель сигнала обратной связи введен резистор 5 обратной связи по входному напряжению.
Выходной сигнал усилителя обратной связи определяются током базы транзистора 6
I
= I
+ I
- I
б6
R
5
R
10
R
7
,
б6
где I - ток базы транзистора 6
R10
I- ток протекающий через резистор 10
R7
I - ток протекающий через резистор 7
R5
I - ток протекающий через резистор 5
н
Введен коэффициент компенсации входного напряжения K
,
5
где R - сопротивление резистора 5
10
R - сопротивление резистора 10
Kн зависит от параметров примененной элементной базы и может быть определен экспериментально. Его величина находится в приделах:
н
K = 250 … 300
Регулировка номинального тока нагрузки обеспечивается подбором балансировочного резистора 7.
Таким образом, техническими результатами изобретения являются:
1. Регулирование тока в цепи источника питания при изменении величины нагрузки;
2. Стабилизация тока нагрузки при изменении напряжения источника питания.
Данное изобретение предназначено для применения в блоках управления приводами, разрабатываемыми АО «ИСС» в качестве регулятора тока для управления двух фазными электродвигателями.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.