SU748388A1 - Стабилизированный источник питани - Google Patents

Description

Изобретение относится к источникам питания устройств автоматики и вычислительной техники, а также может быть использовано для питания различных электрорадиоустройств. ·

Известны устройства, с помощью которых можно получить стабилизацию напряжения, содержащие выпрямитель, последовательный или параллельный регулирующий элемент, схему сравнения, источник ₎₀ опорного напряжения и усилитель сигнала рассогласования ^1] и (2*[ .

Однако в широком диапазоне регулирования выходного напряжения и большом изменении тока нагрузки стабилизатора с 15 последовательным включением регулирующего элемента эти устройства малонадежны, а с параллельным включением неэкономичны.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является стабилизированный источник питания, содержащий выпрямитель, выход которого соеди2 ней с одним из входов регулирующего элемента, выход которого через датчик тока подключен к одному из выходных выводов, датчик напряжения, триггер, входы которого соединен с соответствующими выходами датчиков тока и напряжения, усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, один из входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, блок управления .

Недостатками такого источника являются наличие высокочастотных помех, подавить которые при значительных токах нагрузки довольно сложно, а также отсутствие регулируемой защиты от перенапряжений по выходу при изменении уровня выходного напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности источника.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания введены последовательно соединенные коммутатор выходного напряжения, элемент И, шифратор, блок памяти, и цифровой уп3 748388 равляемый трансформатор, коммутатор .уровня защиты, аналоговый ключ и управляемый делитель выходного напряжения, выход которого соединен с другим входом блока сравнения, первый вход управляемого делителя выходного напряжения подключен к одному из выходных выводов, второй и третий его входы соединены с выходом элемента И и со входами коммутатора уровня зашиты, выход которого соединен ю со входом датчика напряжения, выход триггера соединен с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к выходу усилителя, третий вход - к выходу блока управления, а выход аналогового 15 ключа подключен к другому входу регулирующего элемента, выход блока управления соединен со входами коммутатора ' уровня напряжения, входы цифрового управляемого трансформатора подключены к входным 20 выводам, а его выход подключен ко входу выпрямителя.

На чертеже схематически изображен стабилизированный источник питания,

Он содержит цифровой управляемый трансформатор 1, блок 2 памяти, шифратор 3, коммутатор 4 уровня напряжения, элемент 5 И, блок 6 управления, выпрямитель 7, регулирующий¹ элемент 8, аналоговый ключ 9, коммутатор 10 уровня защиты, датчик 11 тока, триггер 12, датчик 13 напряжения, усилитель 14, управляемый делитель 15 выходного напряжения , блок 16 сравнения, источник 17 опорного напряжения, причем выход выпрямителя 7 соединен с одним из входов регулирующего элемента 8, выход которого через датчик тока подключен к выходному выводу, входы триггера 12 соединены с соответствующими входами датчиков тока 11 и нап-⁴⁰ ряжения 13, вход усилителя 14 соединен с выходом блока 16 сравнения, один из входов которого соединен с выходом источника 17 опорного напряжения, выход управляемого делителя 15 выходного напря—⁴⁵ жения соединен с другим входом блока 16 сравнения, первый вход>. управляемого делителя 15 выходного напряжения подключен к выходному выводу, а вторые входы соединены с выходами элемента 5 И и со ⁵⁰ входами коммутатора 10 уровня защиты, выход которого соединен с другим входом датчика 13 напряжения, выход триггера соединен с первым, входом аналогового ключа 9, второй вход которого подклю-⁵⁵ чей к выходу усилителя 14₍ а третий вход·!

, к выходу блока 6 управления, соединенного со входами коммутатора 4 напряжения.

входы цифрового управляемого трансформатора 1 подключены к выходным выводам.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

Из блока 6 управления на элемент 5 И поступает сигнал разрешения выбора требуемого уровня выходного напряжения, который одновременно закрывает аналоговый ключ 9 и соответственно регулирующий элемент 8, снижая напряжение на выходе до нулевого значения.

Таким образом, настройка источника питания ведется при отсутствии напряжения на выходе.

