Многоканальный стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится к области стабилизированных источников питания. Целью изобретения является повышение эффективности стабилизации напряжения на выходе каналов за счет учета потребления нагрузок в данный момент времени путем адаптивного слежения за выходными напряжениями. Цель достигается тем, что в процессе работы многоканального стабилизированного источника питания основные стабилизированные импульсы могут выводиться на том канале, где требуется большая эффективность стабилизации. В остальные каналы будут вводиться зеркальные импульсы, повторяющие длительность последних основных импульсов. Но как только в оперативно-запоминающем устройстве 19 будет записано две и более единиц или не записано ни одной единицы, блок 23 вьщеления одиночного импульса не сформирует импульса. Триггер 27 зшравления останется в низком нулевом уровне. Сдвиговый регистр 7 перейдет на режим кольцевого распределения, начи ная со следзпощего канала. Таким образом источник сам определяет эффективность стабилизации канала в данный момент времени как за счет недоиспользованной эффективности других каналов , так и за счет вообще не использованных каналов. 1 з.п.ф-лы. 3 ил. 3 3 а (О ю со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1233128 (g1) 4 G 05 F 1/577

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, :

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3? 48661/24 — 07 (22) 01. 06. 84 (46) 23.05.86. Бюл. Р- 19 (7 1) Курский завод "Счетмаш" (72) А.Ф.Рыбочкин и Е.В.Шустерман (53) 621 . 3 1 6. 722. 1(088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 736067, кл. G 05 F 1/56, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф j030778. кл. G 05 F 1/56, 1980. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫИ СТАБИЛИЗИРОВАН—

НЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к области стабилизированных источников питания.

Целью изобретения является повышение эффективности стабилизации напряжения на выходе каналов за счет учета потребления нагрузок в данный момент времени путем адаптивного слежения за выходными напряжениями. Цель достигается тем, что в процессе работы многоканального стабилизированного источника питания основные стабилизированные импульсы могут выводиться на том канале, где требуется большая эффективность стабилизации. В остальные каналы будут вводиться зеркальные импульсы, повторяющие длительность последних основных импульсов.

Но как только в оперативно-запоминающем устройстве 19 будет записано две и более "единиц" или не записано ни одной "единицы", блок 23 выделения одиночного импульса не сформирует импульса; Триггер 27 управления останется в низком "нулевом" уровне.

Сдвиговый регистр 7 перейдет на режим кольцевого распределения, качи- Ж няя со следующего канала. Таким образом источник сам определяет эффектив- МФ ность стабилизации канала в данный ( момент времени как за счет недоиспользованной эффективности других кана- Я лов, так и эа счет вообще не использованных каналов. 1 з.п.ф-лы. 3 ил.

3 12ЗЗ первый опрос, 4о, 4 зерк., 4 зерк. второй опрос), для второго и третьего каналов соответственно (график 62 и 63, фиг. 3).

Если инвертор 4 нестабилизирован— ный, с его выходов в высокочастотный трансформаТор 8 посчупают импульсы энергии, соответствующие длительности импульсов задающего генератора инверсии (график 58, фиг. 3). Дли- î тельность зеркальных импульсов энергии каждого канала на выходах вторичных управляемых выпрямителей 9 соответствует длительности управляющих зеркальных импульсов. Стабилиза-. ция осуществляется только вторичными управляемыми выпрямителями.

Когда инвертор 4 стабилизированный, с его выходов в высокочастотный трансформатор 8 поступают импульсы 20 энергии (график 60, фиг. 3). В этом случае длительность зеркальных импульсов энергии каждого канала на выходах вторичных управляемых выпрямителей 9 может не соответствовать 25 длительности управляющих зеркальных импульсов.

Источник питания работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение сети на выходе низкочастотного выпрямителя 1 отсутствует, задающий генератор инвертора 4 не генерирует, на выходе широтно-импульсного модулятора 5 отсутствуют импульсы на вторичЭ .35 ных обмотках высокочастотного трансформатора 8 отсутствует напряжение, на выходах вторичных управляемых выпрямителей 9, на накопительных элементах 10 и в нагрузке 11 отсутствует

40 напряжение. Блок 12 зеркальных импульсов, сдвиговый регистр 7, триггер

27 управления,ОЗУ 19, счетчик 17 подсчета количества каналов, пять эле-.. ментов И 16, 24 — 26 и 30, элемент

НЕ 15, два блока 2 и 29 коммутирующих элементов, блок 23 вьщеления одиночного импульса обесточены, триг-. гер 32, определяющий число импульсов обесточен. Генератор 13 импульсов, 50 высокочастотный генератор 14 опроса не генерируют.

