Вторичный источник питания

 

(iil828I84

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьоюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.79 (21) 2786823/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (51) М. Кл.

G 05F 1/56

Государственный комитет (53) УДК 621.316.722. .1 (088.8) llo делам изобретений и отхрытий

Г. М. Веденеев, В. Г. Вигдорчик, Н, И. Дуплин, С. P Иванов, В. П. Миловзоров и А. К. Мусолин

Рязанский политехнический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания аппаратуры постоянным током, и может быть использовано в качестве имитатора солнечной батареи при разработке и испытаниях ис- 5 точников питания автономных объектов.

Известны устройства со специальной выходной характеристикой, используемые как имитаторы солнечных батарей, состоящие из линейного регулирующего органа, под- 10 ключенного к нагрузке через датчик тока, и функционального преобразователя, связанного с выходом датчика тока и выходом линейного регулятора (1 — 2).

Недостатком таких устройств является их 15 низкий КПД, вторичный источник питания, содержащий ряд ячеек, соединенных по входу с выводами для подключения питания, датчик тока нагрузки и узел сравнения опорного напряжения с суммарным значе- 20 нием напряжения на нагрузке и напряжения на выходе датчика тока (3).

Недостатками этих устройств являются сравнительно невысокие энергетические и 25 массогабаритные показатели, а также низкие динамические характеристики.

Целью изобретения являются увеличение

КПД, улучшение массогабаритных показателей и динамических характеристик. 30

Указанная цель достигается тем, что во вторичном источнике питания, содержащем ряд ячеек, соединенных по входу с выводами для подключения питания, датчик тока нагрузки и узел сравнения опорного напряжения с суммарным значением напряжения на нагрузке и напряжения на выходе датчика тока, все ячейки выполнены в виде автономных стабилизаторов тока, выходы которых зашунтированы транзисторами и подключены через развязывающие диоды к выводам для подключения нагрузки, причем базовый вывод одного транзистора подключен к выходу узла сравнения, а базовые выводы остальных транзисторов соединены через компараторы с выходом датчика тока.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 — принцип его работы.

Устройство состоит пз ряда ячеек — стабилизаторов тока 1 — 1х, соединенных по входу с выводами для подключения питания

UD, по входу через развязывающие диоды 2 к нагрузке 3. Выходы всех ячеек 1 зашунтированы транзисторами 41 — 4>-, причем базовый вывод одного транзистора соединен с выходом узла 5 сравнения, связанного с источником опорного напряжения, выходом имитатора и выходом датчика 6 тока, включенного в цепь нагрузки 3. Базовые выводы

828184

3 остальных транзисторов 4 через компараторы 7 соединены с выходом датчика 6.

1- абота устройства протекает следующим образом.

Каждая 5l eéi é 1, BBJIIIsicb стабнлизато- 5 ром постоянного тока, обеспечивает протекание но своим выходным цепям определенного значения тока 1,. Рассмотрим случай, когда все ячейки одинаковы, тогда I;

= 1;+,. 10

В зависимости от состояния компараторов 7 транзисторы 4 — 4 могут находиться либо в открытом, либо в закрытом состоянии, при этом ячейки 1 — 1 будут находиться либо в режиме короткого замыкания, когда по диодам 2 — 2 ток не протекает, либо в режиме передачи энергии, когда по диодам 2 — 2 будут протекать полные токи соответствующих ячеек. Диоды 2 служат для отключения ячеек, находящихся в режиме короткого замыкания.

При I,(IL напряжение на выходе датчика 6 U< сравнительно мало, поэтому все компараторы 7 находятся в таком состоянии, при котором транзисторы 4> — 4> открыты, а ячейки 1 — 1> работают в режиме короткого замыкания.

Транзистор 4ь совместно с ячейкой 1 и узлом 5 образует линейный стабилизатор напряжения, на выходе которого поддержи- 10 вается напряжение

U„= U,„— 1„К, где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При I»=0 на выходе линейного стабилизатора, а следовательно, и на выходе имитатора напряжения равно величине UÄ»»=

=U,, (фиг. 2,а). По мере роста 1» транзистор 4i будет закрываться, а выходное напряжение U» áóäåò линейно уменьшаться. При I»=li весь ток ячейки Ii будет поступать в нагрузку (фиг. 2,б), а напряжение на выходе датчика 6 достигает порога срабатывания компаратора 7>, относящегося к ячейке 1 .

