Стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится м электротехнике , а именно к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - упрощение при одновременном улучшении качества выходного напряжения. Устройство содержит регулируемый преобразователь 1 с датчиком тока в силовой цепи. Блок управления, включающий усилитель 2 обратной связи и широтно-импульсный модулятор 5, обеспечивает поддержание выходного напряжения на уровне, заданном источником k эталонного напряжения. Часть выходного напряжения датчика тока регулируемого преобразователя 1, снимаемая с делителя 13, на входе усилителя 8 защиты сравнивается с частью эталонного напряжения, снимаемого с делителя 11, что обеспечивает ограничение выходного тока устройства в режиме перегрузки или к.з. Дополнительно выходной сигнал датчика тока складывается на входе модулятора 5 с выходным сигналом усилителя 2, что при совпадении скоростей изменения входного сигнала модулятора 5 и пилообразного напряжения, формируемого на накопительной цепи 18, обеспечивает получение наилучшего для данных параметров силовой части переходного процесса, вызванного действием внешних возмущений. Второй транзистор 21, подключенный к выходу делителя на ре- 3 (Я

СОЮЗ СООЕТСНИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

КСПУБЛИН

„.SU„„170594 щ)5 Н 02 Н 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 978126 (21) 4803016/07 (22) 02.02.90 (46) 15.01.92. Бюл. 11 2 (71) Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского (72) В.В.Мосин и Ю.Ф.Опадчий (53) 621.316 ° 722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 978126, кл. Н 02 Н 7/10, 1982. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится н электротехнике, а именно к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения упрощение при одновременном улучшении качества выходного напряжения.

Устройство содержит регулируемый преобразователь 1 с датчиком тока в силовой цепи. Блок управления, включающий усилитель 2 обратной связи и широтно-импульсный модулятор 5, обеспечивает поддержание выходного напряжения на уровне, заданном источником эталонного напряжения. Часть выходного напряжения датчика тока регулируемого преобразователя 1, снимаемая с делителя 13, на входе усилителя 8 защиты сравнивается с частью эталонного напряжения, снимаемого с делителя 11, что обеспечивает ограничение выходного тока устройства в режиме перегрузки или к.э. Дополнительно выходной сигнал датчика тока складывается на входе модулятора 5 с выходным сигналом усилителя 2, что при совпадении скоростей изменения входного сигнала модулятора 5 и пилообразного напряжения, формируемогО на накопительной цепи 18, обеспечивает получение наилучшего для данных параметров силовой части переходного процесса, вызванного действием внешних возмущений. Второй транзистор 21, подключенный к выходу делителя на релятора 5. Это снижает мощность, рассеиваемую в преобразователе 1, повышая надежность работы устройства.

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1705945 зисторах 23 и 24, а также через диод

22 к дополнительному выходу узла возврата, блокирует по его входу стробирования работу компаратора 16 моду5

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в устройствах электропитания автоматики и вычислительной техники и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N 978126.

Недостатками известного стабилизированного источника питания являются ,низкое качество выходного напряжения, а именно значительная величина выбросов и провалов выходного напряжения при резком изменении как входного напряжения, так и тока нагрузки.

Большие значения пускового тока и выбросы выходного напряжения, дости- 25 гающие практически удвоенного значения выходного напряжения, при включении - все это в целом снижает надежность функционирования как самого источника питания, так и его нагрузки,3p

Известны методы улучшения качества выходного напряжения в импульсных источниках питания путем введения дополнительных обратных связей, например по току дросселя или конденсато 35 ра силового фильтра. Однако непосредственное применение этих методов в стабилизированном источнике питания по авт.св. я". 978126 приводит как к значитеЛьному его усложнению, так и 4р к снижению КПД и надежности, что объясняется возникновением "дребезга" импульса и ростом динамических потерь

