SU1460716A1 - Стабилизированный источник питани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , к устройствам питани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повьшение надежности и стабильности выходного напр жени . При подаче питани  на входные выводы источника узел вспомогательных напр жений вырабатывает напр жени  дл  питани  генератора и других элементов источника . После подачи питани  к операционному усилителю (У) генератор начинает вырабатывать пр моугольные колебани  посто нной амплитуды . Так как в начальный момент времени на выходе вь ходного фильтра 20 напр жени  нет, то диоды 39 не излучают и соответственно светопри- нимающие диоды заперты. Как только диоды 39 начинают излучать, начинают открыватьс  светопринимаюпще диоды и частота колебаний генератора увеличиваетс . Это вызьшает увеличение выходного напр жени  фильтра 20 и соответственно открытг-ш светопринимающих диодов. Происходит саморазгон источника. Пол рность У 24 и диодов 39 выбираетс  так, чтобы в случае превышени  заданием (напр жени  источника 25) переменной, т.е. регулируемой величины выходного напр жени  фильтра 20, снимаемого с потенциометра 22, выходной сигнал сумматора 31 увеличивал ток через диоды 39. Тем самым обеспечиваетс  плавньй запуск источника без специальных средств запуска. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. с 3 (Л 4i СГ)

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам питани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повьшение надежности и стабильности выходного напр жени .

На фиг. 1 и 2 представлена функционально-принципиальна  схема стабилизированного источника питани .

Стабилизированный источник питани  содержит включенный параллельно входным выводам 1 и 2 узел 3 вспомогательных напр жений, имеющий два вывода: потенциальный и общий, генератор 4 пр моугольных импульсов, выполненный, например, на операционном усилителе (ОУ) 5 с делителем, образованным резисторами 6 и 7 в цепи положительной обратной св зи, и конденсатором 8 в отрицательной обратной св зи, которьй  вл етс  врем задающим. В него включены встречно светопринимающие элементы оптронов, например диоды 9, последовательно с ними включен резистор 10 и параллельно им резистор 11. Выводы питани  ,генератора 4 подключены к потенциальной шине узла 3 и входному выводу 2.

Дл  заиц1ты ОУ 5 от короткого замыкани  включен резистор 12. К выходу генератора 4 подключен первый вход второго блока 13 дифференцировани , образованный конденсатором 14 и резистором 15, которьй средине с общей шиной узла 3. Второй вход блока 13 дифференцировани  соединен через узел 16 коррекции, вьшолненньй например, на резисторе, с входным выводом 1, а третий вход через вспо могательньй источник 17 посто нного напр жени , вьшолненньй, например , на диодах 18, подключен к общей шин узла 3. Выход блока 13 подключен к управл ющему входу регулирующего элемента 19, выход которого соединен с входом выходного фильтра 20. К выходу выходного фильтра 20 подключена нагрузка 21. Выход д елител 22 выходного напр жени  соединен с входом первого сумматора 23, выполненного , например, на ОУ 24, другой вход которого подключен к источнику 25 эталонного напр жени , выполненному , например, на стабилитроне 26 и генераторе тока на полевом транзисторе 27. Выход сумматора 23 соединен с входом усилител  28, интег

5

0

5

0

5

0

45

50

55

ратора 29, первого блока 30 диффе- рен11 1ронани , выходы которых подключены к входам второго сумматора 31, выкодом соединенного с входом усилител  32 мощности.

В интеграторе 29 и первом блоке 30 дифференцировани  предусмотрены конденсаторы 33 и 34, а также резисторы 35-38. Выходом усилител  32  вл ютс  светоизлучающие элементы оптронов, например диоды 39, светопринимающие элементы оптронов  вл ютс  входами генератора 4. Выводы питани  усилител  32 мощности и источника 25 эталонного напр жени , подключены к выходу выходного фильтра 20.

Стабилизированньй источник питани  работает следующим образом.