Компаратор 7 срабатывает, транзистор

4 закроется, и весь ток ячейки I будет поступать в нагрузку. Скачкообразно увеличится напряжение U» и ток I», что приведет к открытию транзистора 4i и уменьшению до нуля выходного тока линейного стабилизатора I»., При этом вновь на выходе имитатора установится напряжение, равное величине U,» — li К.

Дальнейшее увеличение 1» (за счет уменьшения сопротивления нагрузки 3) будет вновь сопровождаться уменьшением U» согласно выражению (1). При 1„=21i напряжение У» достигает порога срабатывания компаратора 7з, что приведет к закрытию транзистора 4З и протеканию тока ячейки 1> по нагрузке 3.

Включение ячейки 1З в цепь нагрузки вызовет полное открытие транзистора 4 и

60 б5 уменьшение тока I»., до нуля (фиг. 2,б).

Далее процесс повторяется.

При l»=li (У вЂ” 1) сработает компаратор

7, и закроется транзистор 4, т. е. последняя ячейка ln переведется из режима короткого замыкания в режим передачи энергии в нагрузку. Дальнейший рост тока вплоть до величины I» — Nli будет происходить за счет призакрытия транзистора 4i.

Когда ток I достигнет величины Nli, транзистор 4 будет полностью закрыт, т. е. к нагрузке будет подключен генератор тока

NIi. В этом режиме справедливо

U„= Q„Nl„ (2) Формула изобретения

Вторичный источник питания, содержащий ряд ячеек, соединенных по входу с выводами для подключения питания, датчик тока нагрузки и узел сравнения опорного напряжения с суммарным значением напряжения на нагрузке и напряжения на выходе датчика тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, улучшения массогабаритных показателей и динамичепоэтому всякое уменьшение сопротивления нагрузки R» ñîïðoBîèäàåòñÿ снижением выходного напряжения U» ïðè постоянном токе 1» (фиг. 2,а).

Увеличение R4 и уменьшение I, приводят к обратному процессу, при котором по мере уменьшения напряжения с выхода датчика тока ячейки 1>- — . 1> будет поочередно переводится в режим короткого замыкания, а ток IJ1, будет изменяться таким образом, чтобы всегда выполнялось условие (1) .

Таким образом, на выходе устройства формируется приближенная вольт-ам перная характеристика солнечной батареи.

Преимущества предлагаемого устройства состоят в следующем: во-первых, в результате суммирования токов отдельных ячеек имеется возможность каждую из них делать в однотактном варианте. При этом заметно упрощается все устройство, увеличивается КПД и улучшаются

его массогабаритные показатели; во-вторых, в предложенном устройстве функциональный преобразователь вообще отсутствует, а необходимость в сглаживающем фильтре отпадает, поэтому динамические характеристики устройства получаются выше. В этом случае, если ток ячеек 1; носит пульсирующий характер, роль фильтра выполняет линейный стабилизатор (ячейка 1ь транзистор 4ь узел 5).

Таким образом, предложенное устройство характеризуется большим КПД, лучшимн массо",àáàðèòíûìè и дина,мическими характеристиками, что и определяет предпочтительность его применения.

828184 ских характеристик, все ячейки выполнены в виде автономных стабилизаторов тока, выходы которых зашунтированы транзисторами и подкл.очены через развязывающие диоды к выводам для подключения нагруз- 5 ки, причем базовый вывод одного транзистора подключен к выходу узла сравнения, а базовые выводы остальных транзисторов соединены через компараторы с выходом датчика тока. 10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3435328, кл. 323 вЂ, 1965.

2. Патент ФРГ ¹ 2052251, кл. 21С 31/12, 1960.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2700001/24 — 07, кл. G 05F 1/56, 1978.