Вторичный источник электропитания

 

Союз Советских

Социапистических респубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>883885 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (5!)М. Кл. (22) Заявлено 20.03.80 (21) 2896431/24-07 с присоединением заявки J4

G 05 F 1/56

Н 02 3 7/00

3юсударствкнный комнтет (23) Приоритет

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень М 43 ссср во делам нзобретеннй н открытий (S3) @К 621. 316.

722 1(088 8) Дата опубликования описания 25, 11.81 (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Рязанский радиотехнический институт (54) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к преобразо- вательной технике и может быть исполь1 зовано при разработке вторичных источников электропитания, способных совмещать в себе функции первичных источников электропитания различных типов.

Известны вторичные источники электропитания, выполненные по схеме с регулирующим органом непрерывного типа и обладающие высокими динамическими характеристиками 1) .

Недостатком такого источника является низкий КПД.

Известны также вторичные источники электропитания, в которых повышение КПД обеспечивается использованием ключевого режима работы регулирующего органа (21 .- .

Недостатком известных схем является их низкие динамические свойства.

Наиболее близким к предлагаемому

20 изобретению техническим решением является вторичный источник электропитания, содержащий ряд преобразовательных ячеек-источников тока, входы которых соединены с входными зажимами вторичного источника электропитания, а выход одной из них непосредственно, а выходы других через диодно-транзисторный коммутатор — с выходными зажимами вторичного источника электропитания, ряд компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами диодно-транзисторного коммутатора первые входы — с выходами источников опорного напряжения, а вторые входы — с выходом датчика тока, линейный регулятор, силовая цепь которого подключена параллельно выходньм зажимам, а управляющий вход — к выходу схемы сравнения, и делитель выходного напряжения, подключенный к выходным зажимам $3) .

Недостатком известного электропитания является узкая область применения, вследствие специализированного назначения — как имитатора солнечных батарей.

883885

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей вторичного источника электропитания.

Эта цель достигается тем, что вторичный источник электропитания, содержащий ряд преобразовательных ячеек-стабилизаторов тока, диодно-транзисторного коммутатора компараторы, линейный регулятор, делитель выходного напряжения, датчик тока и схему сравнения, снабжен генератором управляющих напряжений и переключателем режима работы на три положения, в каждом из положения которого входы схемы сравнения соединены соответственно с выходом делителя выходного напряжения и выходом генератора управляющих напряжений, с выходом генератора управляющих напряжений и выходом датчика тока, с делителем выходного. напряжения и выходом датчика тока.

На фиг. 1 представлена функциональная схема вторичного источника питания; на фиг. 2 — зависимость выходного напряжения тока и тока в линейном регуляторе от величины тока нагрузки; на фиг. 3 временные диаграммы напряжения на выходных зажимах источника и тока нагрузки источника в режиме генерации импульсов напряжения и тока произвольной формы;, на фиг. 4 внешняя характеристика вторичного источника электропитания в режиме имитации работы источника ограниченной мощности.

Источник содержит ряд преобразовательных ячеек-стабилизаторов 1 тока, коммутатор 2, компаратор 3, линейный регулятор 4, схему 5 сравнения, дели" тель 6 выходного напряжения, переключатель 7 режима работы, генератор 8 напряжений, датчик 9 тока, источники

10 опорного напряжения, входные зажимы 11 и выходные за кимы 12.

На чертежах приняты следующие обозначения: 3 — выходной ток преобразовательной ячейки 1; 74 — ток линейного регулятора 4; J — суммарный ток всех преобразовательных ячеек3 000900ПР, -ООРИ- напРЯже Я на в одах соответствующих источников 10 . опорного напряжения; — ток нагрузки вторичного источника электропитания 1 — ток короткого замыкания

<3 вторичного ичточника электропитания;

Ц вЂ” напряжение на входных зажимах

1.1; Ug — напряжение на выходных зажимах 12; Uq — напряжение на выходе

Д генератора 8 управляющих напряжений;

lJg — напряжение на выходе датчика 9 тока.

Входы всех преобразовательных ячеек 1 соединены с входными зажимами 11, а выходы через диодно-транзисторные ключи коммутатора 2 — с выходными зажимами 12 вторичного источника электропитания, причем выход одной преобразовательной ячейки подключен к выходным зажимам 12 непосредственно, Управляющие входы диодно-транзисторных ключей связаны с выводами компараторов 3, инвертирующие входы которых подключены к источникам опорных напряжений, а неинвертирующие— к выходу датчика 9 тока.

Чинейный регулятор 4, шунтирующий общий выход ячеек, своим управляющим входом соединен с выходом схемы 5 сравнения, причем неинвертирующий вход схемы 5 с помощью переключателя 7 режима работы подключается к выходу делителя выходного напряжения и выходу генератора 8 управляющих напряжений, а инвертирующий — к выходу генератора 8 управляющих напряжений и выходу датчика 9 тока.