При подаче питани  на входные выводы 1 и 2 источника узел 3 вспомогательных напр жений вьфабатыва- ет стабилизированные напр жени  дл  питани  генератора 4 и других элементов источника. После подачи питани  к ОУ 5 генератор 4 начинает вырабатывать пр моугольные колебани  посто нной амплитуды. Так как в начальньй момент времени на выходе выходного фильтра 20 напр жени  нет, то диоды 39 не излучают и соответственно светопринимающие диоды 9 заперты. Поэтому частота колебаний генератора 4 определ етс  величиной резистора 11, включенного параллельно диодам 9. При запертых светопри- нимаюЩих диодах 9 она выбираетс  из двух условий:- при коротком замыкании на выходе фильтра 20 частота . включений должна быть безопасна дл  источника; при расчетной нагрузке источника на выходе фильтра 20 должно по вл тьс  напр жение, достаточное дл  создани  светоизлучающими диодами 39 светового потока, при котором начинают открыватьс  свето- принимаюш:ие диоды 9.

Так как диоды 39 начинают излучать при малом напр жении (не более 1,5-2,0 В), то выполнение второго услови  обеспечивает и выполнение первого услови . Как только диоды 39 начинают излучать, начинают открыватьс  диоды 9, и частота колебаний генератора 4 увеличиваетс . Это вызывает увеличение выходного напр жени  фильтра 20 и соответственно большего открыти  диодов 9.

1

Происходит саморазгон источника. Согласование пол рностей диодов 39, источника 25 эталонного напр жени  и ОУ 24 осуществл етс  следующим образом.

Источник 25 эталонного напр жени подключаетс  к выходу фильтра 20 так, чтобы пока стабилитрон 26 не пробилс , напр жение на выходе ис- точника 25 было близко к выходному напр жению. Тем самым достигаетс  начальное условие: задание больше чем переменна , так как выходное напр жение делитс  делителем 22. По- л рности ОУ 24 и диодов 39 выбираютс  так, чтобы, когда задание (т.е. напр жение источника 25) больше переменной (т.е. регулируемой величины выходного напр жени  фильтра 20, снимаемого с потенциометра 22) выходной сигнал сумматора 31 увеличивал ток через диоды 39. Тем самым обеспечиваетс  плавный запуск источника без специальных средств за- пуска.

Коэффициент пропорциональности усилител  28, врем  интегрировани  интегратора 29, врем  дифференци- ровани  первого блока 30 дифференцировани , выбор соответствующих величин конденсаторов 33 и 34 и резисторов 35-38 выполн ютс  такими,чтобы переходньй процесс выхода источника на заданньй уровень напр жени , а также переходные процессы при сбросе и набросе нагрузки имели заданное качество. В дальнейшем благодар  наличию интегратора 29 при отклонении

ВЫХОДНОГО напр жени  источника от

заданного уровн  ток через диоды 39 и соответственно освещенность диодов 9 и частота колебаний генератора 4 мен ютс  так, чтобы отклонение было

равно нулю, т.е. статистическа  ошибка источника равна нулю. Поэтому по- грешность источника, определ етс  I только погрешностью источника 25 эталонного напр жени  и величиной напр жени  смещени  нул  ОУ 24.

Выходные колебани  генератора 4 дифференцируютс  блоком 13. Импульс при переходе выходного сигнала генератора 4, например, с минуса на плюс гаситс  источником 17, т.е. диодом 18. При переходе выходного сигнала с плюса на минус на резисторе 15 по вл етс  отрицательньй импульс.

15 -,, 25

о

40

АК

35

0

5

164

Так как напр жение питани  ОУ 5 стабилизировано посредством узла 3, то при отсутствии резистора 16 или при посто нном входном напр жении форма и длительность импульса- посто нны . Соответственно посто нна и длительность импульса срабатывани  регулирующего элемента 19.

Длительность импульса посто нна и не зависит от частоты, поэтому при изменении частоты колебаний генератора 4 происходит изменение соотношени  времени длительности импульса и паузы внутри периода и соответственно количества энергии, отдаваемой источником в нагрузку. Максимально допустима  частота коле- баний при полном открытии диодов 9 устанавливаетс  резистором 10.

