Система вторичного электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности работы. Система состоит из параллельно включенных стабилизирующих источников 2 1-2 3 напряжения постоянного тока. В каждый из стабилизирующих источников входя регулирующий орган 3, датчик 4 тока, измерительно-усилительный узел 5, узел 15 управления, вспомогательный операционный усилитель 18, источник 19 опорного напряжения и резисторный делитель 20, 21 напряжения, времязадающее RC-звено 22, 23, разделительный диод 24, шунтирующий диод 25. Распределение и выравнивание тока через нагрузку 1 между N стабилизирующими источниками осуществляется тем, что при увеличении тока нагрузки N-1 стабилизирующих источников поочередно переходят в режим стабилизации тока, а стабилизация выходного напряжения системы обеспечивается за счет остальных стабилизирующих источников, работающих в режиме стабилизации напряжения. При перегрузке системы по току все стабилизирующие источники переходят в режим стабилизации тока, и через время, определяемое конденсатором 23 временной задержки, регулирующие органы 3 всех стабилизирующих источников закрываются, схема "опрокидывается", выходное напряжение и ток нагрузки системы становятся равными нулю. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g G 05 F 1/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГХНТ СССР (21) 4480730/24-07 (22) 07 ° 09.88 (46) 07.07.90. Бюл. Р 25 (72) Ю.Н.Шуваев (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 547751, кл. G 05 Г 1/613, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 1291951, кл. С 05 F 1/59, 1985. (54) СЯСТЕИА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания ра„„SU„„157 898 А1

2 диоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — упрощение и повышение надежности работы. Система состоит из параллельно включенных стабилизирующих источников 2>-2 „напряжения постоянного тока, В каждый из стабилизирующих источников входят регулирующий орган 3, датчик 4 тока, иэмерительно-. усилительньй узел 5, узел

15 управления, вспомогательный операционный усилитель 18, источник 19 опорного Hапряжения и резисторный делитель 20, 21 ;åíèÿ, времязадающее RC-звено 22, 23, разделительный диод 24, шунтируюший диод 25.

1576898

1О

Распределение и выравнивание тока через нагрузку, 1 между И стабилизирующими источниками осуществляет я тем, что при увеличении тока нагрузки N-1 стабилизирующих источников поочередно переходят в режим стабилизации тока, а стабилизация выходно го напряжения системы обеспечивается за счет остальных стабилизирующих источников, работающих в режиме стабилиз ации напряжения. При перегрузке

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжения радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — упрощение и 20 повышение надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема системы вторичного электропитания. .Система содержит подключенные паралельно к нагрузке источники 2

2э напряжения постоянного тока. В каждйй из источников 2 — 2 входят реэ гулирующий орган 3, резисторный датчик 4 тока, измерительно-усилительный узел 5 с резисторами 6-9, резисторным делителем 10 напряжения,конденсатором 11,стабилитронами 12, 13 и операционным усилителем 14, узел 15 управления с задающим генератором 16 и широтно-импульсным модулятором 17, вспомогательный операционный усилитель t8 вспомогательный источник

19 опорного напряжения, вспомогательный делитель напряжения с резисторами 40

20 и 21, времязадающее RC-звено с резистором 22 и конденсатором 23, разделяющий диод 24, шунтирующий диод

25, токоограничивающие резисторы 26 и 27. На схеме отмечены также выводы 28.1-28,3 и 29.1-29.3 для подключения общего или индивидуального первичных источников питания, выводы

30.1-30.3 и 31.1-31.3 для подключения дополнительных источников питания, выводы 32 и 33 для подключения нагрузки 1. В каждом иэ стабилизирующих источников 2 — 2 напряжения по3 стоянного тока питающий вход регулирующего органа 3 соединен с вывсдами для подключения первичного источника

55 питания, например с выводами 28.1

29.1, а выход через резисторный датчик 4 тока — с выво,цами 32 и 33 для системы по току все стабилизирующие источники переходят в режим стабилизации тока и через время, определяемое конденсатором 23 временной задержки, регулирующие органы 3 всех стабилизирующих источников закрываются, схема опрокидывается,выходное напряжение и ток нагрузки системы становятся равными нулю. 1 з.п. ф лы 1 иле подключения нагрузки t . Выход узла

15 управления (выход широтно-импульсного модулятора 17) подключен к управляющему входу регулирующего органа

3, Вход иэмерительно-усилительного узла 5 соединен с выводами 32 и 33 для подключения нагрузки 1, а выход — с входом узла 15 управления (с сигнальным входом широтно-импульсного модулятора 17). Шунтирующий диод

25 включен между выходами иэмери- тельно-усилительного узла 5 и вспомогательного операционного усилителя