Однопозиционный код, устанавливаемый на коммутаторе 4- уровня напряжения, через элемент 5 И поступает на шифратор 3, преобразующий его в двоичный, запоминается в блоке 2 памяти и подключает соответствующие обмотки цифрового управляемого трансформатора 1.

На выходе цифрового управляемого трансформатора 1 появляется переменное напряжение требуемой величины, которое поступает на выпрямитель 7, обеспечивая минимально необходимую разность потенциалов на регулирующем элементе 8_t т.е. осуществляет грубую регулировку выходного напряжения.

Точное значение выходного напряжения обеспечивается цепью обратной связи, состоящей из управляемого делителя 15 выходного напряжения, блока 16 сравнения, усилителя 14 рассогласования и' аналогового ключа 9, причем коэффициент деления управляемого делителя 15 выходного напряжения устанавливается коммутатором напряжения. Часть выходного напряже- ния, снимаемого с управляемого делителя 15 выходного напряжения, сравнивается с напряжением источника 17 опорного напряжения. ·

Сигнал рассогласования усиливается усилителем 14 и через аналоговый ключ 9 поступает на регулирующий элемент 8, устанавливая требуемую величину выходного напряжения.

Одновременно однопозиционный код выходного напряжения с выходов элемента

И поступает на коммутатор 10 уровня защиты, где выбирается требуемый уровень защиты по напряжению, настраивая соответствующим образом датчик 13 напряжения на выбранный уровень защиты.

После окончания настройки из блока 6 управления поступает сигнал разрешения работы источника, который закрывает элемент 5 И, открывает аналоговый ключ 9 и соответственно регулирующий элемент .8. На выходе появляется заданный уровень напряжения. В дальнейшем, независимо от состояния коммутатора 4 выходного напряжения, напряжение на выходе изменить- 5 ся не может.

При превышении выходным напряжением установленного уровня защиты датчик 13 напряжения выдает сигнал, устанавливающий триггер 12 в единичное состояние, 10 закрывается аналоговый ключ 9 и соответственно регулирующий элемент 8, напряжение на выходе снижается до нуля.

При превышении током нагрузки величины, определяемой, датчиком 11 тока, на <5 его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггер 12 в единичное состояние, закрывается аналоговый ключ 9 и соответственно регулирующий элемент 8, напряжение на выходе снижается до нуля. 20

После устранения перегрузки по напряжению или току триггер возвращается в исходное состояние, на выходе появляется заданное напряжение^ 25

