Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока с изменяющейся полярностью

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания систем автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных Возможностей за счет обеспечения оперативного контроля тока нагрузки в режиме стабилизации напряжения и автоматического переключения в режим стабилизации тока при достижении заданного значения тока нагрузки . Устройство содержит два непрерывных стабилизатора напряжения с регулирующими элементами 8,9, включенными последовательно в выходные цепи источников 1,2 питающего напряжения |)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)4 G 05 F 1/56

)3,,13

ЬНЬЯИ :/ТИА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4097666/24-07 (22)- 07.08.86 (46) 30.01.88. Бюл. У 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) Ю.А. ьезбородько, Н. Н. Жеребцов и А.П.Майоров (53) 621. 316. 722. I (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1065843, кл. G 05 F 1/56, 1982.

Авторское свидетельстзо СССР

Ф 1176314, кл. G 05 F 1/56, 1984. (54) СТАБИЛИЗИРУ101ЦИЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ИЗМЕНЯ!ОЩЕИСЯ ПОЛЯРНОСТЬЮ

„„SU„„1370649 А 1 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания систем автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения оперативного контроля тока нагрузки в режиме стабилизации напряжения и автоматического переключения в режим стабилизации тока при достижении заданного значения тока нагрузки. Устройство содержит два непрерывных стабилизатора напряжения с регулирующими элементами 8,9, включенными последовательно в выходные цепи источников 1,2 питающего напряжения Я

l 370649 соогнетственно положительной и отрицательной полярностей и управляемыми

o-. общего усилителя 7 сигнала ошибки.

Задание двухполярных значений папряжечия на нагрузке 17 осуществляется подачей цифрового кода на выводы

18.! — 18.(1+и), связанные с информационными входами управляющего цифроаналогового преобразователя 4 и задающего цифроаналогового преобразователя 5. Задание допустимого тока нагрузки производится подачей соответствующего цифрового кода на выводы

19.1-19.2, связанные с информационИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания систем автоматики и вычислительной техники с требованиями по 5 изменении> п((лярности питающего напря eHÈH.

Цель изобрет .ння — расширение функциональных но(можностей путем обеспечения оперативного контроля тока нагрузки н режт-. стабилизации напряжения и автоматического переключения в режимы стабглизации тока при достюкении заданного значения тока нагрузки.

На фят.,,предо:анлена функциональная схема прег„п гасмого стабнлизирую— ше Го и, "(2чн 1к а г..а:(р яжснн. i 1т ) TQFHHc i О ока с изменяющейся(полярностью; на фиг .. -4 — хеж; упр=.âëÿþùåãî перво20 го и второго задающих цифроаналоговых преобраз(2нателей (ЦАП) соответственно.

Устро <с-во содержит источники 1 и

? питающего на((ряжения соответсгнен-чо положительной и отрицательной ilo лягностей, источник 3 опорного напряжения, управляющий ЦЛП 4, первый задающий 1!ЛП 5, измерительный резистор

ЗО

6, усилитель 7 сигнала ошибки, регулирующие 2лементы 8 и 9, дифференциальный усилитель 10, второй задающий ЦАП I!, компараторы 12 и 18, разделительные диоды 14 и 15 и токоограннчинающий рези".тор 16. На схеме по- 35 ны -:и входами задающего цифроаналогового преобразователя Il. Переход из режима стабилизации напряжения н режим стабилизации тока происходит по сигналу дифференциального усилителя

10, контролирующего падение напряжения на измерительном резисторе 6.

Этим сигналом изменяется состояние одного иэ компараторон 12,13, открывается один иэ разделительных диодов

l4,15 и уменьшается нагряжение на неиннертирующем входе усилителя 7 сигнала ошибки, что предопределяет снижение тока нагрузки. 4 ил.

2 казаны также нагрузка 1 7, выводы 18. 1, 18. 2,..., 18. Е, 18 (2+1), 18.(0+2),...,18.(P+n) для подключения первой цифровой магистрали и выводы 19.1, 19.2,...,19 3 для подключения второй цифровой магистрали. Регулирующие элементы 8 и 9 включены последовательно н выходные цепи соответственно HcT o÷íèêîâ I и 2 питающе1 о напряжения и соединены друг с другом выходными силоньмн вь подами.

