Стабилизирующий источник электропитания

 

Использование: преобразовательная техника в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит регулируемый конвертор (1), формирователь (2) управляющего напряжения, два пороговых устройства (3, 9), RCD-цепочку (11) и усилитель (5) рассогласования Сумматор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1771051 А2 (5!)5 Н 02 M 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 4

О

5ие. / (61) 1725355 (21) 4838519/О ( (22) 13.06.90 (46) 23.10.92. Бюл. N: 39 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) А.А,Бас, С,А,Тараканов и С.Ю.Мясников (56) Авторское свидетельство СССР

N 1725355, кл.Н 02 М 3/335, 1990. (54) СТАБИГ!ИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК

ЭЛ Е КТР ОП ИТАН ИЯ (57) Использование: преобразовательная техника в системах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Сущность изобретения: устройство содержит регулируемый конвертор (1), формирователь (2) управляющего напряжения, два пороговых устройства (3, 9), RCD-цепочку (11) и усилитель (5) рассогласования. Сумматор (12) соединен входами с формирующими цепочками (13, 14). Контур регулировзния инвариантен к изменениям питающего напряжения. 1 з,п, ф-лы. 3 ил.

1771051 —, где U + — (1)

1 U,M 2 Uн

1 — М 0нном при рациональных значениях параметра

M=UHHoM/kE =0,7„.0,8, тОК КОрОтКОГО ЗаМЫкания нагрузки lно в соответствии с зависи мостью (1) для. U* =0

lно = 1нном =2...3

1 — М в несколько раз превышает номинальный ток нагрузки 1нном, то приводит к увеличению массы теплоотводящих радиаторов и снижению надежности за счет увеличения коэффициента загрузки элементов конвертора; — устройство имеет невысокий коэффициечт стабилизации; — отсутствует возможность параллельной работы нескольких ИВЗП, поскольку на участке ограничения тока устройство является преобразователем входного напряжения в ток нагрузки, т.е. не отрабатываются пульсации входного напряжения.

Целью предполагаемого изобретения является повышение надежности, улучшение массогабаритных показателей, а также увеличение коэффициента стабилизации с расширением функциональных возможностей за счет параллельной работы нескольких ИВЭП, что позволяет неограниченно наращивать мощность унифицированными модулями, Поставленная цель достигается тем. что в стабилизирующий источник электропитания (1) введены сумматор и формирующая цепочка, причем выход сумматора соединен со входом источника тока, первый вход сумматора соединен с выходом усилителя рассогласования, а второй вход — через формирующую цепочку связан с выходом конвертора, Кроме того, введена вторая формирующая цепочка, соединяющая тре(2) Изобретение относится к преобразовательной технике.

Известный источник электропитания (1), содержащий регулируемый конвертор, трансформаторы которого через формирователь управляющего напряжения, первое пороговое устройство, RCD-цепочку, одновибратор и второе пороговое устройство связаны с времязадающим конденсатором и регулируемым источником тока, причем последнее шунтировано куочом, а управляющий вход источника тока, соединен с выходом усилителя рассогласования.

Устройство имеет следующие недостатки; — на участке параметрического ограничения тока нагрузки (фиг,2), описываемым зависимостью тий вход сумматора и входной зажим конвертора.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 — варианты

5 исполнения формирующих цепочек с соответствующими нагрузочными характеристиками.

Источник питания содержит регулируемый конвертор 1, транзисторы которого че10 рез формирователь управляющего напряжения 2 и первое пороговое устройство 3 связаны с источником опорного напряжения 4, выход которого связан с первым входом, а выход конвертора 1 — с вторым

15 входом усилителя рассогласования 5, регулируемый источник тока 6, времязадающий конденсатор 7 и ключ 8, соединенные с вторым пороговым устройством 9, одновибратором 10 и RCD-цепочкой 11, причем между

20 усилителем рассогласования 5 включен сумматор 12, входы которого подключены к первой 13 и второй 14 формирующим цепочкам.

Устройство работает следующим образом, 25 На нерегулируемом участке нагрузочной характеристики устройства прототипа (1) частота преобразования неизменна, при этом в соответствии с зависимостью (2) ток короткого замыкания 1но значительно пре30 вышает номинальный ток нагрузки lнном.

Очевидно, для того, чтобы ток на этом участке был постоянным, необходимо соответствующим образом изменять частоту или, что то же самое, время заряда конден =атора 7

35 током источника б (lsap) до напряжения срабатывания порогового устройства 9 (Unop).

Поскольку на этом интервале

t =

C Uno

1зар

40 ток в дросселе будет также нарастат линейно, амплитуда тока определится как

UL t E UH С Опор (3)

1зар

Из условия постоянства амплитуды тока

45 дросселя (а значит и тока нагрузки) эпределится закон изменения тока lsap для получения вертикального участка ограничения тока нагрузки

Е 0н е -u,-:: u„

50 Const ИЛИ lsap . Io

l sap R R

Последняя зависимость, представленная графически на фиг,2а, для участка 0

<1.1нном реализуется схемой (фиг.2а), где в

55 качестве сумматора (токов) испо ьзуется вход токового зеркала.

Для данной схемы имеем

Он Еу Еу — 0н

R2 R1

1771051

Еу Еу : н (4)

Вг+ R1 где lQ = Еу г

Таким образом. для обеспечения постоянства тока необходимо, чтобы первые два слагаемых в зависимости (4) были пропорциональны питающему напряжению (Е), а третье (U /R1) — напряжению нагрузки

UIIIIQM, что Однозначно реализуется выборо; . сопротивлений R и В2.

При необходимости иметь больший или меньший наклон характеристики (пунктир на фиг,2а) соответственно уменьшают или увеличивают сопротивление R< при сохранении I =const. Следовательно, для получения четырехугольной формы нагрузочной характеристики (прямоугольной или трапецеидальной) формирующая цепочка 13 состоит из двух резисторов (фиг.2,а), токи которых суммируются и заряжают конденсатор 7.

Для получения более сложной формы нагрузочной характеристики (фиг.2б) параллельно сопротивлению R> подключаются дополнительные цепочки с нелинейным элементом (диод либо стабилитрон). Если необходимо использовать естественный участок нагрузочной характеристики (точки

А и В на фиг.2б) то в каждой из параллельных ветвей включается стабилитрон со своим пороговым напряжением.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет за счет введения сумматора и формирующей цепочки получить желаемую форму нагрузочной характеристики ИВЭП, что уменьшает загрузку элементов конвертора на ниспадающем участке нагрузочной характеристики, а следовательно, повысить надежность и улучшить массогабаритные показатели ИВЭП.

Кроме того, устройство может быть использовано в качестве зарядного преобразователя для заряда емкостного накопителя энергии, где форма нагрузочной характеристики выбирается из условий оптимизации системы питания.

Необходимым условием неограниченного параллельного наращивания ИВЭП с целью повышения выходной мощности является исключение влияния изменений питающего напряжения (Е) при разомкнутой цепи ООС по напряжению нагрузки U< < UHIIQM (точка А на фиг.2б). Для выполнения этого условия ток заряда laap должен таким образом зависеть от Е, чтобы амплитуда коллекторного тока в зависимости (3) оставалась неизменной. Для этого ток 10 в зависимости (4) должен быть пропорционален

55 питающему напряжению Е. Соответствующая реализация схемы представлена на фиг.3а, где вспомогательный преобразователь ПН через линейный стабилизатор ЛСН формирует питающее схему управления напряжение Еу, причем на входе ЛСН действует напряжение kE, пропорциональное входной для ИВЭП ЭДС Е. В этом случае ток заряда конденсатора 7 будет формироваться согласно зависимости

1$8р

kE — 11н 1кт Е Он . R

R или 1 L k E 11 сОп$с что соответствует полной компенсации изменений (пульсации) питающего напряжения Е во всем диапазоне изменения

Q

t изменений Е при U< =UH/R, где k — коэффициент трансформации трансформатора конвертора, Токовое зеркало (фиг.За) выполняет функции как сумматора 12 (для входных токов), так и управляемого источника тока б (ДЛЯ ВЫХОДНОГО тОКа laap), ПРИ ЭТОМ ФУНКЦИИ двух формирующих цепочек 13, 14 выполняет единственный резистор R.

На фиг.36 суммирование токов осуществляется непосредственно в конденсаторе 7, причем ток цепочки 14 — экспоненциальный. что позволяет компенсировать увеличение длител ь ности им пул ьсов в конверторе t+tpac за счет времени рассасывания заряда силовых транзисторов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить коэффициент стабилизации за счет инвариантности контура регулирования к изменениям питающего напряжения, а также расширить функциональные возможности, Формула изобретения

1. Стабилизирующий источник электропитания по авт.св, N 1725355, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей, в него введены сумматор и цепочка формирования нагрузочной характеристики, причем выход сумматора соединен с управляющим входом регулируемого источника тока, первый вход сумматора соединен с выходом усилителя рассогласования, а второй вход — через указанную цепочку с выходными выводами.

2. Источник электропитания по п,1, о тл и ч а ю шийся тем что, с целью расширения функциональных возможносгей, третий вход сумматора через введенную цепочку формирования инвариантности к питающему напряжению соединен с выходными выводами. гав

° n л

° Ф» а!

6) салаг

Составитель А, Бас

Техред М.Моргентал

Корректор Н. Король

Редактор Т. Куркова

Заказ 3747 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

1

1

1771051

ФЮМ

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101