Источник вторичного электропитания

 

Изобретение может найти применеяие в электротехнике, в частности для включения в состав мощного источника питания, состоящего из ряда однотипных устройств 4 Цель изобретения - снижение массы и габаритов за счет исключения завьшения выходной мощности сверх требуемой величины при нелинейной нагрузке с постоянной потребляемой мощностью. Цель достигается тем, что при стабилизации напряжения на выходе опорным напряжением является выходное напряжение третьего масщтабирующего делителя 10. При увеличении тока нагрузки выше максимального значения источник переходит в режим его ограничения. Выходное напряжение уменьшаетсяJ ток нагрузки увеличивается . При дальнейшем уменьшении выходного напряжения выходной ток остается неизменным, так как напряжение на выходе делителя 10 рает транзистор 12. Теперь выходной ток не изменится даже при коротком замыкании в нагрузке. В переходном режиме источник работает при больших токах нагрузки на том участi СЛ ю 4 О 1C 1

СОЮЗ СОВЕТСКИ)(ОЧ Ю

РЕСПУБЛИК (19) . (11) 274 А ) (1) g Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3838087/24-07 (22) 04.01 .85 (46) 23.07.86.Бюл. 9 27 (72) В.Г.Павлов,. P.Ä.Ëåòè÷åçñêèé, Ю.А.Водолагин и О.Л.Латник . (53) 621.316,722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 705434, кл. G 05 F 1/56, 1977.

Прянишников В.А. и др, Унифицированньа источники с бестрансформаторным входом и микроэлектронные узлы схем управления. Проблемы миниатюризации и унификации ВИП

РЭА.М;: ИДНТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1979, с,145-155.. 54) ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОИИТАНИЯ (57) Изобретение может найти применение в электротехнике, в частности для включения в состав мощного источника питания, состоящего иэ ряда однотипных устройств, Цель изобретения — снижение массы и габаритов за счет исключения завышения выходной мощности сверх требуемой величины при нелинейной нагрузке с постоянной потребляемой мощностью.

Цель достигается тем, что при стабилизации напряжения на выходе опорным напряжением является выходное напряжение третьего масштабирующего делителя 10. При увеличении тока нагрузки выше максимального значения источник переходит в режим его ограничения. Выходное напряжение уменьшается, ток нагрузки увеличивается. При дальнейшем уменьшении выходного напряжения выходной ток остается неизменным, так как напряжение на выходе делителя 10 запи-рает транзистор 12. Теперь выходной ток не изменится даже при корот" ком замыкании в нагрузке. В переходном режиме источник работает при больших токах нагрузки на том участ1246274 ке вольт-амперной характеристики, на .котором при увеличении выходного напряжения допустимый максимальный выходной ток уменьшается„ Наклон этой характеристики выбирается та1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при построении мощных пи— тающих систем путем набора маломощных источников вторичного электропитания. .Целью изобретения является снижением массы и габаритов источника за счет исключения завышения выходной мощности сверх требуемой величи- 10 ны при нелинейной нагрузке с постоянной потребляемой мощностью.

На фиг.l представлена функциональная схема предлагаемого источника вторичного электропитания, на фиг.2 - 15

его выходная вольт-амперная характеристика.

Устройство содержит регулируемый . преобразователь 1 (фиг,1) напряжения, блок 2 выбора режима, иэмери- 20 тельные усилители 3 и 4, масштабирующий делитель 5 напряжения, источник 6 опорного напряжения, масштабирующий делитель 7 напряжения, нелинейный элемент 8, например диод, 25 выполненный „в виде транзистора с соединенными между собой базой и коллектором, генератор 9 тока., масштабирующий делитель 10 напряжения, генератор 11 тока и дополнительный З0 транзистор 12. Позициями 13 и 14 на схеме обозначены клеммы для подключения первичного источника электропитания, а позициями 15 и 16— клеммы для подключения нагрузки. В состав преобразователя 1 напряжения условно введен датчик (не показан) его выходного тока. Питающий вход преобразователя 1 напряжения соединен с клеммами 13 и 14, а выход через датчик тока — с клеммами

15 и 16. Вход блока 2 выбора режима подключен к управляющему входу преобразователя 1 напряжения. Масштабируюким, тобы при пониженном выходном напряжении источник отдавал в нагрузку такую же максимальную мощность, как и нри номинальном. 2 ил.