При включении напряжения сети на выходе низкочастотного выпрямителя 1 появляется выпрямленное напряжение, 55 которое поступает на вход инвертора4.

Задающий генератор инвертора 4 начинает генерировать. Импульсы (график

128 4

58, фиг. 3) поступают с задающего генератора инвертора 4 в широтно-импульсный модулятор (ИИИ) 5, производя его синхронизацию и одновременно обеспечивают питание ШШ 5. Питание всех остальных микросхем обеспечивается инвертором 4. Импульсы с зада— ющего генератора инвертора 4 поступают в блок 31 начальной установки, который вырабатывает сигнал начальной установки. По сигналу начальной установки устанавливается в нулевое со1 стояние сдвиговый регистр 7, счетчик

17 подсчета количества каналов, блок

12 зеркальных импульсов. В исходное состояние устанавливается блок 23 вьщеления одиночного импульса. Триггер 27 управления по начальной установке устанавливается в "единичное" состояние. Триггеры 21 и 22 ОЗУ 19 по начальной установке устанавливаются в "нулевое" состояние, а триггер 20— в "единичное". Триггер 32, определяющий число импульсов, устанавливается в "единичное состояние.

В момент включения на выходе ШИМ 5 импульсы имеют максимальную длительность. Эти импульсы имеют длительность (график 65, фиг. 3) несколько меньше длительности импульса (график

58, фиг. 3), задающего генератора инвертора 4. Это необходимо для органиэации паузы 3-5 мкс для исключения сквозных таков на силовых коммутирующих элементах инвертора 4. Такая максимальная длительность импульсов (график 65, фиг. 3) с паузой 3-5 мкс может возникать на выходе ШИИ 5 в случае, когда U„,, поступающее на управляющий вход ШИИ 5, меньше U, С выходов инвертора 4 /график 68, фиг. 3) с частотой Г„ импульсы поступают через высокочастотный трансформатор 8 на входы блока 9 вторичных управляемых выпрямителей. С выхода

ШИИ 5 через блок 6 вьщеления фронта импульса поступают импульсы на такти" рующий вход 39 сдвигового регистра 7 на входе 40 управления которого при-, сутствует "единичный" уровень, установленный по начальной установке. С приходом первого переднего фронта импульса, после выработки сигнала начальной установки с выходов ОЗУ 19 происходит запись кода. На выходных шинах 42 — 44 сдвигового регистра. 7 устанавливается код. На первой выходной шине 42 устанавливается высокий "единичный" уровень, а на ос1233128 тальных выходных шинах 43 и 44 — низкий "нулевой" уровень.

Одновременно с записью кода в сдвиговый регистр 7 на первый вход 33 блока 12 зеркальных импульсов поступает "единичный" импульс с выхода

UlHN 5, так при наличии высокого "единичного" уровня на первом канальном входе 35 блока 12 зеркальных импуль- 1О сов на выходной шине 45 воспроизводится остабилизированный импульс напряжения 1о (график 61, фиг. 3), который поступает на управляемый выпрямитель 9 первого канала. На первом 15 управляющем входе блока 2 коммутирующих элементов появляется "единичный" уровень, что обеспечивает коммутацию обратной связи первого канала. Напряжение с выхода первого канала посту- 20 пает через коммутирующий элемент блока 2 коммутирующих элементов на управляющий вход ШИМ 5. Остальные каналы закрыты низкими "нулевыми" уровнями. Между импульсами стабилизации 25 имеется пауза низкого "нулевого" уровня. Как только первый импульс стабилизации высокого "единичного" уровня (график 60, фиг. 3) заканчивается, на выходе элемента НЕ 15 форми- 30 руется высокий "единичный" импульс паузы (график бб, Фиг. 3), который поступает на С-вход Р-триггера 32, устанавливая на его инверсном выходе высокий "единичный" уровень. Пятый элемент И 16 обеспечивает прохождение импульсов с высокочастотного генератора 14 опроса на вход счетчика 17 подсчета количества каналов.

Частота генератора 14 выбирается, 40 исходя из того, чтобы за время паузы

3-5 мкс просчитать все каналы источника питания один раз (график 67, фиг. 3) Как только произведет подсчет

45 счетчик 17 с помощью четвертого элемента И 30, триггера 32 становится в исходное "нулевое" состояние, ожидая новую паузу. С выходов счетчика 17 двоичный код поступает на входы дешифратора 18, с первого выхода де50 шифратора низкий "нулевой" импульс устанавливает триггеры 20 — 22 ОЗУ

19 в низкие "нулевые" уровни, а положительный перепад этого импульса поступает на С-вход триггера 27 управления, также устанавливая его в низкий "нулевой" уровень. В начальный момент времени (время переходного процесса) двухпороговый компаратор

