Стабилизирующий источник постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания для контрольно-измерительной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности работы. Устройство содержит основной и N-1 вспомогательных каналов. Благодаря тому, что в основном канале использованы стабилизатор постоянного напряжения с фиксированным выходным напряжением, три операционных усилителя, семь резисторов и электронный ключ, а во вспомогательных каналах инвертирующие входы операционных усилителей подключены к выходам регулирующих транзисторов, а неинвертирующие-к выходу упомянутого стабилизатора, надежность работы устройства повышается. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1617427 (5I)5 G 0S F 1/59

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4416818/24-07 (22) 29.01,88 (46) 30„12.90, Бюл. Я 48 (72) В.М. Дубовис, А.М. Никитин и А.О. Кудинов (53) б 21. 316 . 722, 1 (088 . 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 725068, кл. С 05 F 1/56, 198О-.

Авторское свидетельство СССР

Р 1185318, кл. С 05 F 1/56, 1985. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника эл ектропитания для контрольно-измериИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания для контрольно-измерительной аппаратуры.

Цель изобретения — повьлпение надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизирующего источника постоянного напряжения.

Стабилизирующий источник содержит

N каналов стабилизации, один нз которых, основной, включает в себя стабилизатор 1 постоянного напряжения с фиксированным выхоцным напряжением, три операционных усилителя, основной 2 и дополнительные 3 и 4, электронный ключ 5, резистивный датчик 6 тока и семь резисторов 7-13, при этом стабилизатор 1 и датчик 6 включены последовательно в силовую

2 тельной аппаратуры. Цель изобретения — повышение надежности работы.

Устр-во содержит основной и (N-1) вспомогательных каналов. Благодаря тому, ч о в основном канале использованы стабилизатор постоянного напряжения с фиксированным выходным напряжением, три операционных усилителя, семь резисторов и электронный ключ, а во pc, îìîãàòåëüíûõ каналах инвертирующие входы операционных усилителей подключены к выходам регулирующих транзисторов, а неинвертирующие — к выходу стабилизатора, надежность работы устр-ва повышается.

1 ил. шину выход стабилизатора 1 через резисторы 7 и 9 соединен с инвертирующим входом усилителя 3, который через резистор 12 соединен с выходом этого усилителя, через резистор 13 соединенного с управляющим входом

> 0 стабилизатора 1 и выходом усилителя 4

2, инвертирующий вход которого через «В резистор 11 подключен к выходному вы- (Я воду, а через электронный ключ «4

5 и резистор 10 — к выходу усилителя 4, соединенному через резистор

8 со своим инвертирующим входом и с точкой соединения резисторов 7 и 9, кроме того неинвертирующие входы уси- 6 лителей 2, 3 и 4 подключены к общей шине, Стабилизирующий источник содержит также (N-1) вспомогательных каналов, каждый из, которых включает в себя регулирующий транзистор 14 и резистивный датчик 15 тока, включенные

1617427 в силовую шину своего канала, и операционный усилитель 16, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора 14, инвертирующий вход подключен к точке соединения регулирующего транзистора 14 с датчиком

15, а неинвертирующие входы усилителей 16 всех вспомогательных каналов подключены к выходу стабилизатора 1 основного канала. Датчики 15 свободньпчи выводами соединены с выходным выводом устройства.

Стабилизирующий источник постоянного напряжения работает следующим образом.

При разомкнутом ключе 5 выходное напряжение близко к потенциалу общей шины, так как выходное напряжение усилителя 2 смещается в отрицательную сторону на величину, обратную собственному напряжению стабилизации стабилизатора 1, т,е. -И

При замыкании кпюча 5 выходное напряжение на выходном выводе определяется выражением

R<< о s

<о где В <о, R

Протекающий через датчик 6 ток основного стабилизатора 1 создает падение напряжения, которое повторяется повторителями на усилителе

16 и транзисторе 14. Величина тока, протекающего во вспомогательном канале, задается величиной резистора датчика 15 тока канала.

При подключении питающих напряжений на выходе стабилизатора 1 (при условии замыкания ключа 5), действует напряжение, определяемое собственной величиной, выходного напряжения стабилиэаторй и уровнем напряжения, формируемого усилителем 2.

Выходное напряжение стабилизатора 1 поступает одновременно на неинвертирующие входы операционных усилителей

16 каналов, которые управляют регулирующими транзисторами 14 таким образом, чтобы потенциал на эмиттерах транзисторов с высокой точностью повторял величину напряжения на входе

U = U (- ---)(- ) + (U + — R )к

Rn Кд То

or 03 - R R 0

Ц к(й) R (2) 40 где R» R» R> ю Rzе R<< å Rr> сопротивления соответствующих резисторов.

Подставив в (2) выражение (1), получают

Io Rra Rs

U = U + — R — U (ф о g б 5П<) я

13 (U + — К) о о <о 6

50 Условие реализации схемы для П оФ

-U ° к<2 Rs Ra

0 9 7

55 Таким образом, на выходе усилителя 4 выделяется выходное напряжение

l стабилизатора 1 U „c обратным знаком. каналов. Операционный усилитель 3 основного канала нвертирует напряжение общего вывода стабилизатора и подает его через резистор 9 на вход one5 рационного усилителя 4, где сравнивается с напряжением, задаваемым с выхода с та били затора 1, На выходе усилителя 4 действует напряжение, равное опорному напряжению или собственному выходному напряжению стабилизатора 1 которое сравнивается в соответствующей фазе с выходным напряжением всего устройства на выходном выводе при помощи резисторов 10 и 11.

При подключении резистора нагрузки (He показан) между выходным выводом и обшей шиной через резистивный датчик 6 тока основного канала протекает часть выходного тока, создавая на нем падение напряжения, которое с высокой точностью и в требуемой пропорции отрабатывается во всех остальных каналах, Пусть напряжение на выходе стабилизатора 1 относительно его общего выхода U „, выходное напряжение на выходном выводе U выходной ток

1о; сопротивление Rs резисторов датчиков тока в каналах равны. На выходе операционного усилителя 3 напряжение

Io оЗ о 11 6 %rv У

35 на выходе операционного усилителя 4 л

Usrv о- R«« ° (3)

Из этого следует, что выходное напряжение является линейной функцией 1р величины сопротивления R резистора.

Если положить, что токи во всех каналах равны, что обеспечивается равенством резисторов датчиков, то падение напряжения на резисторе датчика 6 в 15 основном канале равно I /N.R где о 6

N — - число каналов стабилизации °

Составляющие тока нагрузки, выделяемые каналами, создают на резисторах датчиков тока каналов падения напряжения, которые должны с высокой точностью соответствовать падению напряжения на резисторе датчика 5 основного канала ° Защиту устройства от перегрузок по току и коротких замыканий на выход е можно ос ущес т ви т ь при и омощи основного канала, в котором можно испольэовать серийный интегральный стабилизатор типа 142 ЕН5 на выходное напряжение 5В и ток нагрузки до 3А. 3О

Этот стабилизатор имеет встроенную электронную систему защиты, основанную на ограничении тока перегрузки, и тепловую защиту, обеспечивающую ограничение рассеиваемой мощности.

Поскольку остальные каналы лишь повторяют действия основного, то ограничение тока основного канала приводит к ограничению токов в остальных каналах.

Таким образом, предлагаемый стабилизирующий источник позволяет обеспечить выходную мощность основного канала путем подключения параллельных каналов. Кроме того, электрон- 45 ные включение и выключение, обеспечиваемые ключом 5 и усилителями 2, 3 и 4 с соответствующими резисторами

6-13, а также выделение опорного напряжения из напряжения стабилизатора 1 делает устройство логически завершенным, позволяет непосредственно соединять каналы по постоянному току, расширяя возможности источника по току нагрузки, что обеспечивается усилителями 16 и транзисторами 14, работающими от резистивного датчика 6 основного канала; резистивные датчики тока других кана40

161 74

Принебрегая падением напряжения на ключе 5 и дифференциальным входным напряжением усилителя 2, которое не превышает единиц милливольт, можно записать соотношение

27 лов размещены в цепях с малым уровнем пульсаций, а именно на выходах каналов.

Формула изобретения

Стабилизирующий источник постоянного напряжения, содержащий N каналов стабилизации, один из которых, основной, включает в себя реэистивный датчик тока и операционный усилитель, а (N-1) вспомогательных каналов, включают в себя резистивный датчик тока, регулирующий транзистор, включенный между выводом для подключения пита- . ющего источника своего канала и выходным выводом, и операционный усилитель, причем первые выводы резистивных датчиков тока всех каналов соединены между собой и подключены к одному из выходных выводов, а операционные усилители вспомогательных каналов выходами подкпючены к базам регулирующих транзисторов своих каналов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в основнои канал введены стабилизатор постоянного напряжения с Фиксированным выходным напряжением, семь резисторов, электронный ключ и два дополнительных операционных усилителя, при этом стабилизатор постоянного напряжения вклю1ен между выводом для подкпючения питающего источника основного канала и вторым выводом резистивного датчика тока основного канала, который соединен с неинвертирующими входами операционных усилителей вспомогательных каналов и с первым выводом первого резистора, второй вывод которого падкл юч е н к п ер вым вывода м вт ор or о и третьего резисторов и инвертирующему входу первого дополнительного операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом второго резистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого через электронный ключ подключен к инвертирующему входу основного операционного усилителя и первому выводу пятого резистора, второй вывод которого подключен к точке соединения первых выводов резистивных датчиков тока всех каналов, инвертирующий вход второго дополнительного операционного усилителя подключен к второму выводу третьего резистора и первому выводу шестого резистора, второй вывод кото1Ь17427

Составитель С. Ситко

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Дидык Корректор М. СамбоРскаЯ

Заказ 4118 Тираж 653 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 рого подключен к выходу этого же операционного усилителя и к первому выводу седьмого резистора, вторым выводом соединенного с управляющим входом стабилизатора постоянного нанря5 жения и выходом основного операционно- го усилителя, кроме того, неинвертирующие входы основного и двух дополнительных операционных усилителей основного канала соединены с общей шиной, а инвертирующие входы операционных усилителей вспомогательных каналов соединены с вторыми выводами резистивных датчиков тока своих каналов.