1 щий делитель 5 напряжения включен между клеммой 15 и первым выводом источника 6 опорного напряжения. Первый крайний вывод масштабирующего делителя 7 напряжения подключен к первому выводу датчика тока. Потенциальный вывод инвертирующего входа измерительного усилителя 3 соединен с промежуточным выводом масштабирующего делителя 5 напряжения, по тенциальный вывод неинвертирующего входа — с клеммой 16 и вторым выводом источника 6 опорного напряжения, а выход с одним из входов блока 2 выбора режима. Потенциальный вывод инвертирующего входа измерительного усилителя 4 подключен к промежуточному выводу масштабирующего делителя

7 напряжения, потенциальный вывод неинвертирующего входа — к второму выводу датчика тока, а выход — к другому входу блока 2 выбора режима.

Нелинейный элемент 8 и генератор тока 9 соединены последовательно между вторым крайним выводом-масштабирующего делителя 7 напряжения и первым выводом источника 6 опорного напряжения, Масштабирующий делитель 10 напряжения включен между клеммами 15 и 16, генератор 11 то- ка — между промежуточным выводом масштабирующего делителя 10 напряжения и первым выводом источника 6 опорного напряжения. Эмиттер транзистора 12 соединен с общим выводом нелинейного элемента 8 и генератора

9,тока, коллектор - с вторым выводом источника 6 опорного напряжения, а база - с промежуточным выводом масштабирующего делителя 10 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

1246274

Измерительный усилитель 3 сравнивает выходное напряжение регулируемого преобразователя 1 с опорным напряжением источника 6 с помощью маситабирующего делителя 5 и выраба- 5 тывает сигнал управления преобразователем 1. Измерительный усилитель 4 воспринимает сигнал датчика тока преобразователя 1 с помощью второго масштабирующего делителя 7 и также вырабатывает сигнал управления преобразователем 1, Если величина выходного тока7„ преобразователя 1 меньше максималь- . ного порогового значения 3„ „„, „

f5 ,(фиг.2), то блок 2 выбора режима запирает выход измерительного усилителя 4 и подключает выход усилителя 3 к управляющему входу преоб" разователя 1, При этом обеспечивается стабилизация напряжения на выходе источника питания на уровне номинального значения Ов„,„„, . В режиме стабилизации выходного напряжения генераторы 9 и 11 тока вырабатывают одинаковые по величине стабилизированные токи, За счет тока генератора 11 на выходе маситабирующего делителя 10 имеет место напряжение, при котором транзистор 12 находит- 30 ся в линейном режиме. При этом ток генератора 9 разветвляется в узле, образованном общим соединением нелинейного элемента 8 и эмиттера транзистора 1?. Часть тока генерато- З5 ра 9 течет через элемент 8 и масштабирующий делитель 7, другая часть через транзистор 12. Напряжение на . нижнем выводе масштабирующего делителя 7 оказывается равным выходно- 40 му напряжению масштабирующего делителя 10.

Таким образом, при стабилизации напряжения U„, на выходе устройства опорным напряжением, относительно 45 которого сравнивается сигнал датчика тока преобразователя 1, является выходное напряжение масштабирующего делителя 10.

При достижении током нагрузки максимального порогового значения

3 .напряжение на выходе масштан.макс.q бирующего делителя 7 становится равным напряжению на неинвертирующем входе измерительногo усилите- 55 ля 4.

При увеличении тока нагрузки больше максимального порогового зна- чения „ „„,, измерительный усилитель 4 вырабатывает напряжение, при котором блок 2 выбора режима запирает выход измерительного усилителя 3 и подключает выход измерительного усилителя 4 к управляющему входу преобразователя l. При этом источник питания переходит в режим ограничения выходного тока.

При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки напряжение Ов,» на выходе устройства уменьиается. На выходе маситабирующего делителя 10 напряжение также уменьшается пропорционально уменьшению напряжения на выходе устройства, т.е, на выходе делителя 10 растет величина напряжения отрицательной полярности относительно второго вывода источника 6 опорного напряжения. Это приводит к увеличению отрицательного напряжения на эмиттере транзистора

12, а следовательно, к перераспределению тока генератора 9 между транзистором 12 и нелинейным элементом

8. При этом величина отрицательного напряжения на нижнем выводе масштабирующего делителя 7 увеличивается до уровня выходного напряжения третьего маситабирующего делителя 10, т,е. увеличивается величина опор ного напряжения, относительно которого сравнивается сигнал токового датчика. Поэтому в режиме ограничения выходного тока уменьшение напряжения Овь,х на в оде источника питания от номинального значения

