Стабилизированный источник постоянного тока

 

1, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИбТОЧ НИК ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий последовательно соединенные ключевой и линейный стабилизаторы., причем ключевой стабилизатор состоит из последовательно соединенных управляемого выпрямителя с фильтром, : один из выходов которого соединен с первой выходной клеммой источника, другой выход ключевого стабилиза1тора сое/щнен с входом блока управления управляемого выпрямителя, выход которого соединен с управля1ощим входрм управляемого выпрямитёля, и с входом линейного стабилизатора, сое тоящеГо из регулирующего элемента, выход которого соединен с общей шиной, усилителя постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента датчика тока, включенного между второй выходной клеммой и общей шиной, к которой подключен один из выводов источника опорного напряжения, отличаю:щ и и с я тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций, повышения стабильности тока в нагрузке и повышения устойчивости, в линейный стабилизатор введены делитель, подключенный между первой выходной клеммой источника и общей шиной, суммирующий интегратор, первый вход которого соединен соответственно с второй выходной клеммой, а второй вход - с источником опорного напряжения, причем первый и второй входы усилителя постоянного тока соединены соответст венно свыходом делителя и выходом суммирующего интегратора. (/ 2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения его надежности путем защиты регулирующего элемента от пере§ грузки по мощности, в него введен блок защиты, состоящий из двух электронных коммутаторов, компаратора и дополнительного источника опорного напряжения, причем электрон4 кые коммутаторы включены соответственно в цепи, соединяющие вторую 4: выходную клемму с первьм входом О СО суммирукмцего интегратора и источник опорного напряжения с вторьм входом 00 суммирующего интегратора, причем :управлякицие входы коммутаторов соединены с выходом указанного компаратора , входы которого соединены с выходом ключевого стабилизатора ис дополнительным источником Опорного напряжения.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Е <111

1151> С 05 F 1/569

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЙРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ CBHPKTEllhOTSY (21) 3655750/24-07 . (22) 21. 10.83 (46) 07.03.85. Бюл. 11 9 ((72) В.Л.. Цукерман и Я.А. Олех (71) Центральное конструкторское бюро с опытным производством

АН Белорусской CCP (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) 1. Дольрацкий О.А. и др.

Электропитание устройств связи.

Учебник для вузов. М., "Радио и связь", 1981, с. 196.

2. Авторское свидетельство СССР

В 796817, кл. G 05 F 1/56, 1978. (54) (57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧ

НИК ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий последовательно соединенные ключевой и линейный стабилизаторы, причем ключевой стабилизатор состоит .:из последовательно соединенных управ" ляемого выпрямителя с фильтром, один из выходов которого соединен с первой выходной клеммой источника, другой выход ключевого стабилизатора: соединен с входом блока управления управляемого выпрямителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого выпрямителя, и с.. входом линейного стабилизатора, сос тоящего из регулирующего элемента, выход которого соединен с общей шиной, усилителя постоянного тока, выход которого подключен к управляющему ,входу регулирующего элемента датчика тока, включенного между второй выходной клеммой и общей шиной, к которой подключен один иэ выводов источника. опорного напряжения, о т л и ч а ю—

:шийся тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций, повышения стабильности тока в нагрузке и повышения устойчивости, в линейный стабилизатор введены делитель, подключенный между первой выходной клеммой источника и общей шиной, суммирующий интегратор, первый вход которого соединен соответственно с второй выходкой клеммой, а второй вход — с ис.точником опорного напряжения, причем первый и второй входы усилителя пос» тоянного тока соединены соответстO, венно с- выходом делителя и выходом Е суммирующего интегратора.

2. Источник .по п.1, о т л и — gP ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его надежности путем защи" ты регулирующего элемента от перегрузки по мощности, в него введен блок защиты, состоящий из двух электронных коммутаторов, компаратора и .дополнительного источника .опорного напряжения, причем электрон;:иые коммутаторы включены соответственно в цепи, соединяющие вторую

;выходную клемму с первьик входом суммирующего интегратора и источник опорного напряжения с вторыми входом суммирующего интегратора, причем управляющие входы коммутаторов соединены с выходом указанного компара- р тора, входы которого соединены с выходом ключевого стабилизатора и с дополнительным источником опорного напряжения.

3 1144

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания, например, для питания мощных высокоточных электромагнитов.

Известен компенсационный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно с нагрузкой, управляющий вход которого соединен с выходом fa усилителя постоянного тока, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, .а второй вход — с точкой соединения датчика тока и нагрузки Ц .

Недостатком этого устройства является высокий уровень пульсаций и низкая стабильность тока в нагрузке, а также зависимость уровня пульсаций тока от сопротивления.нагруз- щ ки, так,как нагрузка входит в цепь отрицательной обратной связи стабилизатора, кроме того, недостатком уст" ройства является его неустойчивая работа на нагрузху индуктивного ха- 25 рактера из-за вносимого фазового сдвига в цепь обратной связи.

098 же блока управления через инвертирующий узел Pj .

Недостатком известного устройст" ва является высокий уровень пульсаций тока в нагрузке и повышения их уровня прн увеличении тока нагрузки из-за малого коэффициента передачи делителя в цепи обратной связи, состоящего из последовательно включенных датчика тока и сопротивления нагрузки, причем сигнал снимается с датчика тока. Увеличение коэффициента усиления усилителя постоянного тока в цепи обратной связи может привести к неустойчивой работе стабилизатора. Также трудно обеспечить устойчивук работу на нагрузку ин,дуктивного характера из-за вносимого фазового сдвига.

Кроме того устройству характерно большое увеличение рассеиваемой мощности на регулирующем элементе линейного стабилизатора при резком уменьшении тока в нагрузке. В этом . случае недостаточно высокое быстродействие импульсного стабилизатора не позволяет быстро снизить напряНаиболее близким к предложенному по технической сущности является

30 комбинированный источник постоянного напряжения, содержащий импульсный и линейный стабилизаторы,. регулирующие элементы которых соединены последовательно между. собой и включены между входным и выходным выводами, блок управления линейного стабилизатора, входами соединенными с выходньпщ выводами,. а выходом — с управляющим входом регулирующего элемента линейного стабилизатора, блок управления импульсного стабилизатора, выходом соединенный с управляющим входом своего регулирующего элемента, а входом через узел формирования сигнала обратной связи- . 45 с силовой целью регулирующего элемента линейного стабилизатора, причем узел формирования сигнала обратной связи выполнен в виде диодных пиковых детекторов с открытым и saкрытым входами соответственно, вход каждого из которых служит входом узла формирования сигнала обратной связи, выход одного из указанных детекторов соединен с входом блока 55 управлечия импульсного стабилизатора непосредственно, а выход другого детектора соединен с входом того жение на входе линейного стабилизатора, в то время как быстродействие— линейного стабилизатора достаточно высокое, чтобы быстро установить заданный ток в нагрузке. При этом разность напряжений на выходе импульсного стабилизатора и на нагрузке падает на регулирующем элементе линейного стабилизатора, что приводит . к резкому повышению рассеиваемой на нем мощности и, как правило, к выходу из строя последнего.

Цель изобретения - уменьшение уровня пульсаций тока в нагрузке, повышение стабильности тока в нагрузке и устойчивости .повышение надежности устройства путем защиты реализующего элемента ат перегрузки по мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник постоянного тока, содержащий последовательно соединенные ключевой и линейный стабилизаторы, причем ключевой стабилизатор состоит из последовательно соединенных управляемого выпрямителя с фильтром, один из выходов которого соединен с первой выходной клеммой источника, другой выход ключевого стабилизатора

3, 11 соединен с входом блока управления управляемого выпрямителя, выход которого соединен с управляющим входом управляемого выпрямителя, и с .входом линейного стабилизатора, состоящего из регулирующего элемента, выход которого соединен с общей шиной, усилителя постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, датчика тока, включенного между второй выходной клеммой и общей шиной., к которой подключен .один из выводов источника опорного напряжения, введены делитель, подключенный между первой выходной клеммой источника и общей шиной, суммирующий интегратор, первый вход которого соединен соответственно с второй. выходной клеммой, а второй вход — с источником опорного. напряжения, причем первый и второй входы усилителя постоянного тока соединены соответственно с выходом делителя и выходом суммирующего интегратора.

Для повышения надежности устройства введен блок защиты, состоящий из двух электронных коммутаторов, компаратора и дополнительного источника опорного напряжения, причем электронные коммутаторы включены соответственно в цепи, соединяющие вторую выходную клемму с первым входом суммирующего интегратора.й источник опорного напряжения с вторым входом суммирующего интегратора, причем управляющие входы коммутаторов соединены с выходом указанного компаратора, входы которого соединены с выходом ключевого стабилизато;ра и с дополнительным источником

I опорного напряжения.

На чертеже приведена функциональная структурная схема стабилизированного источника постоянного тока.

Устройство содержит ключевой стабилизатор 1, состоящий из управляемого выпрямителя 2, блока 3 управ.ления управляемым выпрямителем, фильтра 4, линейный стабилизатор 5,,состоящий из регулирующего элемента 6, усилителя 7 постоянного тока, делителя 8 из резисторов 9 и 10, суммирующего интегратора 11, датчика 12 тока, источника 13 опорного напряжения, схему l4 защиты, состоя- щую из электронных коммутаторов 15 и 16, компаратора 17, источника 18

44098 4 опорного напряжения и выходные клеммы 19 и 20. Управляемый выпрямитель 2 и фильтр 4 соединены последовательно. Один из выходов фильтра

4 соединен с выходной клеммой 19 устройства, а другой выход является, выходом ключевого стабилизатора 1.

Вход блока 3 управления управляемым выпрямителем соединен с выходом ключевого стабилизатора 1, а выход— с управляющим входом управляемогь выпрямителя 2;,Выход ключевого стабилизатора соединен с силовым входом регулирующего элемента 6, линейного стабилизатора 5, выход регулирующего элемента 6 соединен с общей шиной, а управляющий вход соединен с выходом усилителя 7 постоянного тока.. Один вход усилителя 7 постоянного тока соединен с выходом делителя 8, а другой вход с выходом суммирующего интегратора 11.. Делитель 8 подключен между

1 выходной клеммой 19.устройства и

1 общей шиной. Один вход суммирующего интегратора 11 через электронный. коммутатор. 15 подключен.к источ)п ку

13 опорного напряжения, а другой вход — через электронный коммутатор . !

6 к точке соединения выходной клеммы 20 и датчика 12 тока, второй выход датчика тока соединен с общей шиной. Управлякщие входы электронных коммутаторов 15 и 16 соединены с выходом компапатора 17, один. вход которого соединен с выходом ключе-: вого стабилизатора 1, а другой вход с источником 18 опорного напряжения.

Стабилизированный источник постоянного тока работает. следующим

40 образом .

Ключевой стабилизатор 1 поддер:живает на регулирующем элементе 6

;линейного стабилизатора заданное на пряжение. . Регулирующий элемент 6 совместно с усилителем 7 постоянного тока и делителем 8 сглаживает на выходе устройства пульсации напряжения и стабилизирует напряжение на нагрузке, которое пропорционально.напряжению на втором входе усилителя 7 постоянного тока. Это на-. пряжение является выходным напряжекием суммирующего интегратора 11, SS которое, в свою очередь, зависит от тока, протекающего в датчике 12 тока, а следовательно, и в нагрузке, а также от величины напряжения на

1 !44098 выходе источника l3 опорного напряжения °

Устройство отрабатывает заданный ток в нагрузке до тех пор, пока напряжение. в точке суммирования. 5 интегратора не станет равным нулю, и поддерживает этот ток неизменным за счет отрицательной обратной свяэй по току..Величина тока в нагрузке регулируется изменением величины напряжения источника 13 опорного напряжения. При резком уменьшении. величи«

: ны этого напряжения для уменьшения, тока в нагрузке закрывается регулирующий элемент 6., и как только напря- 15 жение на регулирующем элементе достигает величины, равной напряжению источника 18 опорного напряжения, срабатывает компаратор 17 и закрывает электронные коммутаторы 15 и 1&. 20

При этом емкость в суммирующем интеграторе прекращает перезаряд, и суммирующий интегратор 1! переходит в режим .хранения. Как тольйо фильтр

4 разрядится таюс, что напряжение на И регулирующем элементе станет меньше напряжения источника 18 опорного напряжения, компаратор 17 вернется в исходное состояние электронные коммутаторы 13 и 16 открываются, и ;щ емкость суммирующего интегратора !1 снова перезаряжается, а регулирующий элемент 6 увеличивает свое сопротивление. Если напряжение на регулирующем элементе 6 снова превышает вели-. чину напряжения источника 18 опорного напряжения, то срабатывает компаратор 7 и повторяется описанный процесс. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в нагрузке не установится заданный ток..Так происходит защита регулирующего .элемента от перегрузки по мощности в процессе регулирования тока .в нагрузке при сохранении максимально возможного быстродействия устройства..

Введение различных цепей для сглаживания пульсаций напряжения на нагрузке и. для стабилизации среднего значения тока позволяет поддерживать уровень пульсаций тока независимым от сопротивления нагрузки. Использование суммирующего интегратора позволяет вывести делитель из цепи обратной связи для стабилизации средней величины тока в нагрузке, что в несколько раз увеличивает коэффициент его передачи. Следовательно, соответственно уменьшается уровень пульсаций на нагрузке.

Введение в устройство компаратора с источником опорного напряжения и электронных коммутатЬров, защищает регулирующий элемент от перегрузки по мощности в процессе регулирований тока в нагрузке с сохранением макси малько возможного быстродействия устройства.

1144098

NIHNIH Salas 905I39i Тира» 863 - Подписное

Фнпиаа ППВ яами е, г» уагщищетл Лроектвав 4