Предложенное устройство по сравнению с известными имеет следующие преимущества: повышается КПД источника за счет поддержания минимально возможным напряжения на регулирующем элемента, тем самым позволяя производить изменение выходного напряжения в широких пределах; повышается надежность работы источника за счет введения управляемой защиты по напряжению, зависимой от задаваемого уровня выходного напряжения; расширяется область применения устройства за счет введения защиты потребителя от несанкционированных действий оператора; техни' ко—экономическая эффективность' устройства определяется объемом внедрения и вытекает из возможных последствий при выходе из строя объектов контроля, запитываемых от источников питания без уп- ₄₅ равняемой зашиты по напряжению; экономия от внедрения одного такого устройства на предприятии составляет не менее 3 тыс. руб. в год.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к источникам питани  устройств автоматики и вычислительной техники, а также может быть использовано дл  питани  различных эле- ктрорадиоустройств. Известны устройства, с помощью ко- торых можно получить стабилизацию напр жени , содержащие выпр митель, после довательный или параллельный регулирующий элемент, схему сравнени , источник опорного напр жени  и усилитель сигнала рассогласовани  ll м 2 . Однако в широком диапазоне регулиро вани  выходного напр жени  и большом изменении тока нагрузки стабилизатора с последовательным включением регулирутощего элемента эти устройства малонадеж ны, а с параллельным включением неэкономичны . Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  стабилизированный источник питани , содержащий выпр митель, выход которого соеди- нен с одним из входов регулирующего элемента, выходкоторого через датчик тока подключен к одному из выходных выводов, датчик напр жени , триггер, которого соединен с соответствующими выходами датчиков тока и напр жени , усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнени , один из входов которого соединен с выходом источника опорного напр жени , блок управлени  З. Недостатками такого источника  вл ютс  наличие высокочастотных помех, подавить которые при значительных токах нагрузки довольно сложно, а также отсутствие регулируемой защиты от перенапр жений по выходу при изменении уровн  выходного напр жени . Цель изобретени  - повышение КПД и надежности источника. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизированный источник питани  введены последовательно соединенные Коммутатор вьк.одн;ого напр жени , элемент И, шифратор, блок пам ти, и цифровой уп748 равл емый трансформатор, коммутатор .уровн  защиты, аналоговый ключ и управл емый делитель выходного напр жени , выход которого соединен с другим входом блока сравнени , первый аход управл емого делител  вьсходного напр жени  подключен к одному из выходных выводов, второй и третий его входы соединены с выходом элемента И и со входами коммутатора уровн  зашиты, выход которого соединен со аходом датчика напр жени , выход триг Гера соединен с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к вьгходу усилител , третий вход - к выхо ду блока управлени , а выход аналогового ключа подключен к другому аходу регулирующего элемента, вькод блока управлени  соединен со входами коммутатора уровн  напр жени , входы цифрового управл емого трансформатора подключены к входным выводам, а его выход под1шючен ко входу выпр мител , На чертеже схематически изображен стаб1шизированный исто1ник питани . Он содержит цифровой управл емый трансформатор 1, блок 2 пам ти, шифратор 3, коммутатор 4 уровн  напр жени , элемент 5 И, блок 6 управлени , выпр мител 7, регулирующий элемент 8, аналоговый ключ 9, коммутатор 1О уровн  защиты, датчик 11 тока, триггер 12, датчик 13 напр жени , усилитель 14, управл эмьШ делитель 15 выходного напр жени  , блок 16 сравнени , источник 17 опорного напр жени , причем выход выпр мител  7 соединен с одним из нходов регулирующего элемента В, выход которого через датчик 11тока под1с ючен к выходному выводу, аходы триггера 12 соединены с соответст вующими входами датчиков тока 11 и напр жени  13, вход усилител  14 соединен с выходом блока 16 сравнени , один из входов которого соединен с выходом источ ника 17 опорного напр жени , выход управл емого делител  15 выходного напр жени  соединен с другим входом блока 16 сравнени , первый входх управл емого делител  15 выходного напр жени  подключен к выходному вьюоду, а вторые нкоды соединены с выходами элемента 5 И и со входами коммутатора 10 уровн  защиты, выход которого соединен с другим аходом датчика 13 напр жени , вы.ход триггера 12соединен с первым, аходом аналогового ключа 9, второй аход которого подключен к выходу усилител  14 а третий вход , к вьгходу блока 6 управлени , соединеннопэ со аходами коммутаггора 4 напр жени . 