О,„ц „.„до величины- и „„„- Ь.,хнои

Ll =U -дО сопровождается увеличением тока от н.ма (с. д н. макс 2 до 3

При уменьшении выходного напряжения Uù „b,„ под действием перегрузки

-ниже Ll,ö „„„величина выходного тока остается неизменной и равной

При уровне выходного напря— жения 3„ „ напряжение на выходе масштабирующего делителя 10 понижает-. ся настолько, что транзистор 12 оказывается запертым. При этом величина отрицательного напряжения на нижнем выводе масштабирующего делителя 7 (величина опорного напряжения, относительно которого уравнивается сигнал датчика 1 тока) становится постоянной и определяется током генератора 9. Эта величина соответствует предельно максимальному выходному току 1„.„,„, 2 При дальнейl 246274 шем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до короткого замыкания величина выходного тока З« источника питания сравнивается относительно тока генератора 9 и поэтому остается на уровне Э„„,„„,, Таким образом, предлагаемое устройство имеет нагрузочную выходную вольт-амперную характеристику (Лиг.2) . В установившемся режиме стабилизации выходного напряжения

0 предлагаемый источник питания

8ЫХ работает на участке тока нагрузки от 0 до Э, „<1, При параллельном соединении источников питания с целью наращивания мощности, а также резервирования данное устройство в установившемся режиме работает также на участке тока нагрузки От 0 до н,ма«с f, В переходном режиме при включении на нагрузку, для которой харак2 терна постоянная мощность потребления в диапазоне напряжений 0 „„ +

+ й0 (например, на систему вторичного электропитания с широтно-им— пульсным регулированием), предлагаемое устройство работает при больших токах нагрузки на участке от 3„„ до 3„,„, „ . Этот участок характерен тем, что по мере увеличения напряжения на выходе источника допустимый максимальный выходной ток умень- 35 шается, а также еще тем и(это самое главное), что наклон вольтамперной характеристики на этом участке. выбирается таким, чтобы при пониженном выходном напряжении 40 выем "«" источник отдавал а нагрузку такую же максимальную мощность, как и при номинальном напряжении U при токе « „,„... Выполнение этого условия обеспечивает при 100%-ной загрузке(0 „„„° Д„надежное введение устройства, нагруженного на систему источников питания с широтно-импульсным регулированием, в режим стабилизации выходного напря- 50 жения U „,„ без дополнительного увеличения выходной мощности.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Источник вторичного электропитания, содержащий регулируемый преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с клеммами для подключения первичного источника электропитания, а выход через датчик тока — с клеммами для подключения нагрузки, блок выбора режима, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжения, первый масштабирующий делитель напряжения, включенный между первой клеммой для подключения нагрузки и первым выводом источника опорного напряжения, второй масштабирующий делитель напряжения, первый крайний вывод которого подключен к первому выводу датчика тока, первый измерительный усилитель, потенциальный вывод инвертирующего входа которого соединен с промежуточным выводом первого масштабирующего делителя напряжения, потенциальный вывод неинвертирующего входа — с второй клеммой для подключения нагрузки и вторым выводом источника опорного напряжения, а выход — с одним из входов блока выбора режима, второй измерительный усилитель, потенциальный вывод инвертирующего входа которого подключен к промежуточному выводу второго масштабирующего делителя напряжения, потенциальный вывод неинвертирующего входа — к второму выводу датчика тока, а выход — к другому входу блока выбора режима, о т л и н а ю шийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов за счет исключения завышения выходной мощности сверх требуемой величины при нелинейной нагрузке с. постоянной потребляемой мощ— ностью,, в него введены нелинейный элемент, транзистор, два генератора тока и третий масштабирующий делитель напряжения, причем нелинейный элемент и первый генератор тока соединены последовательно между вторым крайним выводом второго масштабирующего делителя напряжения и первым выводом источника опорного напряжения, третий масштабирующий делитель напряжения включен между клеммами для подключения нагрузки, второй генератор тока — между промежуточным выводом третьего масштабирующего делителя напряжения и первым выводом источника опорного напряжения, эмиттер транзистора соединен с общим выводом нелинейного элемента

1246274 н.мокс.1 Он.макс 2

Фиг. 2

Составитель Л,Морозов

Редактор А,Ворович Техред О.Сопко . Корректор М.Демчик

Заказ 4016/51 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва., Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 и первого генератора тока, коллектор - с вторым выводом источника опорного напряжения, а база - с

Цдагх. нам был.ин промежуточным выводом третьего масштабирующего делителя напряжения.