Предлагаемый стабилизатор тока применен в опытном образце электрохимического регенератора, но может использоваться и в других устройствах, где требуется поддержание заданного тока. Фактически устройство представляет собой управляемый стабилизатор тока в диапазоне от 6 до 16 А с возможностью переполюсовки, т.е. изменения полярности выходных клемм.
При этом напряжение на нагрузке меняется от 3,5 до 4,5 В. В блок управления входят еще сетевой модуль питания U1 и рабочая станция А1. Нагрузками стабилизаторов тока являются секции электролизера. Обмен информацией между рабочей станцией А1 и стабилизаторами тока U2, U3 происходит по внутреннему интерфейсу, включающему шину данных (ШД), шину адреса (ША) и шину управления (ШУ). Шины данных и адреса - 8-разрядные (сигналы DB0...DB7, АВ0...АВ7).
Сигналы шины управления: - IOW - запись (активный уровень - логический "О"); RESET - общий сброс (начальная установка, активный уровень - "О"); - И - аналоговый сигнал контроля тока в канале №1 стабилизатора тока; - 12 - аналоговый сигнал контроля тока в канале №2 стабилизатора тока; - U1 - аналоговый сигнал контроля входного напряжения (24 В) источника питания; - U2 - аналоговый сигнал контроля выходного напряжения в нагрузке (в секции электролизера).
Рабочая станция А1 выполнена на базе процессорной платы PCI-6870. Работа шин данных ШД, адреса ША и формирование сигнала записи IOW шины управления ШУ организована через плату ввода-вывода РСА-1753А. Уровни сигналов соответствуют ТТЛ. Аналоговые сигналы шины управления поступают на плату АЦП РС1-1713 блока управления. В стабилизаторе тока применена 2-канальная схема. Каждый канал (стабилизатор тока №1 и стабилизатор тока №2) собран по схеме импульсного понижающего стабилизатора.
Стабилизатор тока № 1 содержит полевой транзистор VT3, ШИМ-контроллер (микросхему) DA2, диод VD3, дроссель L3, датчик тока на резисторах R39...R42 и дифференциальный усилитель DA6. В стабилизатор тока №2 входят полевой транзистор VT4, ШИМ-контроллер DA3, диод VD4, дроссель L4, датчик тока на резисторах R43...R46 и дифференциальный усилитель DA7.
Максимальный выходной ток каждого стабилизатора - 8 А. Токи стабилизаторов суммируются в нагрузке (секции электролизера). Каналы по схеме совершенно одинаковые. При работе они не влияют друг на друга. Рассмотрим работу стабилизатора тока №1. Он собран на ШИМ-контроллере TL494CN (DA2). Подробное описание микросхемы приведено.
Данные микросхемы реализуют полный набор функций ШИМ-управления. Микросхема осуществляет формирование опорного напряжения, усиление сигнала ошибки, ШИМ-модуляцию, защиту от сквозных токов и от перегрузок, внешнюю синхронизацию, обеспечение мягкого запуска и пр. Независимые выходные формирователи микросхемы на транзисторах обеспечивают работу выходного каскада по схеме с общим эмиттером или с общим коллектором (эмиттерного повторителя).
Входное напряжение (24 В) на стабилизаторы поступает с соединителя Х1 через самовосстанавливающийся предохранитель FU1 и контакты реле К1 (К1.1 и К1.2). Управляющее напряжение поступает на инвертирующий вход первого усилителя ошибки (вывод 2) микросхемы DA2 с делителя R24-R25-R26. Сигнал обратной связи подается на неинвертирующий вход (вывод 1) первого усилителя ошибки микросхемы DA2. Резистор R21 и конденсатор С12 осуществляют частотную коррекцию первого усилителя ошибки.
Независимые выходные формирователи микросхемы TL494 обеспечивают работу выходного каскада как в двухтактном, так и в однотактном режимах. Здесь выходной формирователь микросхемы включен в однотактном режиме. Для этого вывод 13 DA2 соединен с общим проводом. Два выходных транзистора (коллекторы - выводы 8 и 11, эмиттеры - выводы 9 и 10) включены по схеме с общим эмиттером и работают параллельно.
При этом выходная частота равна частоте генератора. Выходной каскад микросхемы через резистивный делитель R9-R11 управляет регулирующим элементом стабилизатора - полевым транзистором VT3. Для подавления различных высокочастотных помех и более устойчивой работы стабилизатора питание на микросхему (вывод 12) подается через LC-фильтр L1-C7-C8. На микросхеме DA8 выполнен дифференциальный усилитель, осуществляющий преобразование ток напряжение.
Напряжение с выхода усилителя (вывода 7) DA6 поступает на не инвертирующий вход (вывод 1) первого усилителя ошибки ШИМ-контроллера DA2. Датчик тока - параллельная цепочка резисторов R39...R42 - включен последовательно с нагрузкой. Ток нагрузки пропорционален напряжению на инвертирующем входе (выводе 2) усилителя микросхемы DA2. Напряжение на делитель R24...R26 поступает с эмиттера транзистора VT5.
Резистором R26 осуществляется корректировка подаваемого на вход 2 микросхемы DA2 управляющего напряжения. При стабилизации напряжения на датчике тока получается стабилизируемый ток в нагрузке. Включение датчиков тока на выходе в каждом стабилизаторе позволяет развязать стабилизаторы друг от друга. Стабилизатор тока №2 построен аналогично первому. Управляющее напряжение с эмиттера транзистора VT5 поступает на два стабилизатора одновременно.
Для включения источника необходимо установить сигнал "Вкл. электр." в а1". При этом открывается транзистор VT1, и реле К1 включает оба стабилизатора одновременно. После включения зажигаются индикаторы HL1 и HL2, которые позволяют визуально контролировать наличие напряжения на входе стабилизаторов.