RU3177U1 - Вторичный источник питания - Google Patents

Abstract

Вторичный источник питания, содержащий последовательно соединенные первичный источник питания, преобразователь, выпрямитель, устройство стабилизации напряжения, выполненное на основе непрерывного стабилизатора напряжения и высокочастотного фильтра, подключенного к функциональной аппаратуре, отличающийся тем, что в устройство стабилизации напряжения введены источник опорного напряжения, подключенный входом к выходу непрерывного стабилизатора напряжения, а выходом через сопротивление нагрузки - к входу непрерывного стабилизатора напряжения, и усилитель напряжения обратной связи, подключенный входом к сопротивлению нагрузки источника опорного напряжения, а выходом - к собственному сопротивлению нагрузки и к выходу напряжения обратной связи, подключенного к преобразователю.

Description

ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ШТАНИЯ

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано в стабилизирующих источниках питания.

Известен стабилизирующий источник питания соцерчгащий преобразователь постоянного напряжения, силовой трансформатор, выходной выпрямитель, фильтр, компаратор обратной связи, связанный входами с источником питания и источником опорного напряжения, а BHXo ivt-e вхощр ииротно-импульсного модулятора, в свою очередь соедшюнного со входом форм1фователя импульсов, выход которого соединен со входом преобразователя напряжения. Устройство также содержит датчик тока, соединенный последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора и выпрямителем ограничителя тока. Источник опорного напряжения ограничителя тока выходом подключен к входу компаратора ограничителя тока, выход которого соединен со входом компаратора обратной связи. Выход широтноимпульсного модулятора соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом задающего генератора. Кроме того, в устройство введен второй генератор пилообразного напряжения, вхоц которого соединен с выходом задающего генератора, а выход соединен последовательно с выходом выпрямителя ограничителя тока / I /. Недостатками известного стабилизированного источника питания являются недостаточная его надежность, в виду большого числа компонентов в узлах и числа соединений, а

недостаточная стабилизация напряжения из-за больших амплитуд пульсаций. Кроме того, низкие удельные конструктивные характеристики и высокий уровень переменных составляющих напряжений, поступающих в нагрузку, например, геофизической аппаратуры, работающей в автономном режиме, снижает надежность их работы.

За прототип принят вторичный источник питания, содержащий последовательно соединенные преобразователь, вЕшрямитель, устройство стабилизации напряжения и высокочастотный фильтр, подключенный к функциональной аппаратуре. Использование в устройстве стабилизации напряжения интегральной схемы серии 142 позволяет решить проблемы снижения 1 пом. до допустимых уровней / 2 /.

Существенным недостатком взятого за прототип вторичного источника питания является его низкая экономичность (КОД) при широком диапазоне входных напряжений и токов нагрузки из-за отсутствия управления напряжением преобразователя и повышенной рассеиваемой мощности на HenpepiffiHilW стабилизаторе напряжения. Другим недостатком устройства является его низк4 е надежность и массогабаритные показатели из-за необходимости применения теплоотводящих устройств в непрерывном стабилизаторе напряжения.

Задачей предлагаемого технического решения является необходимость в повышении надежности и экономичности вторичного источника питания в устройствах, работающих в автономном режиме при дефиците электроэнергии за счет снижения мощности рассеяния в устройстве стабилизации напряжения и управления входным напряжением вторичного источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом источнике питания, состоящим из последовательно соединенных: первичного источника питания, преобразователя, вьшрямителя, устройства стабилизации напряжения и высокочастотного фильтра, подключенного к функциональной аппаратуре, устройство стабили L / ( -J

зации напряжения, содержащее непрерывный стабилизатор напряжения, снабжено источником опорного напряжения, подключенного входом к выходу непрерывного стабилизатора напряжения, а выходом через сопротивление нагрузки ко входу непрерывного стабилизатора напряжениями усшштелем напряжения обратной связи, выполненного на транзисторе, подключенном входом к сопротивлению нагрузки источника опорного напряжения, а выходом к собственному сопротивлению нагрузки и к выходу напряжения обратной связи, подключенного к преобразователю. Описанное выполнение устройства стабилизации прежде всего не требует дополнительных устройств токовой защиты, а также делает преобразователь управляемым, что повышает надежность и экономичность устройства в целом.

На фигЛ приведена структурная схема вторичного источника питания, на фиг.2 - структурная схема устройства стабилизации напряжения.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные первичный источник питания I, преобразователь 2, вторичный выпрямитель 3, фильтр 4, устройство стабилизации нашряжения 5, высокочастотный фильтр б и потребитель электроэнергии 7 (функциональная аппаратура, например, электроразведочной станции). Особенностью предлагаемого источника питания является то, что в устройство стабилизации напряжения 5, содержащее непрерывный стабилизатор напряжения 8 (интегральный стабилизатор напряжения, например, серии I42EH), подсоединенный входом к фильтру 4, а выходом к высокочастотному фильтру б, введен источник опорного напряжения 9, подключенный входом к выходу непрерывного стабилизатора напряжения 8, а выходом - через сопротивление нагрузки 10 ко входу того же непрерывного стабилизатора напряжения, а также введен усилитель напряжения обратной связи, выполненный, например, на транзисторе II, подключенном входом (переход

г

эмиттер-база) к сопротивлению нагрузки 10 источника опорного напряжения 9, а выходом 12 (коллектор) к собственному сопротивлению нагрузки 13, ВЕЕСОД 12 является выходом напряжения обратной связи, подключенным к управляющему входу преобразователя 2. Таким образом, преобразователь здесь является управляемым.