28 установлен в высокий "единичный" уровень. Управляющее напряжение на вход компаратора 28 поступает с выхода второго блока 29 коммутирующих элементов. Импульсные сигналы управления низкого уровня поступают на второй блок 29 коммутирующих элементов с второго, третьего и четвертого выходов дешифратора 18. Выходное напряжение компаратора 28 стробируется. ОЗУ 19 записывает высокие "единичные уровни. С приходом второго тактирующего импульса стабилизации одновременно на тактирующий вход 38 сдвигового регистра 7 и на первый вход 33 блока 12 зеркальных импульсов (a на выходе 40 управления сдвигового регистра 7 установлен низкий

" нулевой уровень) высокий "единичный" уровень с выходной шины 42 сдвигового регистра 7 переходит на выходную шину 43. Соответственно на выходной шине 46 блока 12 зеркальных импульсов формируется основной импульс стабилизации высокого "единичного" уровня 2о (график 62, фиг.3), а на первой выходной шине 45 воспроизводится первый зеркальнык импульс

1 зерк. (график 61, фиг. 3).

Во время переходного процесса сдвиговый регистр 7 работает как кольцевой распределитель. Как только на выходе двухпорогового компаратора 28 начинают попеременно появляться низкие "нуЛевые" уровни и высокие

"единичные" уровни, наступает установившийся режим работы блока питания.

Блок 23 выделения одиночного импульса предназначен для формирования одиночного импульса и работает следующим образом.

В момент включения питания с приходом сигнала начальной установки через элемент И 51 осуществляется установка счетчика 50 в исходное состояние. По первому разряду устанавливается низкий "нулевой" уровень, а на втором и третьем разрядах высокие

"единичные" уровни. Если на второй вход 55 блока выделения одиночного имт1 льса приходит один импульс с выхода двухпорогового компаратора 28 эа время опроса всех каналов, то .по последнему сигналу "нулевой" полярности, поступившему со старшего разряда счетчика 17 подсчета количества

7 1233 каналов на первый вход 54 блока 23 выделения одиночного импульса с выхода 56, формируется одиночный импульс

"нулевой" полярности. Если на второй вход 55 блока выделения одиночного импульса приходит два и более импульсов или не приходит ни одного, то блок 23 выделения одиночного импульса не формирует импульса. Наличие одного "единичного" импульса на вы- 0 ходе компаратора 28 за время опроса в паузе сигнализирует о недостаточ— ной стабилизации канала напряжения в данный момент времени. За время опроса в ОЗУ 19 записывается по од.— ному из выходных разрядов высокий

"единичный" уровень. Триггер 27 управления устанавливается высокий

"единичный уровень. С приходом очередного импульса стабилизации на так- 2п тирующий вход 38 сдвигового регистра

7 происходит запись кода с ОЗУ 19 °

В зависимости от того, на каком из разрядов ОЗУ 19 появляется высокий единичный уровень, это и определяет25 на выходе блока 12 зеркальных импульсов основной стабилизированный импульс, а в остальных каналах имеются зеркальные импульсы.

В процессе работы такого блока пи-ЗО тания основные стабилизированные импульсы стабилизации могут выводиться на том канале, где требуется большая эффективность стабилизации, а в остальные канальные выходы блока зер35 кальных импульсов выводятся зеркальные импульсы, повторяя длительность последних основных импульсов. Но как только в ОЗУ 19 записано две и более

"единиц" или не записано ни одной

"единицы", блок 23 выделения одиноч.ного импульса не формирует импульс, триггера 27 управления остается в низком "нулевом" уровне. Сдвиговый

Регистр 7 переходит на Режим копьце- 4> ваго распределения, начиная со следующего канала.

Таким образом, многоканальный стабилизированный источник питания сам определяет эффективность стаби- 50 лизации канала в данный момент времени, как за счет недоиспользованной эффективности других каналов, так и за счет вообще не используемых каналов. Зеркальные импульсы стабилиза- 5S ции являются дежурными. Соотношение зеркальных и основных импульсов стабилизации определяет схема блока пи128 тания, что ведет к повышению эффективности стабилизации, снижению импульсных выбросов в каналах источника питания, Блок питания может быть использован с динамичными нагрузками.