18 с шунтированием открывающего регулирующий орган 3 сигнала. Первый (неинвертирующий) вход вспомогательного операционного усилителя 18, запрещающий открытие шунтирующего диода 25, соединен с выходом вспомогательного источника 19 опорного напряжения а второй (инвертирующий) вход, разрешающий открытие шунтирующего диода 25, — с выходной цепью резисторного датчика 4 тока (через резистор 26). Вход вспомогательного резисторного делителя 20, 21 напряжения постоянного тока, а выход через последовательно включенные времязадающее RC-звено 22, 23 и разделительный диод 24 — к второму (инвертирующему) входу вспомогательного операционного усилителя 18. В каждом иэ стабилизирующих источников 2 — 2 з напряжения постоянного тока вспомогательный источник 19 опорного напряжения может быть выполнен в виде масштабирующего резисторого делителя напряжения,подключенного входом к соответствующим промежуточным выводам измерительно-усилительного узла 5 (к выводам стабилитрона 12).

Система работает следующим образом.

Выходное напряжение каждого иэ стабилизирующих источников, например

5 157689 источника 2,, поступает на вход измерительно-усилительного узла 5. Часть этого напряжения с нижнего плеча де— лителя 10 подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 14, осу— ществляющего операцию сравнения с опорным напряжением на стабилитроне

12. Сигнал рассогласования с выхода операционного усилителя 14 подается на выход измерительно-усилительного узла 5, т.е. к широтно-импульсному модулятору 17 узла 15 управления, куда подводятся также синхроимпульсы от за— дающего генератора 16.

С выхода широтно-импульсного модулятора 17 управляющие импульсы необходимой длительности поступают на управляющий вход регулирующего органа

3, который обеспечивает поддержание 20 вьгходного нагряжения стабилизируюшего источника на заданном уровне, Если ток нагрузки стабилизирующего источника меньше заданного максимального значения, напряжение на датчике 4 тока, т.е. на инвертирующем входе операционного усилителя 18,меньше опорного напряжения, подаваемого на его неинвертирующий вход с выхода источника 19.Сопротивление резисторов 20 и 21 вспомогательного резис-. торного делителя напряжения выбираются такой величины, чтобы при номинальном выходном напряжении стабилизирующего источника напряжение на аноде разделительного диода 24

35 было ниже, чем напряжение на его катоде. Поэтому в этом режиме диод 24 заперт и не влияет на состояние операционного усилителя 18. Вследствие этого операционный усилитель 18 находится в первом устойчивом состоянии, напряжение на его выходе имеет положительное значение относительно вывода 32. Шунтирующий диод 25 оказывается запертым напряжением обратной

45 полярности, и операционный усилитель

18 не влияет на работу стабилизирую— щего источника. Конденсатор 23 задержки при этом заряжен до Определен ного напряжения.

При увеличении тока нагрузки стабилизирующего источника напряжение на датчике 4 тока увеличивается, напряжение на выходе операционного усилителя 18 понижается и шунтирующий диод 25 открывается. Результирующее напряжение на сигнальном входе широтно-импульсного модулятора 17 понижается ширина управляющих импульсов на управляющем входе регулирующегo органа 3 соответствующим образом изменяется, и данный стабилизирующий источник переходит в режим стабилизации тока.

При работе всс х гтас1илизирующих источников 2 1 вЂ, з напряжения постоянного тока параллельно на общую нагрузку t выходное напряжение одного стабилизирующего источника, работающего в режиме стабилизации тока, поддерживается на уровне номинального значения за счет других стабилизирующих источникон. При работе стабилизирующего источника в режиме стабилизации тока отдельно от других стабилизирующих источников или при переходе всех стабилизирующих источников в режим стабилизации тока их выходное напряжение понижается.

При уменьшении выходного напряжения стабилизирующего источника напряжение на вспомогательном резисторном делителе 20, 21 напряжения и на его выходном выводе относительно вывода

32 повышается, конденсатор 23 временной задержки начинает заряжаться, напряжение на аноде разделительного диода 24 повышается и он открывается.

11апряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 18 повышается, тогда как напряжение на его неинвертирующем входе остается постоянным. Операционный усилитель 18 через время, определяемое времязадающим

V0-звеном 22, 23, переходит во второе устойчивое состояние, при котором напряжение на его выходе имеет минимальное отрицательное значение.

Вследствие этого шунтирующий диод

25 открывается, напряжение на сигнальном входе широтно-импульсного модулятора 17 уменьшается и ширина управляющих импульсов на выходе последнего уменьшается. Регулирующий орган 3 подзапирается, выходное напряжение стабилизирующего источника уменьшается и схема опрокидывается.

В этом режиме напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 18 выше, чем напряжение на его неинвертирующем входе, и операционный усилитель 1.8 находится во втором устойчивом состоянии, при котором напряжение на его выходе минимально и имеет отрицательное значение относительно вывода 32. Регулирующий

157 б898 орган 3 полностью закрыт, выходное напряжение и ток нагрузки стабилизирующего источника равны нулю.

