Система электропитания постоянного напряжения

 

Союз Советских

Соцнвпнстнческнх

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,789980 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 31.10.78 (21) 2682016/24-07 (51) М. Кл.(- 05 F 1/56 с присоединением заявки №вЂ”

Государстеенный комитет (23 ) П риоритет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень ¹47

Дата опубликования описания 23.12.80 (53) УДК621.316.

722 1(088 8) (72) Авторы . изобретения

10. И. Конев и С С Букре в

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (7I) Заявитель (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может использоваться в полупроводниковых стабилизаторах импульсного действия, работающих при бопьших токах нагрузки.

Известна система электропитания по5 стоянного напряжения, в которой параллельно основному регулятору введен ряд аналогичных регуляторов, соединенных между ,собой по цепям управления через фазосдвито гающие устройства 111.

Недостатком этого устройства является критичность к технологическому разбросу параметров элементов и их температурным изменениям, что приводит к неравно15 мерному распределению мощности между параллельно работающими регуляторами.

Кроме того, эти системы не работоспособны при питании его фаз от нескольких первичных источников с различными выходными напряжениями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является система электропитания постоянного напряжения, содержащая тт источников питания, имеющих общую шину, соединенную с одним из выводов для подкпючения нагрузки, тЗ силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регупирукецего элемента, силовая цепь которого включена между выводом одного из и источников питания и выводом дпя подключения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выводом усилителя откло« нения напряжения, усилителя отконения тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь уравнивания тока между силовыми ячейками (21.. Недостатком этой системы является критичность к технологическому разбросу параметров элементов и их температурным изменениям, что приводит к неравномерному распределению токов между параллельно работакацими регулирующими элементаФ ми; а при работе указанных регулирующих элементов в импульсном режиме — к увеличению пульсации выходного напряжения.

Кроме того не обеспечена работоспособность системы при подкпючении ее параллельных цепей к нескольким источникам питания с различными уровнями напряжений, а также не обеспечена регулировка выходного напряжения параплепьно включенных ячеек без дополнительных подстроечных операций.

UeII изобретения — упрощение настрой10 ки при сохранении точности распределения токов между силовыми ячейками с импульсным регулированием.

11ель достигается тем, что в системе электропитания постоянного напряжения, 15 содержшцей и источников питания, имеюших обшую шину, соединенную с одним из выводов для подкпючения нагрузки, И силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, 20 силовая цепь которого вкпючена между другим выводом соответствуюшего из 11 источников питания и выводом для подключения нагрузки, бпока управления регулируюшим эпементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонения тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь уравнивания тока между силовыми ячейками, оба входа усилителя от- З0 клонения тока каждой силовой ячейки подключены параллельно. резистору управления, который соединен последовательно с датчиком тока и включен в указанную цепь уравнивания тока, выход усилителя уравнивания тока соединен с обшей шиной через первый введенный потенциометр,, средний вывод которого соединен с одним из входов усилителя отклонения напряжения, второй вход которого соединен со вторыми входами усилителей отклонения напряжения других силовых ячеек и с цепью задания напряжения на выводах ддя подключения нагрузки; цепь задания напряжения IIB нагрузке выполнена на базе па- 45 раметрического стабилизатора напряжения.

На чертеже приведена схема системы электропитания постоянного напряжения, Стабилизатор питается от 1 источников 1 постоянного напряжения (p — число парапдельно работающих источников), ра. ботает на нагрузку 2 и состоит из многофазного задающего генератора 3 с выходами 4, потенциометра 5, стабилитрона 6, балластного резисторА 7, образуюших узел 8 задания напряжения на выходах для подключения нагрузки Ь силовых ячеек 9, каждая из которых содержит усилитель 10 отклонения тока с резисторами

ll, 12 и 13, усилитель 14 отклонения напряжения с резисторами 15 и 16, датчика 17 тока, резистор 18 управления, поте>щиометр 19, широтно-импульсный мо-. дудятор 20, регулируюший элемент 21 (транзистор) с фильтром, конденсатор

22 и 23.

Источник 1 и нагрузка 2 имеют одну общую шину, другая шина источников 1 подключена к нагрузке через силовые ячейки 9, в каждой из которых выход усилителя 10 отклонения напряжения подключен к широтнс импульсному модулятору 20, на второй вход которого подается сигнал синхронизации с многофазного задаюшего генератора 3, выходные сигналы 4 которого имеют сдвиг по фазе. Выход широтно-импульсного модулятора 20 подсоеди— нен - к регулируюшему элементу 21 с фипьтром, которые подключены к нагрузке 2 через датчик 17 тока. Общая точка соединения резисторов 18 управления подключена к одному из входов каждого из усилителей 10 отклонения тока, другие выводы резисторов 18 управления подключены к точке соединения датчика 17 тока и другого входа усилителя 10 отклонения тока.

Многофазный импульсный стабилизатор работает следующим образом.