8 ВХОДЫ цифрового управл емого трансформатора 1 подключены к вьсходным вьшодам. Стабилизированный источник питани  работает следующим образом Из блока 6 управлени  на элемент 5 И поступает сигнал разрещени  выбора требуемого уровн  выходного напр жени , который одновременно закрьгоает аналого вый ключ 9 и соответственно регулирующий элемент 8, снижа  напр жение на вьЬ ходе до кулевого значени . Таким образом, настройка источника питани  ведетс  при отсутствии напр жени  на выходе, Однопозиционный код, устанавливаекагй на коммутаторе 4- уровн  напр жени , через элемент 5 И поступает на шифратор 3, преобразующий его в двоичный, запоминаетс  в блоке 2 пам ти и подключает соответствующие обмотки цифрового управл емого трансформатора 1. На выходе цифрового управл емого трансформатора 1 по вл етс  переменное напр жение требуемой величины, копгорое поступает на выпр митель 7, обеспечива  М11Нимально необходимую разность потенциалов на регулирующем элементе 8, т.е. осуществл ет грубую регулировку выходного напр жени . Точное выходного напр жени  обеспечиваетс  цепью обратной св зи, состо щей из управл емого делител  15 выходного напр жени , блока 16 сравнени , усилител  14 рассогласовани  и аналогового ключа 9, причем коэффициент делани  управл емого делител  15 выходного напр жени  устанавливаетс  коммутатором 4напр жени . Часть выходного напр жени , снимаемого с управл емого делител  15 выходного напр жени , сравниваетс  с напр жением источника 17 опорного напр жени . Сигнал рассогласовани  усиливаетс  усилителем 14 и через аналоговый ключ 9 поступает на регулирующий элемент 8, устанавлива  требуемую величину выходного напр жени . Одновременно однопозиционный код выходного напр жени  с выходов элемента 5И поступает на коммутатор 10 уровн  защитЫ| где выбираетс  требуемый уровень защиты по напр жению, настраива  соответствуюшим образом датчик 13 напр жвми  на выбранный у ров егоэ защиты. После окончани  настройки из блока 6 управлени  поступает сигнал разрешени  работы источника, который закрьтает элемент 5 И, открьшает аналоговый ключ 9 574 и соответственно регупирутоищй элемент .8. На выкоде по вл етс  заданный уровен напр жени . В дальнейшем, независимо от состо ни  коммутатора 4 выходного напр жени , напр жение на выходе изменитьс  не может, При превышении выходным напр жением установленного уровн  защиты датчик 13 напр жени  выдает сигнал, устанавливающий триггер 12 в единичное состо ние, закрьшаетс  аналоговый ключ 9 и соответ ственно регулирующий элемент 8, напр жение на выходе снижаетс  до нул . При превыщении током нагрузки величины , определ емой, датчиком 11 тока, на его выходе по вл етс  сигнал, устанавливающий триггер 12 в единичное состо ние закрьшаетс  аналоговый ключ 9 и соответ ственно регулирующий элемент 8, напр же ние на выходе снижаетс  до нул . После устранени  перегрузки по напр жению или току триггер возвращаетс  в исходное состо ние, на выходе по вл етс  заданное напр жение. Предложенное устройство по сравнению с известными имеет следующие преимущества: повышаетс  КПД источника за счет поддержани  минимально возможным напр жени  на регулирующем элемента, те самым позвол   производить изменение выходного напр жени  в широких пределах; повьииаетс  надежность работы источника за счет введени  управл емой зашиты по напр жению, зависимой от задаваемого уровн  выходного напр жени ; расшир етс  область применени  устройства за счет введени  зажиты потребител  от несанкционированных действий оператора; техни ко-экономическа  эффективность устройства определ етс  объемом внедрени  .и вытекает из возможных последствий при выходе из стро  объектов контрол , запитываемых от источников питани  без управл емой защиты по напр жению; экономи  от внедрени  одного такого уст ройства на предпри тии составл ет не менее 3 тыс. руб. в год. 8 Формула изобретени  СтабилизированньШ источник питани , содержащий выпр митель, выход которого соединен с одним из в.ходов рэгулир/ющего элемента, выход которого через датчик тока подключен к  з вььходнык вьюодов, датчик напр жени , триггер , входы которого соединены с соответствующими йыходами датчиков тока и напр жени , усилитель, аход которого соединен с выходом блока сравнени , один .из аходов которого соединен с вьгходом источника, опорного напр жени , блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и надежности , в него введены последовательно соединенные коммутатор выходного напр жени , элемент И, шифратор, блок пам ти и цифровой управл емый трансформатор, коммутатор уровн  защиты, аналоговый ключ и управл емый делитель выходного напр жени , вьгеод которого соединен с другим входом блока сравнени , первъШ вход управл емого делител  выходного напр жени  подключен к одному из выходных въшодов, второй и третий его входы соединены с выходами элемента И и со входами коммутатора уровн  защиты , выход которого соединен со входом датчика напр жени , въгход триггера соединен с первъ1М входом аналогового ключа , второй вход которого подключен к выходу усилител , третий вход - к выходу блока управлени , а вь1ход аналогоЁого ключа подключен к другому входу регулирующего элемента, выход блока управлени  соединен со входом коммутатора уровн  напр жени , входы цифрового управл емого трансформатора подключенъ к аходнъ1М въшодам, а его выход подключен ко входу выпр мител . :Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР о 158308, кл. G 05 F 1/56, 1962.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 275169, кл. (3 05 F 1/56, 1969.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 3132О5, кл. G 05 F 1/56,. 1970