При изменении входного напр же- ни  измен етс  ток через резистор 16. Вследствие этого измен етс  форма . импульса на резисторе 15 и соответственно длительность импульса блока 13, т.е. изменение выходного напр жени  непосредственно, без вс ких промежуточных звеньев воздействует на длительность каждого импульса.

Так как при отсутствии входного напр жени  диоды 39 не .могут излучать , то при коротком замыкании на выходе фильтра 20 диоды 9 заперты, генератор 4 переходит на минимальную частоту колебаний, а источник - на безопасньй режим работы.

Так как максимально возможна  частота колебаний генератора 4 устанавливаетс  резистором 10, то при увеличении нагрузки сверх максимальной частота колебаний увеличитьс  не может, поэтому выходное напр жение фильтра 20 уменьшаетс . Поскольку максимальный ток через диоды 39 зависит от этого напр жени , выбором сопр женных с диодами элементов , например величиной балластных резисторов и резистора 11, можно обеспечить нужную перегрузочную характеристику источника.

Тем самьм без специальных средств обеспечиваетс  защита источника от коротких замыканий и перегрузок, а также его плавный запуск. Исключение специальных элементов защиты и запуска упрощает источник в целом и повышает его надежность.

В источнике действуют две цепи стабилизации выходного напр жени :

прецизионньй инерционный контур управлени  по отклонению, включающий интегратор 29 и дифференциатор 30, которьй на статических режимах устран ет вли ние всех факторов и обеспечивает строгое соответствие выходного напр жени  заданному уровню;

цепь управлени  по возмущению через резистор 16, безинерционно воздействуюпрй на каждый отдельный импульс, устран юща  вли ние колебаний и всплесков входного напр - . жени , которые первый контур из-за инерционности не может устранить;

Тем самым достигаетс  высока  стабильность выходного напр жени  источника, заданное качество переходных процессов при включении ис- точника и .при изменении нагрузки и глубока  фильтраци  изменений входного напр жени .

Claims (3)

1. Стабилизированный источник питани , содержащий регулирующий элемент, выходом подключенный к входу выходного фильтра, первьй сумматор , один вход которого соединен с выходом делител  выходного напр жени , другой - с выходом источника эталонного напр жени , а выход соединен с входом усилител , узел коррекции по возмзгщению, одним входом соединенный с входным выводом, и второй сумматор, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности и стабильности выходного напр жени , в него введены узел вспомогательных напр жений, пе вьм и второй блоки дифференцировани , интегратор, генератор пр мо4607166

угольных импульсов с измен емой частотой колебаний, усилитель мощности и вспомогательный источник пос- g то нного напр жени , причем выводы питани  генератора пр моугольных импульсов подключены к потенциальной и общей шинам узла вспомогательных напр жений, включенного параллельно

10 входным выводам, входы интегратора и первого блока дифференцировани  подключены к выходу первого сумматора , а их выходы и выход усилител  соединены с входами второго суммато15 Ра, выход которого соединен с входом усилител  мощности, выходом которого  вл ютс  светоизлучакнцие элементы оптронов, светопринимающие элементы которых служат входом гене20 Ратора пр моугольных импульсов, выход которого соединен с первым входом второго блока дифференцировани , второй вход которого соединен с другим выводом узла коррекции, а третий

25 вход через вспомогательный источник посто нного напр жени  подключен к общей шине узла вспомогательных напр жений , к которой подключен питающий вывод второго блока дифференци30 ровани , выход которого подключен к управл кхцему входу регулирующего элемента, выводы питани  усилител  мощности и источника эталонного на-, пр жени  подключены к выходу выход р . ного фильтра.

2.Источник питани  по п. 1, отличающийс  тем, что све- тоизлучающие и светопринимающие эле4Q менты оптронов выполнены на диодах.

3.Источник питани  по п. 1, отличающийс  тем, что узел коррекции по возмущению выполнен на резисторе.

ФигЛ