Источник работает следующим обра° 0 зом. Выходное напряжение датчика 9 тока Vg при своем изменении в зависимости от тока нагрузки проходит последовательно уровни срабатывания компараторов 3, обеспечивая тем самым пеу.еключение транзисторных ключей коммутатора 2 и подключение нужного числа преобразовательных ячеек 1 к нагрузке (фиг. 2a).

В зависимости от положения переклю40 чателя 7, источник работает в одном из трех возможных режимов: режиме повторения выходным напряжением. формы и величины управляющего напряжения с,имaемoго с генератора 8; режиме

4 повторения током нагрузки формы и величины напряжения генератора 8 режиме имитации работы источника ограниченной мощности.

В первом режиме.,неинвертирующий

Ж вход схемы 5 подключен к выходу делителя 6 выходного напряжения, а инвертирующий — к выходу генератора 8 управляющих напряжений. Схема 5 сравнения, управляя линейным регулятором

55 4, поддерживает минимальной ошибку рассогласования между выходным напряжением делителя 6 и выходным напряжением генератора 8, При этом величи-

883885,на тока протекающего по линейному регулятору 1 изменяется в зависимости от тока нагрузки по кривой (фиг. 26), Напряжение на выходе источника в этом режиме отслеживает выходное на- f пряжение генератора 8, т.е. при постоянной величине 18 источник работает в режиме стабилизации выходного напряжения, а при импульсном характере 08 — в режиме генерации импульсов l4 напряжения произвольной формы (фиг. Зс ) .

Так как во вторичном источнике электропитания отсутствуют сглаживающие реактивные элементы, то его час- if тотные свойства определяются частотными характеристиками линейного регулятора 4 и временем срабатывания компараторов 3 и коммутаторов 2. Поэтому вторичный источник электропитания, р0 обладая высоким быстродействием, способен обеспечить усиление управляющих импульсов высокой частоты (несколько десятков килогерц) .

Во втором режиме с помощью ;ерек- р0 лючателя 7 неинвертирующий вход схемы 5 соединен с выходом генератора

8, а инвертирующий — с выходом датчика 9, и вторичный источник электропитания в зависимости от формы выходного .30 напряжения генератора управляющих напряжений работает или в режиме стабилизации тока нагрузки или в режиме генерации импульсов тока произвольной формы (фиг. 3 5)

В режиме имитации источника ограниченной мощности инвертирующий вход схемы сравнения подключается к выходу датчика тока, а неинвертирующий— к делителю выходного напряжения.

Этот режим отличается от первого тем, что опорное напряжение схемы сравнес ния уменьшается с увеличением тока нагрузки (фиг. 2 ). выходная вольт-амперная характеристика источника в этом режиме -имеет вид, представленный на фиг. 4.

Таким образом, введение в источник генератора 8 и переключателя 7 позволяет существенно расширить его функциональные возможности. Источник может быть использован как стабилизатор тока или напряжения, как генератор импульсов тока или напряжения произвольной формы и большой мощнос" ти, а также как имитатор первичных источников питания ограниченной мощности.

Формула изобретения

Вторичный источник электропитания содержащий ряд преобразовательных ячеек-источников тока, входы которых соединены с входными зажимами вторичного источника электропитания, выход одной из них непосредственно, а выходы других через диодно-транзисторный коммутатор — с выходными зажимами вторичного источника электропитания, ряд компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами диодно-транзисторного коммутатора, первые входы — с выходами источников опорного напряжения, а вторые входы — с выходом датчика тока, линейный регулятор, силовая цепь которого подключена параллельно выходным зажимам, а управляющий вход — к выхо" ду схемы сравнения, и делитель выходного напряжения, подключенный к выходным зажимам, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей вторичного источника электропитания, он снабжен генератором управляющих напряжений и переключателем режима работы на три положения, в каждом из положений которого входы указанной схемы сравнения соединены соответственно с выходом делителя выходного напряжения и выходом генератора управляющих напряжений, с выходом генератора управляющих напряжений и выходом датчика тока, с делителем выходного напряжения и выходом датчика тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред.

С. Д. Додика, Е. И. Гальперина. M.

"Советское радио", 1969.

2. Моин В. С., Лаптев Н. И. Стаби-. лизированные транзисторные преобразователи. И., "Энергия", 1972.

3. Проблемы преобразователей техники II, ИЭД АИ УССР, Киев, 1979, с. 158-161 (прототип) .

883885 conf

ЙаФ к„

Гкал Ь

Составитель В. Цишевский

Редактор Н. Рогулич Техред Е.Харитончик Корректор Л.Бокшан

Заказ 10231/73 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская i<< ° д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4