Стабилизированный источникпитания

 

пi79462I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.01.79 (21) 2706067/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (51) М. Кл.

G 05F 1/10

Государственвй иемитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (72) Авторы изобретения

А. В. Гусаров, В. А. Отцов и А. М. Стрельцов (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЪ|Й ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в стабилизированных источниках питания.

Известны стабилизированные источники питания, содержащие входной преобразователь напряжения, регулирующий элемент в цепи переменного тока, выходной преобразователь напряжения, датчик напряжения, усилитель обратной связи и источник опорного напряжения (1),,(2).

Недостатком известных устройств является низкая надежность, большое количество элементов в схеме и наличие статической ошибки в выходном напряжении источника питания. Эти недостатки обусловлены, в частности, использованием элементов стабилизации (усилитель обратной связи, регулирующий элемент, источник опорного напряжения), находящихся под статическим потенциалом относительно корпуса (количество элементов в схеме пропорционально количеству источников питания), а статическая ошибка вызвана выбором соответствующей схемы стабилизации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизированный источник питания, содержащий входной преобразователь напряжения, к которому подключены два канала стабилизации напряжения, каждый из которых включает последовательно соединенные регулирующий элемент, выходной преобразователь напряжения и датчик напряжения, один из входов которого заземлен, управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом усилителя обратной связи, нагрузка первого канала стабилизации напряжения подключена к выходному преобразователю напряжения и заземлена, на1О грузка второго канала стабилизации напряжения подключена между выходными преобразователями первого и второго каналов стабилизации напряжения, и источник опорного напряжения (3).

15 Недостатком известного стабилизированного источника питания является наличие статической ошибки в выходном напряжении, низкая надежность при ограниченном числе нагрузок и величине выходного напряжения.

Указанные недостатки обусловлены тем, что элементы стабилизации одного из каналов регулирования находятся под статическим потенциалом относительно корпуса, каждый усилитель обратной связи требует отдельного источника питания, статистическая ошибка определяется выбранной схемой стабилизации, а величина выходного напряжения ограничена сверху напряжениgp см питания усилителя обратной связи.

Целью изобретения является уменьшение статической ошибки регулирования выходного напряжения, повышение надежности и выходного напряжения для нагрузок дополнительных каналов.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированном источнике питания с основным и дополнительными каналами стабилизации напряжения, каждый из которых содержит последовательно соединенные регулирующий элемент, выходной преобразователь напряжения и датчик напряжения, один из входов которого заземлен, и выводы для подключения нагрузки каждого из дополнительных каналов стабилизации напряжения подключены между выходными преооразователями первого и своего каналов стабилизации напряжения, входы датчиков напряжения подключены к выходам преооразователей своих каналов; выходдатчика напряжения первого канала подключен к неинвертирующему входу первого усилителя ооратной связи, инвертирующий вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выходы датчиков напряжения дополнительных каналов стабилизации напряжения подключены к инвертирующим входам своих усилителей обратной связи с регулируемым коэффициентом усиления, а неинвертирующие входы усилителей обратной связи всех каналов стабилизации напряжения соединены между собой.

На чертеже приведена структурная схема стабилизированного источника питания.

Стабилизированный источник питания содержит. входной преобразователь напряжения 1, регулирующий элемент 2 первого канала стабилизации напряжения, регулирующий элемент 3 второго канала стабилизации напряжения, выходной преобразователь 4 первого канала стабилизации напряжения, выходной преобразователь 5 второго канала стабилизации напряжения, датчик напряжения 6 первого канала стабилизации напряжения, датчик напряжения 7 второго канала стабилизации напряжения, усилитель обратной связи 8 первого канала стабилизации напряжения, усилитель обратной связи 9 второго канала стабилизации напряжения; нагрузку 10 первого канала стабилизации напряжения, нагрузку 11 второго канала стабилизации напряжения, источник опорного напряжения 12, регулирующий элемент 13 «и» канала стабилизации напряжения, выходной преобразователь

14 «и» канала стабилизации напряжения, датчик напряжения 15 «и» канала стабилизации напряжения, нагрузку 16 «и» канала стабилизации напряжения, резистивный регулятор 17 коэффициента усиления усилителя обратной связи второго канала стабилизации напряжения, усилитель 18 обратной связи «п» канала стабилизации напряжения, резистивный регулятор 19 коэффи794621 циента усиления усилителя обратной связи

«и» канала стабилизации напряжения.

Работа стабилизированного источника питания заключается в следующем.

Стабилизированный источник питания имеет общий входной преобразователь напряжения 1, выходы которого подключаются к регулирующим элементам 2, 3, 13 всех каналов стабилизации напряжения. Выход

10 с входного преобразователя напряжения выполняется на переменном токе.

Поэтому регулирующий элемент может представлять собой транзистор, включенный в диагональ диодного моста. К выходу ре15 гулирующего элемента подключается выходной преобразователь 4, 5 и 14 напряжения, представляющий собой последовательно включенные трансформатор, выпрямитель и фильтр, который обеспечивает в каж20 дом канале стабилизации необходимый уровень и качество выходного напряжения.

Нагрузка 10 первого канала стабилизации напряжения подключены к выходному преобразователю 4 и заземлена. Парал25 лельно нагрузке 10 включен резистивный датчик напряжения 6. Выход датчика напряжения 6 подключен к неинвертирующему входу (+) усилителя обратной связи 8, инвертирующий вход (— ) которого под30 ключен к источнику опорного напряжения 12.