Целью изобретения является упрощение при одновременном улучшении ка- 45 чества выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный исто ник питания по авт. св. И 978126 введен делитель напряжения сигнала ошибки, включенный между выходом усилителя обратной связи и первым входом широтно-импульсного модулятора, причем первый входной вывод делителя напряжения сигнала ошибки подключен к выходу усилителя обратной связи, вто55 рой входной вывод подсоединен с общей точке выхода датчика тока и входа делителя напряжения датчика тока, а выходной вывод подключен к nepsoму входу широтно-импульсного модулятора, включающего компаратор, первый транзистор, накопительную цепочку, например, из последовательно соединенных первого резистора и конденсатора, второй и третий резисторы, при этом в качестве второго входа широтно-импульсного модулятора использован один иэ выводов второго резистора другой вывод которого соединен с базой первого транзистора, один из силовых электродов которого совместно с первым входным выводом накопительной цепочки подключен к общей шине компаратора, а другой непосредственно соединен с вторым выводным выводом накопительной цепочки и с первым входом компаратора, второй вход которого использован в качестве первого входа, а его выход - в качестве выхода широтно-импульсного модулятора.

Дополнительно с целью повышения надежности в стабилизированный источник питания введены делитель напряжения широтно-импульсного модулятора, третий диод и второй транзистор, компаратор широтно-импульсного модулятора снабжен стробирующим входом, а узел возврата - дополнительным выходом, который через третий диод подключен к базе второго транзистора и выходу делителя напряжения широтно-импульсного модулятора, входы которого подсоединены соответственно к выходу компаратора и его общей шине, силовые выводы второго транзистора включены между стробирующим входом и общей шиной компаратора. ,На чертеже приведена структурная схема стабилизированного источника питания.

Стабилизированный источник питания содержит регулируемый преобразователь 1, входом подключенный к вход ным, а выходом - к выходным выводам.

Усилитель 2 обратной связи первым входом подсоединен к выходу делителе

1705945

3 выходного напряжения, входами подключенного к выходным выводам. Второй вход усилителя обратной связи соединен с выходом источника 4 опор5 ного напряжения. Выход широтно-импульсного модулятора 5 соединен с входом управления регулируемого преобразователя 1. Блок 6 вспомогательных напряжений импульсным выходом подключен к одному из входов широтно-импульсного модулятора 5. Другой вход широтно-импульсного модулятора

5 через диод 7 подключен к выходу усилителя 8 защиты, охваченного нелинейной положительной обратной связью через последовательно включенные диод 9 и резистор 10. Выход делителя 11 опорного напряжения совместно с первым выводом резистора 12 подключен к одному входу усилителя

8 защиты, причем другой вывод резистора 12 подсоединен к выходному выводу. Делитель 13 напряжения датчика тока регулируемого преобразователя 25

1 выходом совместно с выходом узла

14 возврата подсоединен к другому входу усилителя 8 защиты. Делитель

15 напряжения сигнала ошибки первым входом соединен с выходом усилителя

2 сигнала ошибки, вторым входом подключен к общей точке входа делителя

13 датчика тока и датчика тока регулируемого преобразователя 1, а выходом соединен с другим входом широтно-импульсного модулятора 5. Первый выход компаратора 16 соединен с коллектором первого транзистора 17, первым выводом накопительной цепочки 18 и через резистор 19 подключен 40 к выводу питания компаратора 16.

Эмиттер первого транзистора 17 совместно с вторым выводом накопитель, ной цепочки 18 подключен к общей ,шине компаратора 16. База первого транзистора 17 через резистор 20 подключена к одному входу широтно-импульсного модулятора 5. Стробирующий вход компаратора 16 через второй транзистор 21 подключен к его общей шине.

Второй выход узла 14 возврата через

50 диод 22 подключен к базе второго транзистора 21 и выходу делителя, образованного резисторами 23 и 24.

Крайние выводы резисторов 23 и 24 подключены соответственно к выходу компаратора 16 и его общей шине. Накопительная цепочка 18 образована, например, последовательно соединенными первым резистором и конденсато" ром.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

При подаче напряжения питания блок

6 вспомогательных напряжений начинает вырабатывать постоянные и переменные напряжения, поступающие в широтно-импульсный модулятор 5, на выходе которого формируется последовательность управляющих импульсов, поступающая на управляющий вход регулируемого преобразователя 1. Регулируемый преобразователь 1 начинает формировать; импульсы напряжения, передаваемые на выход устройства, что обеспечивает появление выходного напряжения ° Информация о токе регулируемого преобразователя 1, снимаемая с его датчика тока, одновременно поступает как на вход широтно-импульсного модулятора 5, так и через делитель