В установившемся режиме многофазный генератор 3 подает с выходов 4 сдвинутые по фазе управляюшие напряжения на широтно-импульсные модуляторы 20 силовых ячеек 9, что позволяет производить коммутацию регулируюших элементов не одновременно, а с некоторым требуе мым сдвигом по фазе, При изменении напряжения на нагрузке 2 по каким-либо причинам но при сохранении токов ячеек равными, на входе усилителей 14 отклонения появляется сигнал рассогласования относительно опорного напряжения, задаваемого потенциометром 5. Это приводит к такому откпонению выходных напряжений усилителей

14, чтобы широтно-импульсные моду-ляторы 20 изменили коэффициенты заполнения импульсов и тем самым восстановили заданный уровень выходного напряжения на нагрузке 2.

Г1ри равных токах в синовых ячейках

9 на датчиках 17, которые выбираются равной величины, создаются одинаковые падения напря>кений, что обеспечивает оди,наковые потенциалы на резисторах 18 уп.равления и равенство нулю сигналов уп789980 рявпения HB входах усилителей отклонения тока. В этом случае усилители 10 не оказывают влияния на работу силовых ячеек.

Величины коэффициентов заполнения импульсов широтно-импульсных модуляторов и, следовательно, режим работы силовых ячеек определяются только усилителями отклонения напряжения 14.

При увеличении (уменьшении) тока какой-либо ячейки от уровпя тока, который она должна отдавать в общую нагрузку, падение напряжения ня резистивном датчике 7 данной силовой ячейки увепичится (уменьшится) относительно потенциала общей точки резисФоров 18, что приведет к протеканию через него тока. Падение напря>кения ня резисторе 18 управления усиливается усилителем 10 отклонения тока и через потенциометр 19 передается на вход усилителя 14 отклонения напряжения, Выходной сигнал этого усипитепя вызывает изменение коэффициента заполнения импульсов широтно-импульсного модупяторя

20 таким образом, чтобы ликвидировать отклонение тока данной силовой ячейки or 25 заданного дпя нее уровня.

При выравнивании токов в силовых ячейках 9 сигналы на выходах усипителей отклонения тока стремятся к нупю, сводя к нулю и их воздействия ня режим работы щ силовых ячеек. Соединение одного из входов усилителей 14 со средней точкой потенциометра 5 обеспечивает регупировку напряжения на .нагрузке 2. Потенциометры

19 обеспечивают первоначальную устянов- З

35 ку токов в силовых ячейках 9, Предлагаемое изобретения может обеспечить выравнивание токов параллельно работающих источников питания кяк с одиHBKoBbIMH выходным напряжениями, так и 4 с откщочающимся, Частным спу ьяем является работа многофазного импульсного стабилизатора от одного источника. Б этом случае также обеспечивается заданное распределение токов его силовых ячеек. Ток 4> в силовых ячейках 9 может устанавпиватьсН как равным, так и в любых требуемых пропорциях. B этом случае резистивные датчики 17 тока выбираются в тех же требуемых пропорциях.

" Проведенные исследования показали, что предлагаемый многофазный импульсный стабилизатор напряжения обладает, по сравнению с известным, рядом преимуществ, Он автоматически обеспечивает заданное (в том чиспе и равномерное) распределение токов в силовых ячейках, что, благодаря предельному уменьшению различия токов между силовыми ячейками и, следовательно, снижению перегрузок, позволяет уменьшить массу и объем регулирующих транзисторов. Изобретение обеспечивает параллельную работу на общую нагрузку нескопьких первичных источников напряжения как с одинаковыми, тяк и с отличающимися уровнями напряжений; также регупирует выходное напряжение без допопнитепьных подстроечных операций, что делает устройство технологичным, уменьшает время отделочных операций.

Формула изобретения

1. Система электропитания постоянного напряжения, содержащая A- источников постоянного напря>кения, имеющих общую шину, соединенную с одним из выводов для подключения нагрузки, Ю сиповых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между другим выводом соответствующего из 2 источников питания и выводом дня подключения нагрузки, блока упревпения регулирующим элементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонения тока с резистором управления, узеп задания напряжения ня нагрузке и цепь уравнивания тока между силовыми ячейками, о т л и ч а ю щ я я с я тем, что, с цепью упрощения настройки при сохранении точности распределения токов между силовыми ячейками с импульсным рег„пированием, оба входа усилителя откпонения тока каждой сиповой ячейки подкпючены параллельно резистору управпения, который соединен последовательно с датчиком тока и включен в указанную цепь уравнивания Фока, выход усилителя уравнивания тока соединен с общей шиной через первый введенный потенциометр, средний вывод которого соединен с одним из входов усипитепя откпонения напряжения, второй вход которого соединен со вторыми входами усилителей отклонения напряжения других силовых ячеек и с узлом задания напряжения на выводах дпя подключения нагрузки., 2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что цепь задания напряжения на нагрузке выпопненя на базе параметрического стабилизатора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Л< 327462, кл. (л 05 F 1/56, 1968.

2. йомеников В. И. и Казанский Л. М, Стабилизированные источники электропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л., "Судостроение", 1971, с, 273, Составитель В. Круглова

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Табакович Корректор Ю. Макаренко

Заказ 9040/49 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N<-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4