RU133373U1

RU133373U1 - SOURCE OF POWER

Info

Publication number: RU133373U1
Application number: RU2012154674/07U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Андреевич Котанс; Евгений Николаевич Цунаев; Игорь Николаевич Чистяков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Рязанский Радиозавод"
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-10-10

Abstract

Источник питания предназначен для питания стабилизированным напряжением и током мощных высокочувствительных радиотехнических устройств, в том числе в системах автоматизированного контроля. Источник питания представляет собой настольный лабораторный прибор. Техническим результатом заявленной полезной модели является реализация источника питания постоянного тока мощностью до 800 Вт с возможностью дистанционного переключения напряжения посредством ПЭВМ, в котором полностью отсутствуют высокочастотные пульсации, а уровень низкочастотных не превышает 5 мВ. Указанная мощность при минимальном размере достигается введением предварительного стабилизатора напряжения, позволяющего поддерживать на выходе выпрямителя стабилизированное постоянное напряжение, которое всегда больше выходного напряжения примерно на 4 В. Схема управления на микроконтроллере дает возможность управления выходными напряжением и током со встроенной клавиатуры и дистанционно с использованием ПЭВМ с шагом 100 мВ/100 мА. The power source is designed to supply stabilized voltage and current to high-power high-sensitivity radio engineering devices, including in automated control systems. The power source is a benchtop laboratory device. The technical result of the claimed utility model is the implementation of a direct current power source with a capacity of up to 800 W with the ability to remotely switch voltage using a PC in which there are no high-frequency ripples and the low-frequency level does not exceed 5 mV. The indicated power at a minimum size is achieved by introducing a preliminary voltage stabilizer, which allows to maintain a stabilized constant voltage at the output of the rectifier, which is always approximately 4 V higher than the output voltage. The control circuit on the microcontroller makes it possible to control the output voltage and current from the built-in keyboard and remotely using a PC with increments of 100 mV / 100 mA.

Description

Источник питания предназначен для питания стабилизированным напряжением и током мощных высокочувствительных радиотехнических устройств, в том числе в системах автоматизированного контроля. Он представляет собой настольный лабораторный прибор.The power source is designed to supply stabilized voltage and current to high-power high-sensitivity radio engineering devices, including in automated control systems. It is a benchtop laboratory device.

Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности является импульсный источник питания АКИП-1126 (http://www.jais.ru/akipll26.htm), соответствующий требованиям, предъявляемым к источникам питания для проведения большинства контрольно-регулировочных операций. Их схожими возможностями являются: высокая мощность, универсальный интерфейс для интеграции в измерительные системы, удобная панель управления с кнопками прямого ввода значений, точные измерения выходных параметров с помощью встроенных вольтметра и амперметра, компенсация падения напряжения при подключении удаленной нагрузки, цифровая индикации установленных напряжения и тока.The closest to the claimed utility model in technical essence is the AKIP-1126 switching power supply (http://www.jais.ru/akipll26.htm), which meets the requirements for power supplies for most control and adjustment operations. Their similar capabilities are: high power, a universal interface for integration into measuring systems, a convenient control panel with buttons for direct input of values, accurate measurement of output parameters using a built-in voltmeter and ammeter, compensation for voltage drop when connecting a remote load, digital indication of installed voltage and current .

Недостатком прототипа является присутствие в выдаваемом источником постоянном напряжении высокочастотных импульсных помех амплитудой до 60 мВ, неизбежных из-за принципа работы такого вида устройств, что создает в питающем напряжении высокочувствительных приемных устройств заметный помеховый фон, наличие которого затрудняет качественную настройку и контроль ряда параметров вышеуказанных устройств (например, чувствительности). А также высокая стоимость, трудность ремонта из-за недоступности схем и комплектации, неудобная колодка для подключения нагрузки и меньшая надежность, обусловленная как сложностью схемы, так и режимом работы.The disadvantage of the prototype is the presence in the source of constant voltage of high-frequency pulsed interference with an amplitude of up to 60 mV, unavoidable due to the principle of operation of this type of device, which creates a noticeable interference background in the supply voltage of highly sensitive receiving devices, the presence of which complicates the qualitative adjustment and control of a number of parameters of the above devices (e.g. sensitivity). As well as the high cost, the difficulty of repair due to the inaccessibility of the circuits and equipment, an inconvenient block for connecting the load and lower reliability due to both the complexity of the circuit and the mode of operation.

Техническим результатом заявленной полезной модели является реализация источника питания постоянного тока мощностью до 800 Вт с возможностью дистанционного переключения напряжения посредством ПЭВМ, в котором полностью отсутствуют высокочастотные пульсации, а уровень низкочастотных не превышает 5 мВ.The technical result of the claimed utility model is the implementation of a direct current power source with a capacity of up to 800 W with the ability to remotely switch voltage using a PC in which there are no high-frequency ripples and the low-frequency level does not exceed 5 mV.

Указанная мощность при минимальном размере достигается введением предварительного стабилизатора напряжения, позволяющего поддерживать на выходе выпрямителя стабилизированное постоянное напряжение, которое всегда больше выходного напряжения примерно на 4 В.The indicated power at a minimum size is achieved by introducing a preliminary voltage stabilizer, which allows to maintain a stabilized constant voltage at the output of the rectifier, which is always greater than the output voltage by about 4 V.