13 напряжения на вход усилителя 8 защиты. Таким образом, на входе широтно-импульсного модулятора 5, кроме сигнала ошибки, снимаемого с выхода усилителя 2 обратной связи, присутст— вует сигнал, пропорциональный току регулируемого преобразователя 1. Сумма этих сигналов на входе компаратора 16 сравнивается с сигналом пилообразного напряжения, формируемого транзистором 17, резистором 19 и накопительной цепочкой 18. Если в установившемся режиме работы скорости изменения напряжения на выходе датчика тока и напряжения на резисторно-емкостной цепочке 18 совпадают, То частотная характеристика контура регулирования стабилизированного источника питания имеет максимально широкую полосу пропускания и наклон в области частоты среза, равный

-20 дб/дек, что обеспечивает минимальную длительность переходных процессов при воздействии внешних возмущений как по входному напряжению, так и по току нагрузки. Для этого наклон напряжения, снимаемого с накопительной цепочки 18, должен быть постоянен на всем рабочем интервале допустимого изменения выходных импуль1сов компаратора 16 широтно-емкостного модулятора. Таким образом, обеспечивается получение наилучшего для данной силовой части устройства качества выходного напряжения. Одновременно сигнал с выхода датчика то»

17059 ка контролируется усилителем 8 защиты, что обеспечивает ограничение выходного тока устройства в режимах перегрузки или короткого замыкания.

Реализация максимально широкой полосы пропускания частотной характеристики контура регулирования требует решения вопроса исключения повторных срабатываний компаратора 16 широтноимпульсного модулятора 5 на одном периоде работы устройства, что достигается его блокировкой по входу стробирования транзистором 21. После появления на выходе широтно-импульсного модулятора 5 напряжения, выключающего силовые ключи преобразователя 1, транзистор 21 через делитель на резисторах 23 и 24 включается, подключая вход стробирования компаратора к общей шине, что делает его нечувствительным к дальнейшему изменению входных напряжений. Повторное включение компаратора 16 возможно только после выключения транзистора 25

21 сигналом с дополнительного выхода узла возврата.

Таким образом, совмещение измерительных цепей защиты регулируемого преобразователя 1 с цепями формиро- ф вания сигнала ошибки при одновременном использовании напряжения, синхронизирующего работу широтно-импульсного модулятора 5, имеющего на всем интервале возможных изменений длительности его управляющих импульсов постоянный наклон, и блокировка компаратора 16 до конца периода его работы после формирования сигнала на запирание силовых ключей регулируемо" 4О го преобразователя 1 позволяют упросЪ тить и повысить надежность стабилизированного источника электропитания и одновременно повысить качество его выходного напряжения. 45

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник питания по авт. св. и 978126, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения при одновременном улучшении качества выходного напряжения, в него введен делитель напря45

8 жения сигнала ошибки, включенный между выходом усилителя обратной связи и первым входом широтно-импульсного модулятора, причем первый входной вывод делителя напряжения сигнала ошиб- ки подключен к выходу усилителя обратной связи, второй входной вывод

;подсоединен к общей точке выхода датчика тока и входа делителя напряжения датчика тока, а выходной вывод подключен к первому входу широтноимпульсного модулятора, включающего в себя компаратор, первый транзистор, накопительную цепочку, второй и тре" тий резисторы, при этом в качестве второго входа широтно-импульсного модулятора использован один иэ выводов второго резистора, другой вывод которого соединен с базой первого транзистора, один иэ силовых электродов которого совместно с первым входным выводом накопительной цепочки подключен к общей шине компаратора, а другой непосредственно соединен с вторым входным выводом накопительной цепочки и с первым входом компаратора, второй вход которого использован в качестве первого входа, а его выход - в качестве выхода ши" ротно-импульсного модулятора.

2. Источник ho и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены делитель напряженйя широтно-импульсного модулятора, третий диод и второй транзистор, компаратор широтно-импульсного модулятора снабжен стробирующим входом, а узел возврата снабжен дополнительным выходом, который через третий диод подключен к базе второго транзистора и выходу делителя напряжения широтно-импульсного модулятора, входы которого подсоединейы соответственно к выходу компаратора и его общей шине, силовые выводы второго транзистора включены между стробирующим входом и общей шиной компаратора.

3. Источник по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что накопительная цепочка выполнена в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора.