Резервированный стабилизированный источник напряжения

 

Союз Соаетскик

Социалистичесник

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ («)862129 (61) Дополнительиое к авт. саид-ау(22) Заявлено 211 2,79 (21) 2857115/24-07 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет

Опубликовано 070981 Бюллетень Йо ЗЗ (51)М. Кл.3

G. 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 316. . 722. 1 (088. 8) Дата опубликования описания 0709.81 (72) Авторы изобретения

Б.Я. Ханин, В.И. Федоров и Ю.П. Борзов и. (71) заявители

; сЦ,Ь (54 ) РЕЭЕРВИРОВАННЫЙ СТАБИЛИЭИРОВАННЫЙ

ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ

Недостатками известных устройств является наличие датчика тока, вклю+ ченного в силовую цепь ведущего стабилизатора и датчика тока, включенного в силовую цепь ведомого стабилизатора, что приводит к снижению

КПД стабилизатора и увеличению уровня минимально-необходимого напряжения на входе стабилизатора. Сущест..венным недостатком устройства прототипа является отказ стабилизирован:ного. источника постоянного напряжения при единичном отказе любого элемента ведущего стабилизатора, так как ведомый стабилизатор не может

30 воспринимать на себя функции ведуИзобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в качестве высоконадежного стабилизиро:ванного источника питания в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известны стабилизированные источники питания постоянного напряжения, содержащие по крайней мере два стабилизатора напряжения; каждый из которых состоит из регулирующего элемента, включенного в одну из силовых шин, узла сравнения, входом подключенного к одному из выходных выводов, а выходом — к управляющему входу регулирующего элемента, другим — с выходом коммтутирующего элемента, а выходок с управляющим входом регулирующего элемента, причем в силовую шину каждого стабилизатора введен датчик тока 31J и (2$ ..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является разервированный стабилизированный источник напряжения, содержащий два однотипных импульсных стабилизатора, подключенных своими выходами к выходным выводам, каждый нэ которых.состоит иэ регулирующего и управляющего блоков, соединенных между собой своими входом и выходом соответственно,. а питающий вход регулирующего блока соединен с входным выводом делителя напряжения, подключенного параллельно выходным выводам и выходом соединенного с входом управляющего блока, и выходного LCD-фильтра, включенного между питающим выходом регулирующего блока и выходным выводом, причем последовательно с диодом фильтра включена обмотка токоограничивающего дросселя, шунтированная обратным диодом 131.

862129

Щего из-за отсутствия в нем источника опорного напряжения.

Целью изобретения является повы- . шение надежности резервированного стабилизированного источника напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в резервированный стабилизированный источник напряжения введен дифференциальный усилитель с двумя выходами, а в каждый импульсный стабилизатор введены дополнительный делитель напряжения и детектор, йри этом делитель напряжения подключен к соответствующей обмотке токоограничивающего дросселя, выход дополнительного делителя соединен со входом соответствующего детектора, а выход детектора соединен иэ условия обеспечения перекрестной связи между импульсными стабилизаторами с одним из входов дифференциального усилителя, выход которого, инверсный по отношению к укаэанному входу, соединен с делителем напряжения противоположного импульсного стаби-. лизатора.

На фиг. 1 показана блок-схема резервированного импульсного стабилизатора напряжения; на фиг.2.— электрическая принципиальная схема стабилизатора, состоящего иэ двух одинаковых импульсных стабилизаторов, каждый из которых реализован на базе интегральной микросхемы

142ЕП1 и представляет собой импульсный стабилизатор с двухпозиционным регулированием; на фиг. 3 осциллограммы напряжений при равенстве токов, протекающих через регулирующие транзисторы. обоих стабилизаторов:

Ut f(t) — осциллограмма напряжения на диоде 11 первого стабилизатора;

0. 1() — осциллограмма напряжения на диоде 11 второго стабилизатора;

Ug f(с) — осциллограмма напряжения на диоде б первого стабилизатора;

0й f(t) — осциллограмма напряже9. ния на диоде б первого стабилизатора;

3„f (t) - осциллограмма тока, протекающего через регулирующий транзистор первого стабилизатора;

3 1(t) — осциллограмма тока, протекающего через регулирующий транзистор второго стабилизатора.

Резервированный стабилизированный источник напряжения (см. фиг. 1) содержит два.однотипных импульсных стабилизатора, каждый из которых содержит регулирующий блок 1,.входом . подключенный к выходу управляющего блока 2, вход которого соединен с выходом делителя 3 напряжения, выходной СО-фильтр 4,причем последовательно с диодом фильтра включена обмотка токоограничивающего дросселя 5, шунтированная диодом 6, дополнительный делитель 7 напряжения, входом подключенный к обмотке токоограничивающего дросселя, а выходом— ко входу детектора 8, и общий для обоих импульсных стабилизаторов дифференцированный усилитель 9, первый вход которого соединен с выходом детектора 8 первого импульсиодом и делители 3 напряжения на. вход стабилизаторов в широком диапазоне изменений параметров элементов стабилизатора, нагрузки и входного напряжения. Когда транзистор регулирующего блока 1 закрыт, через диод фильтра 4 протекает ток, величина которого линейно уменьшается от начального 31 до конечного 3 . При этом выходной ток стабилизатора

50

При отпирании транзистора регули,рующего блока 1 в течение первого этапа рассасывания избыточного заряда неосновных носителей в базе диода фильтра 4, когда напряжение на диоде еще мало на дросселе 5 формируется прямоугольный импульс положительной полярности, амплитуда которого равна входному напряжению стабилизатора, а длительность пропорциональна выходному току стабилизатора.

При оптимальном соотношении докоммутационного и послекоммутацион65 го стабилизаТора, а второй вход под ключен к выходу детектора 8 второго импульсного стабилизатора, первый выход (инверсный первому входу) дифференциального усилителя соединен с делителем 3 второго импульсного ста15 билизатора, а второй выход (инверс.ный второму входу) с делителем 3 первого импульсного стабилизатора. Нагрузка 10 включена на выходе источника напряжения, кроме того выходной

Щ фильтр 4 содержит диод 11.

Схема резервированного импульсного стабилизатора работает следующим образом.

Если стабилизаторы настроены идеально на одинаковое выходное ыап ряжение, ток нагрузкй распределяется поровну между обоими стабилизаторами. Временной и температурный дрейф параметров элементов, входящих в состав каждого стабилизатора, при отсутствии схемы выравнивания токов приведет сначала к разбалансу выходных токов, а затем к запиранию транзистора регулирующего блока одного иэ стабилизаторов. Введение перекрестных отрицательных обратных связей с обмоток дросселей 5 через делители 7 напряжения, детекторы 8 площади импульсов, согласующий усилитель

9 с дифференциальным входом и выхо862129 ного токов диода длительность импульса на дросселе 5 и З2. т . и

3 Зр тора.

Импульсы с дросселя 5, уменьшенные по амплитуде делителем 7, поступают на вход детектора 8, напряжение на выходе которого пропорционально амплитуде и длительности им.пульсов, а следовательно, выходному току стабилизатора. Синфазные изменения выходных токов вызывают синфазные изменения напряжений на входах усилителя 9, разбаланс выходных токов приводит к появлению.на дифференциальном входе усилителя 9 балансирующего сигнала, KQTopbIA через усилитель 9 вызывает соответствующие изменения напряжений на входах управляющих блоков 2 и скважности импульсов транзистора регулирующего блока 1 °

Допустим, что ток левого стабилизатора, изображенного на фиг. 1, меньше тока правого стабилизатора (при этом напряжение на выходе правого стабилизатора больше напряжения на выходе левого стабилизатора).

Амплитуда и длительность импульсов на дросселе 5 левого стабилизатора меньше амплитуды и длительности импульсов на дросселе 5 правого стабилизатора. Напряжение на первом входе дифференциального усилителя, подключенного к детектору 8 левого стабилизатора, меньше напряжения на втором входе дифференциального усилителя, подключенного к детектору 8 правого стабилизатора, причем с уменьшением тока левого стабилизатора напряжение на первом входе дефференциального усилителя уменьшается, а на втором входе остается неизменным. Ток на выходе дифференциального усилителя, инверсном первому входу, уменьшается и напряжение на выходе правого стабилизатора также уменьшаетая. Таким образом, устройство работает как система автоматического регулирования с глубокой отрицательной обратной связью и позволяет обеспечить баланс токов при значительных измен —

I

Формула изобретения

Резервированный стабилизированный источник напряжения, содержащий два однотипных импульсных стабилизатора, подключенных своими выходами к вы6 ходным выводам, каждыми. из которых состоит из регулирующего и управляющего блоков, соединенных между собой своими входом и выходом соответственно, а питающий вход регулирующего блока соединен с входным выводом и выходом соединенного с входом управляющего блока, и выходного LСО-фильт"ра, включенного между питающим выходом регулирующего блока и выходным выводом, причем последовательно с

Я) диодом фильтра включена обмотка токоограничивающего дросселя, шунтированная обратным диодом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен дифференциальный усилитель с двумя выхои чувствительность этого параметра импульса к выходному току стабилизатора где à — время жизни неосновных ч носителей в насыщенной базе диода;

3 «?2О- ) - докоммутационный прямой

0 о ток диода;

Эр «1ГЙq — оптимальный послекоммутационный средний ток рассасывания диода;

3 — выходной ток стабилиэаниях параметров элементов стабилиэи-. тора.

Практическая схема,резервированного импульсного стабилизатора, представленная на фиг. 2, была испытана в условиях изменения температуры око О рожающей среды от +60 С до -50 С.

Разбаланс тока в стабилизаторах не превышал 2% при напряжении на выходе стабилизатора, равном 16 В, входном напряжении 27 В, токе нагрузки от

0,5 до 2 A.

По сравнению с аналогами и прототипом в резервированном стабилизаторе, содержащем предлагаемое устройство, ошибка распределения тока в ста15, бйлиэаторах при изменении параметоон элементов на порядок меньше. Например прй токе нагрузки 1 A изменение номинала резистора (см. Фиг. 2) на

10 Ом вызывает изменение тока в каж20 дом стабилизаторе на 1%, а в аналоге — на 10%, повьпУение температуры окружающей среды до +70 C вызывает изменение тока в каждом стабилизаторе соответственно: в предлагаемом устройстве — на 2,5%; в аналоге и прототипе — на 40%.

Применение предлагаемого устройства позволяет существенным образом повысить .надежность резервированных импульсных стабилизаторов постоян ного тока за счет облегченного режима работы элементов стабилизатора.

Схемы импульсных стабилизаторов уп рощаются за счет исключения иэ силовой цепи датчиков тока в виде резисторов большой мощности (при больших токах нагрузки) импульсные резервированные стабилизаторы с предлагаемым устройством имеют более высокий коэффициент полезного действия и устойчиво работают в широком температурном диапазоне.

862129 дами, а в каждый импульсный стабили-: затор введены дополнительный делитель напряжения, и детектор, при этом делитель напряжения подключен к соответствующей обмотке токоограничивающего дросселя, выход дополнительного делителя соединен с входом соответствующего детектора, а выход детектора соединен из условия обеспечения перекрестной. связи между импульсными стабилизаторами с одним из входов дифференциального усилителя, выход 10 которого инверсный по отношению к

Ь указанному входу, соединен с делителем напряжения противоположного импульсного стабилизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское .свидетельство СССР

М 657421, кл. 6 05 Г 1/56, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 657424, кл. G 05 F 1/58, 1976.

Э. Авторское свидетельство СССР

М 547751, кл. С 05 F 1/56, 1975 (прототип).

В62129

0 ц

Состанителв О. Овсянников

Редактор Г. Прусова.. Техред M„ Голинка Корректор;О. Билак

Заказ 6612/43 Тираж 940 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4