Формула и зо брет ения

1. Многоканальный стабилизированный источник питания, содержащий низкочастотный выпрямитель, входом соединенный с входными клеммами, выхо— дом — с входом инвертора с широтноимпульсным модулятором, выход инвертора подсоединен к первичной обмотке высокочастотного трансформатора с вторичными обмотками по числу кана— лов, подключаемыми через блок вторичных управляемых выпрямителей к соответствующим входам блока накопительных элементов, выходы которых подсоединены к соответствующим выходным клеммам и через первый блок коммутирующих элементов — к управляющему входу широтно-импульсного модулятора, импульсный вход которого соединен с импульсным выходом инвертора и входом блока начальной установки, выход широтно-импульсного модулятора подсоединен к блоку выделения фронта импульса и первому входу блока формирования зеркальных импульсов, управляющие входы первого блока коммутирующих элементов соединены с канальными входами блока формирования зеркальных импульсов, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам блока управляемых выпрямителей, генератор импульсов, выхо-. дом подсоединенный к второму входу блока формирования зеркальных импульсов, блок начальной установки; выходом соединенный с входом начальной .установки блока формирования зеркальных импульсов, отличающий— с я тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации напряжений на выходе каналов за счет учета потребления нагрузок в данный момент времени путем адаптивного слежения за выходными напряжениями, в него введены высокочастотный генератор опроса, сдвиговый регистр, оперативно-запоминающее устройство, второй блок коммутирующих элементов, двухпороговый компаратор, триггер управления, счетчик подсчета количества каналов, блок выделения одиночного импульса, дешифI ратор, пять элементов И, элемент НЕ, 9 12 триггер, определяющий количество импульсов q тактовый вход сдви онаго регистра соединен с выходом блока

С4 выделения фронта импульса, выходы сдвигового регистра подключены к канальным входам блока формирования зеркальных импульсов и к управляющим входам первого блока коммутирующих элементов., вь.ход старше":î разряда сдвкговога регистра соединен с входам ввода последовательнагo KopG сдвкгового регистра„ вход управления работой сдвигового регистра соединен с выходом т- иггера управления, установо™ный Б-вход триггера управления соединен с выходом первого элемента

И,, a D — вход триггера заземлен, пер— вый вход первого элемента И с.оединен с выходом блока выделения одиночного импульса, первый вход которого подключен к первому входу червертого элемента И и выходу старшего разряда счетчика подсчета количества каналов, выходы счетчика подсчета количества каналов подключены к ьхадам дешкфратора,, выходы которого соединены с тактирующими входами триггеров оперативно-запоминающего устройства и триггеров управления, установочные Е-входы триггеров оперативно-запоминающего устройства, кроке первого., соединены с выходами второго и третьего элементов И, первые входы которых соединены с установочными К-входами первого триггера оперативно-запоминающего устройства и подсоединены к первому выходу дешифратора, вторые входы первого,, второ-о. третьего, четвертого элементов И, ьходы начальной установI ки регистра и блока выделения одиночного импульса соединены с выходом блока начальной установки, выходы оперативно-запоминающего устройства соединены с соответствующими входами записи параллельного кода сдвигоного регистра, второй вход блока выделения одиночного импульса и D-вхо— ды триггеров оперативно-запоминающе— го устройства объединены и подключены к выходу двухпорогового компаратора„ управляющий вход которого с.оеди33128 н ен с выходом второго блока коммутирующих элементов,, входы второго блока каммутирукицкх элементов соединены с входами первого блока коммутирующих элементов, управляющие входы второго блока коммутирующих элементов соединены с вторым, третьим и четвертьп вьгходами дешифратора, стробирующик вход двухпорогавог0 компаратора со-!

0 единег с выходом пятого элемента И и с тактовым входом счетчика подсчета количества каналов, первыи вход пятого элемейта И соединен с вьгходом высокочастотного генератора опроса, второй .вход пятого элемента И подключен к инверсному выходу D- триггера определения количества импульс.ов, D-.âõîä которого заземлен, а. устано— вочный S.-вход соединен с выходом четвертого элемента И и с входом начальной установки счетчика подсчета количества каналов, тактирующий

С-вход В-триггера определения количества кмпульсов подключен к выходу

2g элемента НЕ, вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора..

2. Источник гитания по п. 1 о т— л к ч а ю шийся тем, что блок выделения одиночного импульса содержит два элемента И, элемент НЕ, элемент И-НЕ„ элемент задержки, счетчик, установочный вход счетчика. соединен с выходом одного элемента И, первый

35 вход которого подключен к входу начальнсй установки блока, второй вход этого элемента И соединен с выходом элемента задержки, вход элемента за40 держкк подключен к входу элемента НЕ и к первому входу блока, выход элемента HE соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к первому разряду счетчика, выход элемента И-HE соединен с выходом блока, третий разряд счетчика подключен к первому входу другого элемент а И, второк вход которого соединен с вторым входом блока, вы50 ход другого элемента И соединен со счетным входом счетчика.

1233128 и) Составитель В.Ищенко

Техред В.Кадар

Корректор А. Тяско

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 2769/49

Подписное

Тираж 836

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