Схема управления на микроконтроллере дает возможность управления выходными напряжением и током со встроенной клавиатуры и дистанционно с использованием ПЭВМ с шагом 100 мВ/100 мА.The control circuit on the microcontroller makes it possible to control the output voltage and current from the built-in keyboard and remotely using a PC with a step of 100 mV / 100 mA.

При тех же характеристиках источник дешевле и ремонтопригоднее.With the same characteristics, the source is cheaper and maintainable.

На фигуре 1 приведена структурная схема заявленного источника питания, состоящего из платы источника питания, платы переключения и элементов, установленных на корпусе и радиаторах.The figure 1 shows the structural diagram of the claimed power source, consisting of a power supply board, a switching board and elements mounted on the housing and radiators.

Схема состоит из предварительного стабилизатора и последующего главного стабилизатора. Предварительный стабилизатор вырабатывает из переменного напряжения сети посредством мостовой выпрямительной схемы на тиристорно-диодных модулях (на шасси) стабилизированное постоянное напряжение на зарядных конденсаторах (на шасси), которое всегда больше выходного напряжения примерно на 4 В.The circuit consists of a preliminary stabilizer and a subsequent main stabilizer. The preliminary stabilizer generates a stabilized constant voltage on the charging capacitors (on the chassis) from the ac mains voltage through a bridge rectifier circuit on the thyristor-diode modules (on the chassis), which is always approximately 4 V.

Момент отпирания тиристоров модулей определяется путем сравнения напряжения на исполнительном звене главного регулятора с пилообразным напряжением, синхронным с сетью. Это сравнение проводит операционный усилитель.The moment of unlocking the thyristors of the modules is determined by comparing the voltage at the executive link of the main controller with a sawtooth voltage synchronous with the network. This comparison is carried out by an operational amplifier.

Генератор пилообразного напряжения построен на микросхеме, транзисторе, а также резисторе и конденсаторе. Конденсатор заряжается через резистор и разряжается через транзистор при прохождении переменного напряжения через ноль.The sawtooth voltage generator is built on a microcircuit, a transistor, as well as a resistor and capacitor. The capacitor is charged through the resistor and discharged through the transistor when the alternating voltage passes through zero.

Главный стабилизатор выполнен по обычной схеме. В качестве регулируемых усилителей для режимов стабилизации тока и напряжения используются операционные усилители.The main stabilizer is made in the usual way. Operational amplifiers are used as adjustable amplifiers for stabilizing current and voltage.

Плата управления включает микроконтроллер, выполняющий функцию формирования сигналов в зависимости от выбранного напряжения или тока, введенных вручную, или кодов, полученных при дистанционном управлении. Они подаются на входы цифро-аналоговых преобразователей, которые формируют опорные напряжения для стабилизаторов напряжения и тока. Кроме этого на плате размещены схемы гальванической развязки сигналов приема-передачи контроллера и персонального компьютера (ПК) по интерфейсам RS-232 и USB, а также сигналов, необходимых для установки тока стабилизации. Они включает в себя: источники питания +5 В и схему развязки, собранную на оптронах.The control board includes a microcontroller that performs the function of generating signals depending on the selected voltage or current, manually entered, or codes received during remote control. They are fed to the inputs of digital-to-analog converters, which form the reference voltage for voltage and current stabilizers. In addition, the board contains galvanic isolation circuits for the transmit and receive signals of the controller and personal computer (PC) via RS-232 and USB, as well as the signals necessary to set the stabilization current. They include: +5 V power supplies and a decoupling circuit, assembled on optocouplers.

Конструктивно источник питания выполнен как настольный лабораторный прибор.Structurally, the power source is designed as a bench-top laboratory device.

На передней панели размещены: жидкокристаллический индикатор; тумблер "СЕТЬ"; клавиатура для ручной установки напряжения выхода и тока стабилизации и управления дополнительными функциями; щитовые электроизмерительные приборы; светодиоды «U» и «I», указывающие на режим стабилизации напряжения или режим стабилизации тока; выходные силовые зажимы; зажимы «УН» для подключения проводников, соединяющих источник и входные зажимы удаленной нагрузки (работа по 4-х проводной схеме подключения нагрузки); переключатель «УН ВКЛ» для установления режима компенсации напряжения при работе на удаленной нагрузке.On the front panel are located: liquid crystal indicator; toggle switch "NETWORK"; a keyboard for manually setting the output voltage and stabilization current and controlling additional functions; electrical panel meters; LEDs “U” and “I” indicating voltage stabilization mode or current stabilization mode; output power clamps; UN clamps for connecting conductors connecting the source and input terminals of a remote load (work on a 4-wire load connection diagram); "ON ON" switch to set the voltage compensation mode when working at a remote load.

Печатные плата источника питания и плата управления закреплены на шасси прибора.The power supply circuit board and control board are mounted on the instrument chassis.

Зажим заземления, разъем "ДУ", держатели предохранителей находятся на задней панели.Ground terminal, remote control connector, fuse holders are located on the rear panel.

Заявленный источник питания изготавливается промышленным способом из доступных материалов с помощью общеизвестных средств.The claimed power source is manufactured industrially from available materials using well-known means.

Claims

A power source comprising a power supply board connected to a switching board, characterized in that a preliminary voltage stabilizer implemented on the basis of thyristor-diode modules with charging capacitors is connected in series with the main stabilizer, and the control board on the microcontroller is connected to the main stabilizer.