Конденсатор 23 временной задержки служит для предотвращения опрокидыва5 ния схемы при включении стабилизирующего источника и при его кратковремейных перегрузках по току, Описанный алгоритм работы каждого из стабилизирующих источников 2 — 2

1 э наПряжения постоянного тока обеспечивает следующий алгоритм работы системы вторичного электропитания в цеJIoM IIpH ToKe нагрузки системы, ( шем заданного максимального значения любого стабилизирующего источника, этот ток распределяется произвольно между всеми стабилизирующими источниками, которые работают в режиме стабилизации напряжения и стабилиэиру Ьт выходное напряжение системы. В частном случае весь ток нагрузки обеспечивается одним стабилизирующим источником, 25

При увеличении тока нагрузки выше заданного максимального значения наиболее нагруженного стабипизирующего источника, имеющего наибольшую величину выходного напряжения при дан— ном токе нагрузки по сравнению с другиии стабилизирующими источниками, он переходит в режим стабилизации тока, а остальные стабилизирующие ис— точники продолжают работать в режиме стабилизации напряжения. При даль35 нейшем увеличении тока нагрузки сле-, дуЮщий стабилизирующий источник переходит в режим стабилизации тока, а остальные работают в режиме стабили- 4О зации напряжения и т.д.

При токе нагрузки, большем предельно допустимого тока нагрузки всей системы, все стабилизирующие источники переходят в режим стабилизации тока, выходное напряжение системы понижается и все стабилизирующие источники опрокидываются, Выходное напряжение и ток нагрузки системы становятся равными нулю. Для возврата

50 схемы в исходное состояние необходимо устранить неисправность, выключить, а затем повторно включить все стабилизирующие источники.

Предельно допустимый ток системы, являющийся током срабатывания эащи55 ты„ равен сумме максимальных токов всЕх стабилизирующих ис точников,входящих в систему.

Таким образом, в данной системе вторичного электропитания обеспечивается параллельная работа на общую нагрузку стабилизирующих источников напряжения постоянного тока беэ дополнительных выравнивающих элементов, а также защита элементов стабилизирующих источников от перегрузок по току и коротких замыканий.

Распределение и выравнивание тока нагрузки между N стабилизирующими источниками, работающими на общую нагрузку, осуществляется тем, что при увеличении тока нагрузки N-1 стабилизирующих источников поочередно переходят в режим стабилизации тока, а стабилизация выходного напряжения системы обеспечивается за счет остальных стабилизирующих источников, работающих в режиме стабилизации напряжения . При перегрузке системы по току все стабилизирующие источники переходят в режим стабилизации тока и через время, определяемое конденсатором 23 временной задержки, регулирующие органы 3 всех стабилизирующих источников закрываются,схема опрокидывается, выходное напряжение и ток нагрузки системы становятся равными нулю.

Предлагаемое техническое решение позволяет упростить систему вторичного электропитания и повысить ее эк— сплуатационную надежность эа счет того, что выравнивание токов параллельно работающих стабилизирующих источников 2, — 2э обеспечивается без перекрестных связей и дополнительных элементов, а защита стабилизирующих источников по току .реализуется путем введения времяэадающего КС-звена

22, 23.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Система вторичного электропитания, содержащая ряд параллельно .включенных стабилизирующих источников напряжения постоянного тока, каждый из которых включает в себя ре— гулирую 1ий орган, питающий вход ко— торого соединен с выводами для подключения первичного источника питания, а выход через реэисторный датчик тока — с выводами для подключения нагрузки, узел управления, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего органа, изме157<. 898

Составитель Л.Морозов

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова

Корректор Л.Патай

Тираж 652

Заказ 1847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1(роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 рительно-усилительный узел, вход ко—

TopoI О соединен с в1>!водами для под ключения нагрузки, а выход с входом узла управления, о т л и ч а ю щ а5 я с я тем, что, с цепью упрощения и повышения надежности работы, в каждый из стабилизирующих источников напряжения постоянного тока введены вспомогательные. операционный усилитель, источник опорного напряжения и резисторный делитель напряжения, вре— мязадающее RC-звено, разделяющий и шунтирующий диоды, причем последний включен между выходами измерительноусилительного узла и вспомогательного операционного усилителя с шунтированием открывающего регулирующий орган сигнала, первый вход вспомогательного операционного усилителя, запрещающий открытие шунтирующего диода, соединен с выходом вспомогательного источника опорного напряжения., а второй вход, разрешающий открытие шунтирующего диода, — с выходной цепью резисторного датчика тока, вход вспомогательного резисторного делителя напряжения подключен к выходной цепи данного стабилизирующего источника напряжения постоянного тока, а выход через последовательно включенные времязадающее КС-звено и разделительный диод — к второму входу вспомогательного операционного усилителя.

2. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в каждом из стабилизирующих источников напряжения постоянного тока вспомогательный источник опорного напряжения выполнен в виде масштабирующего рИзисторного делителя напряжения, подключенного входом к соответствующим промежуточным выводам измерительноусилительного узла.