Управляющий 4 н 5 ЦЛП включены последовательно и соединены информационными входами с выводами 18.!в

18.(l+n). Выход источника 3 2порного напряжения подключен к опорным входам управляющего 5 и задающего !1

ЦЛП. Инвертирующий вход усилителя 7 сигнала ошибки соединен с выводами для годключения нагрузки 17. Цифровые входы задающего ЦАП il соединены с выводами 19.1 19.(, а прямой и инверсный выходы — с ненннертирующими входами компараторон I и 3 соответственно. Ненннерт (2(ующий нхо"„ усилителя 7 сиг(. па ошибки через т;коограничинаюший речистc(p 16 подключен к выходу задающего ЦЛП 5, а через гротив .положно включенные разделительные диоды 14 и 15 — к выходам компараторов !2 и !3. Измерительный резистор 6 ключен между выходными силовыми выводами регулирующих элементов

8 и 9 и выходным потенциальным выводом для подключения нагрузки !7. Вход3 137О6 ные выводы дифференциального усилителя 10 соединены с выводами измерительного ре. <стора 6, а выход — с инвертирующими входами компараторов

l2 и 13.

Управляющий ЦАП 4 состоит из последовательно включенных преобразователя 20 код — ток и преобразователя

21 ток — напряжение. Задающий четырехквадрантный ЦАП 5 образован последовательно включенными преобразователем 22 код — ток и преобразователем

23 ток — напряжение и, кроме того, содержит размещенные во вспомогатель- 16 ных цепях усилитель 24 и резисторы

25 — 27. Задающий двухквадрантный

ЦАП 11 состоит из последовательно включенных преобразователя 28 код— ток, преобразователя 29 ток — напря- 20 жение и подключенного к его выходу инвертора 30.

Устройство работает следующим образом.

Задание стабилизированных двухпо- 25 лярных значений напряжения и значения допустимого тока нагрузки осуществляется установкой на входных цифровых магистралях соответствующих цифровых кодов. Лля задания двухпо- 30 лярных значений напряжения на нагрузке 17 информация в цифровом коде подается на информационные входы управляющего 4 и задающего 5 ЦАП по выводам 18.1-18(Z+n), для задания допус35 тимого тока нагрузки информация в цифровом коде подается на информационные входы задающего ЦАП 11 по выводам 19.1-19. 1.

49 напряжение.

Значение выходного напряжения устройства определяется величиной опорного напряжения источника 3 опорного напряжения и цифровым словом на первой цифровой магистрали, т.е. на выводах 18.1 — 18(E+n).

Устройство в режиме ограничения тока работает эа счет изменения напряжения на неинвертирующем входе усилителя 7 сигнала ошибки и, соответственно, на нагрузке 17.

Пусть на выводах 18.1 — 18(E+n) установлено цифровое слово, соответствующее определенному напряжению на нагрузке 17, а на второй цифровой магистрали, т.е. на выводах 19.1—

19.Z, — цифровое слово, соответствующее допустимому току нагрузки. Ток, потребляемый нагрузкой 17, вызывает падение напряжения на измерительном резисторе 6, которое после усиления дифференциальным усилителем 10 поступает на инвертирующие входы компараторов 12 и 13. Уровни напряжений, поступающие на неинвертирующие входы компараторов 12 и 13 определяются выходными напряжениями на прямом и инверсном выходах задающего ЦАП !1.

Указанные напряжения задаются цифровыми словами, передаваемыми на информационные входы задающего ЦАП 11.

Напряжение на прямом выходе последнего всегда имеет положительное значение, а на инверсном — отрицательное, причем их абсолютные значения равны.

При формировании устройством положительных напряжений на нагрузке 17 напряжение, поступающее на инвертирующий вход компаратора 13, всегда больше уровня напряжения, снимаемого с инверсного выхода задающего ЦАП 11, поэтому на выходе компаратора 13 в этом случае имеется отрицательное напряжение, при котором диод 15 закрыт и не влияет на работу устройства.

Напряжения, поступающие на входы компаратора 12, имеют одинаковую полярность и могут отличаться только абсолюными значениями. Если уровень напряжения, поступающего на неннвертирующий вход компаратора 12 от задающего ЦАП ll выше уровня напряжения, поступающего на инвертирующий вход с выхода дифференциального усилителя 10, то напряжение на выходе компаратора 12 стремится к напряже40

Уровень напряжения с выхода задающего ЦАП 5 через резистор 16 поступает на неинвертирующий вход усилителя

7 сигнала ошибки. Отрипательная обратная связь по напряжению замкнута 45 между нагрузкой 17 и инвертирующим входом усилителя 7, что обеспечивает соответствие выходного напряжения устройства напряжению на неинвертиру.ощем входе усилителя 7. Регулирую- 60 щие элементы 8 и 9 обеспечивают усиление выходного тока усилителя 7.

Формирование выходного напряжения устройства в положительной или отрицательной области задается установкой на входе 18(1+1) высокого нли низкого логического уровней соответственно, что следуеT из свойств задающего ЦАП 5, являющегося четырехквадрантным преобразователем код

1370649 нию положитепьного питания, при этом диод 14 закрыт и напряжение на выходе : омпарато" 12 не оказывает влиян ..-. нл работу:стройства.