Устройство работает следующим образом. Входное напряжение от первичного источника питания I, например аккумуляторной батареи, поступает на регулируемый преобразователь, где преобразуется в переменное, выпрямляется выпрямителем 3, сглаживается фильтром 4 и стабилизируется в устройстве стабилизации напряжения 5, Стабилизация выходного напряжения осуществляется непрерывным стабилизатором напряжения 8, Однако, качество его выходного напряжения и коэффициент полезного действия источника питания в целом, в большой степени зависит от падения напряжения на регулирующем элементе непрерывного стабилизатора напряжения 8. С одной стороны,это падение напряжения не должно быть менее 2,5-3,ОВ для осуществления качественной работы стабилизатора напряжения 8, с другой стороны, это падение напряжения в широком диапазоне токов в нагрузке и напряжения первичного источника I не должно превышать 3,0В в целях снижения мощности рассеяния на регулирующем элементе непрерывного стабилизатора напряжения 8, повышения его надежности и получения максимально возможного коэффициента полезного действия вторичного источника питания в целом. Таким образом, должно соблюдаться соотношение Ц И„гт + 3,0В. Выполнение этого соотношения при полном диаоА, БЫК,

пазоне изменения нагрузочных токов и напряжения аккумуляторной батареи I, осугцествляет схема обратной связи, которая работает следующим образом. При включении преобразователя 2 устанавливается стабилизированное напряжение на выходе непрерывного стабилизатора напряжения 8, Когда на входе непрерывного стабилизатора 8 уровень напряжения больше, чем стабилизированное

f I f - f.,

напряжение на его выходе, т.е. более 3,0В, включается источник опорного напряжения 9 и открьюает усилитель напряжения обратной связи (выполнен на трашзисторе II) и на его собственном сопротивлении нагрузки 13 появляется напряжение обратной связи, которое воздействует на широтно-импульсный модулятор (на чертеже не показан), входящий в преобразователь 2 и ограничивает уровень выходного напряжения последнего, В результате падение напряжения на регулирующем элементе непрерывного стабилизатора напряжения 8 не превышает 3,0В, чем и обеспечивается высокое качество стабилизации и максимально возможный КВД вторичного источника питания,

Для нормальной экономичной и надежной работы устройства необходимо чтобы на вход непрерывного стабилизатора напряжения подавалось оптимальное напряжение питания при всех возмущающих факторах, а именно широком диапазоне входных напряжений от первичного источника питания на входе преобразователя и токов нагрузки . непрерывного стабилизатора напряжения. Кроме того, сочетание импульсного преобразователя и непрерывного стабилизатора напряжения на выходе позволяет удовлетворить высокие требования к выходному напряжению вторичного источника питания в целом. Но основные преимущества достигнуты за счет предлагаемой структурной схемы непрерывного стабилизатора напряжения. Это особенно важно при питании нагрузки от первичного источника ограниченной мощности, например, аккумуляторной батареи, либо солнечного элемента, когда наблюдаемся дефицит электрической энергии для питания нагрузок в автономных устройствах, работающих в полевых условиях. В случае возникновения аварийного режима у потребителя энергии (например, короткое замыкание) срабатывает токовая защита непрерывного стабилизатора напряжения и уровень его выходного напряжения падает до нуля. Это приводит к сигнал, что на

тому, что усилитель обратной связи выдает такой выходе преобразователя напря тение близко к нулю,

Автор: х Патентовед: .--(Дементьев Г.Н.) (Шанина A.M.)

ФОРГША ПСШЕЗНОЙ ЩРШ

Вторичный источник питания, содержащий последовательно соединенные первичный источник питания, преобразователь, выпрямитель, устройство стабилизации напряжения, выполненное на основе непрерывного стабилизатора напряжения и высокочастотного фильтра, подключенного к функциональной аппаратуре, отличается тем, что в устройство стабилизации напряжения введены источник опорного напряжения, подключенный входом к выходу непрерывного стабилизатора напряжения, а выходом через сопротивление нагрузки ко входу непркрывного стабилизатора напряжения, и усилитель напряжения обратной связи, подключенный входом к сопротивлению нагрузки источника опорного напряжения, а выходом - к собственному сопротивлению нагрузки и к выходу напряжения обратной связи, подключенного к преобразователю.

Источники информации:

I Авт.свидетельство 1163437, Кл.Н02М 3/335, публ. 23.06.85. 2. Микроэлектронные электросистемы. Под редакцией Ю.И.Конева. Москва, Радио и связь, 1987, с.77-79, рис.3.1.

Автор: - (Дементьев Г.Н.) &

Патентовед: Х.- :--- - (Шанина A.M.)

Claims (1)

1. Вторичный источник питания, содержащий последовательно соединенные первичный источник питания, преобразователь, выпрямитель, устройство стабилизации напряжения, выполненное на основе непрерывного стабилизатора напряжения и высокочастотного фильтра, подключенного к функциональной аппаратуре, отличающийся тем, что в устройство стабилизации напряжения введены источник опорного напряжения, подключенный входом к выходу непрерывного стабилизатора напряжения, а выходом через сопротивление нагрузки - к входу непрерывного стабилизатора напряжения, и усилитель напряжения обратной связи, подключенный входом к сопротивлению нагрузки источника опорного напряжения, а выходом - к собственному сопротивлению нагрузки и к выходу напряжения обратной связи, подключенного к преобразователю.