Указанная схема включения обеспечивает стабилизацию выходного напряжения первого канала стабилизации напряжения со

35 статической ошибкой, величина которой определяется диапазоном изменения входного напряжения и суммарным коэффициентом усиления разомкнутой системы регулирования. Чем больше коэффициент, усиления

40 разомкнутой системы регулирования, тем меньше величина статической ошибки.

Нагрузка 11 второго канала стабилизации напряжения соединена одним выходом с незаземленным выходом нагрузки перво45 ro канала стабилизации напряжения. Поэтому нагрузка второго канала стабилизации напряжения является высокопотенциальной относительно корпуса. Резистивный датчик напряжения 7 второго канала ста50 билизации напряжения одним входом подключен к одному из выходов нагрузки второго канала стабилизации напряжения, не связанному с нагрузкой первого канала стабилизации напряжения, а другой вы55 ход — заземлен.

Аналогичным образом включаются нагрузки 16 и датчики напряжения 15 всех остальных каналов стабилизации напряжения. Поэтому особенности работы устройст00 ва рассмотрим на основе «и» канала стабилизации напряжения.

Выход датчика напряжения 15 «и» канала стабилизации напряжения подключен к инвертирующему входу (— ) усилителя 18

05 обратной связи, неинвертирующий вход

794621

65 (+-) которого подключен к неинвертирующему входу усилителя обратной связи первого канала стабилизации напряжения. Таким образом, система регулирования стабилизирует напряжение на датчике напряжения

«и» канала стабилизации напряжения, а выходное напряжение «и» канала стабилизации напряжения является разностью двух стабилизируемых напряжений. Так как системы стабилизации напряжений на нагрузке первого канала стабилизации напряжения и на датчике напряжения «и» канала стабилизации напряжения являются статическими системами регулирования, то линейная комбинация двух стабилизируемых напряжений может представить собой астатическую систему стабилизации напряжения, в которой статическая ошибка регулирования равна нулю.

Из теории автоматического регулирования известно, что условие отсутствия статической ошибки регулирования записывается в следующем виде:

25 рэ@ уосд — Kpsi Kyoci y (1)

Дп где Кр„, Кр, — коэффициенты передачи регулирующего элемента соответственно первого и «и» каналов стабилизации напряжения;

Куос,, К„„— коэффициенты передачи усилителя обратной связи соответственно первого и «и» каналов стабилизации напряжения;

К„, К„„— коэффициенты передачи датчика напряжения соответственно первого. и «и» каналов стабилизации напряжения.

Устанавливая коэффициент усиления усилителя обратной связи «и» канала стабилизации напряжения с помощью резистивного регулятора 19 коэффициента усиления в соответствии с выражением (1), устраняется статическая ошибка регулирования во всех каналах стабилизации напряжения, кроме первого.

Приведенная схема стабилизированного источника питания имеет высокую надежность, так как все регулирующие элементы усилителя обратной связи и источник опорного напряжения находится под «земляным» потенциалом. В предложенной схеме отсутствуют ограничения на количество каналов стабилизации напряжения и на величину выходного напряжения каждого канала стабилизации напряжения.

Также следует заметить, что, так как усилители обратной связи находятся под одинаковым потенциалом, они имеют один общий источник питания (не показан), что в целом упрощает схему стабилизированного источника питания.

Таким образом, использование предлага. емой схемы стабилизированного источника питания позволит; строить прецезионные каналы стабилизации напряжения относительно простыми средствами, повысить надежность устройства питания, упростить конструкцию за счет того, что активные элементы всех каналов стабилизации напряжения находятся под одним потенциалом, уменьшить габариты источника питания за счет того, что активные элементы всех каналов стабилизации напряжения могут быть выполнены как единый узел по интегральной или гибридной технологии, упростить регулировку стабилизированного источника питания, так как элементы регулировки находятся под «земляным» потенциалом.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питания, содержащий входной преобразователь напряжения, к которому подключены основной канал с источником опорного напряжения и дополнительные каналы стабилизации напряжения, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных регулирующего элемента, выходного преобразователя напряжения и датчика напряжения, один из входов которого заземлен, управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом усилителя обратной связи, выводы для подключения нагрузки основного канала стабилизации напряжения подключены к его выходному преобразователю напряжения и заземлены, выводы для подключения нагрузки дополнительных каналов подключены между выходными преобразователями своего и основного каналов, отл и ч а ющий ся тем, что, с целью уменьшения статической ошибки регулирования выходного напряжения, повышения надежности и выходного напряжения для нагрузок дополнительных каналов, входы датчиков напряжения подключены к выходам преобразователей своих каналов, выход датчика напряжения первого канала подключен к неинвертирующему входу первого усилителя обратной связи, инвертирующий вход которого подключен к источнику опорного напряжения, выходы датчиков напряжения дополнительных каналов подключены к инвертирующим входам своих усилителей обратной связи с регулируемым коэффициентом усиления, а неинвертирующие входы усилителей обратной связи всех каналов соединены между собой.

794621

Составитель А. Стрелкин

Редактор T. Загребельная Техред А. Камышникова

Корректоры: О. Гусева и О. Силуянова

Заказ 524/19 Изд. № 163 Тираж 995 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, и р. Сапунова, 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 52 — 11736, кл. 58Н1, 1977.

2. Патент Франции, № 2258548, кл. G 05F

1/64, 1975.

3. Справочник по полупроводниковой электронике. Под ред. С. Я. Шаца. М., «Машиностроение», 1975, с. 376 — 378,