При увеличении тока нагрузки напряжение на выходе дифференциального усилителя 10 также возрастает и в момент превышения напряжения, поступающего на неинвертирующий вход компаратора 12, уровень напряжения на выходе компаратора 12 начинает уменьшаться. При определенном уровне этого напряжения открывается диод 14.

Это, в свою очередь, уменьшает значение напряжения на неинвертирующем кходе усилителя 7 сигнала ошибки и, следовательно, напряжение на выходе у тройства. Таким образом, ток в нагрузке 17 уменьшается до некоторого уровня, определяемого напряжением на неинвертирующем входе компаратора 12, которое зависит от цифрового слова, переданного по выводам 19.1-19. .

Аналогично устройство работает при формировании отрицательных напряжений на нагрузке 17. В этом случае уровень напряжения на инвертирующих входах комплраторов 12 и 13, посту .люший с н.1ходл дифференцилльного . силптепя О, имеет отрицательное знлч:нне, что г;рнвадит к формировал.пю .олои" ".гьногэ нл.тряжечия на вых;де кон лрлторл .". При этом диод элкр..", гл в-з,;ей "вне выходного

H".II; ÿжени:, комп 1рлтэр; 2 нл рлботу у:..тройствл нсклю летгя. Увеличение ока нагруз си приводит к абсолютному ув личению напряжения на инвертирую:1ем вход ол .;аратс>рл 13, При достижении им знлчения, соотвеч с-.вующего н, нряжению ч» HHьер.ном выходе злдакщего ПАП 1!, ур"ла."ь напряжения ка оьгх,де комплрл гг ра 13 изменяется,, иод I 1 открывалT H и отрицательное нлпряение на HpHHBåðòHðóãùåè входе у-.илителя 7 сигнала ошибки изменяется в сторону у,,ньшения абсолютно о значения на:;ряжения, что прчводит к умен -шeIIèâ напряжения нл нагрузке 1 7, л следовлтельно, и нлгруэочкого тока.

Устройство переходит из режима стабилизации напряжения в режим стабили.)лции тока.

Таким образок, значение тока нагрузки в режиме табилиэации тока зависит от ур.тяня напряжения на выходах задающего ЦЛП 11, величины сопротивления измерительного рез. тора 6 и оэ 4ициента усиления дифференциаль но о усилителя 10.

Ф о р м у л л и з о б р е т е н и я

1О

5 5

Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока с изменяющейся полярностью, содержащий два регулирующих элемента„ включенных последовательно в выходные цепи источников питающего напряжения соответственно положительной и отрицательной полярностей и соединенных друг с другом выходными силовыми выводами, управляющий и первый задающий цифроаналоговые преобразователи, включенные между собой последовательно и соединенные информационными входами с выводами для подключения первой цифровой магистрали, источник опорного напряжения, выход которого подключен к опорному входу управляющего цифроаналогового преобразователя, усилидами для подключения нагрузки, а выход подключен к цепям управления регулирующих элементов, измерительный резистор, о т л и ч а о шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения оперативного контроля тока нагрузки в режиме стабилизлции напряжения и автоматического пер.кпючения в режим стабилизации тока при достижении заданного значения тока нлгрузки, в него введены второй задающий цифроаналоговый прсобразова гель, два компаратора, два разделительных диода, токоограничивающий резистор. дифференциальный усилитель и выводы для подключения второй цифровой магистрали, причем опорныи вход ВТороУо зл.дающего цифроаналогового праобрлзователя соединен с выходом источника опорного напряжения, пиг1ровые входы— с выводами для годклю пения втор и пифров-й магистрали. л прямой и инверскый выходе. — с неи вертнруюцими входлми соотвстствующнх комплрато;,>ов, неиннертирующий вход усилителя сигнала опибки через токоограничивающии ре->истор подключен к выходу первого лющсго цифроаналогового преобразовать.ля, через противен=ложно включен,ые разделительные диоды -- к выходам компарлторов, измерительный ре нстор включен между выходными яловыми вывоцлми регулирующих .чементов и вытель сигнала ошибки, цепь инвертирующего входа которого соединена с выво7

1370649 ходным потенциальным выводом для под- ны с выводами измерительного резисключения нагрузки, входные выводы тора, а выход — с инвертирующими входифференциа ьного усилителя соедине- дами компараторов.

1 370649

19.8

Составитель Л.Морозов

Техред М..".идык Корректор М.Максимишинец

Редактор Л.Пчолинская

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственно-о комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, )K-35„ Раушская наб., д. 4/5

Заказ 421/49

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4