WO2016032358A1 - Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки - Google Patents

Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки Download PDF

Info

Publication number
WO2016032358A1
WO2016032358A1 PCT/RU2014/000640 RU2014000640W WO2016032358A1 WO 2016032358 A1 WO2016032358 A1 WO 2016032358A1 RU 2014000640 W RU2014000640 W RU 2014000640W WO 2016032358 A1 WO2016032358 A1 WO 2016032358A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
output
input
converter
load
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000640
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Юрий Игоревич РОМАНОВ
Станислав Владимирович МАЛЕЦКИЙ
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Драйв"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to MYPI2017700188A priority Critical patent/MY189033A/en
Priority to SG11201700809YA priority patent/SG11201700809YA/en
Priority to EP14900710.6A priority patent/EP3196727B1/en
Priority to BR112017003120A priority patent/BR112017003120A2/pt
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Драйв" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Драйв"
Priority to CN201480081465.2A priority patent/CN107077158B/zh
Priority to RU2017106379A priority patent/RU2672669C2/ru
Priority to JP2017510907A priority patent/JP6820252B2/ja
Priority to MX2017002468A priority patent/MX359462B/es
Priority to KR1020177007179A priority patent/KR101964292B1/ko
Priority to CA2956281A priority patent/CA2956281C/en
Priority to PCT/RU2014/000640 priority patent/WO2016032358A1/ru
Priority to US15/439,353 priority patent/US10038374B2/en
Publication of WO2016032358A1 publication Critical patent/WO2016032358A1/ru
Priority to ZA2017/00989A priority patent/ZA201700989B/en
Priority to PH12017500236A priority patent/PH12017500236B1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382—Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the proposed technical solutions relate to the field of electrical engineering and can be used to create power supplies that provide an unchanged constant current flowing in a variable load circuit over a wider range of loads.
  • control circuit connected by its first input to the output of the first voltage divider, by its second input to the output of the second voltage divider and its output to the control input of the DC-DC to pulse voltage converter
  • control circuit connected by its output to the control input of a DC-DC to pulse voltage converter.
  • the first galvanic isolation node made in the form of a transformer and connected by its inputs (outputs of its primary winding) to the outputs of the DC-DC to pulse voltage converter;
  • a converter of pulse voltage to DC connected by its inputs to the terminals of the secondary winding of the transformer of the first galvanic isolation unit;
  • the first galvanic isolation node connected by its inputs (outputs of its primary winding) to the outputs of the DC-DC to pulse voltage converter; - a converter of pulse voltage to direct voltage, connected by its inputs to the outputs of the first galvanic isolation unit (terminals of the secondary winding of the transformer of the first galvanic isolation unit);
  • the technical result which cannot be achieved by any of the similar technical solutions described above, is to obtain an unchanged value of the direct current flowing in the circuit of a variable load over a wider range of loads.
  • the device for producing direct current flowing in the load supply circuit comprising a constant voltage source, a constant voltage to voltage converter, connected by its inputs to the outputs of the constant voltage source, the first galvanic isolation unit, connected by its inputs to the outputs of the DC-DC to pulse voltage converter, converts The pulse voltage converter to DC, connected by its inputs to the outputs of the first galvanic isolation unit, the load connected by its first output to the output of the pulse voltage to DC converter, the second galvanic isolation unit and the control circuit, is equipped with a DC stabilizer connected by its input to the second load output and to the first input of the control circuit, and its output to the second input of the control circuit connected to its output through the second node l galvanic isolation to the control input of the DC-DC Converter into a pulse voltage.
  • the proposed technical solution allows, as a result of controlling the process of converting direct voltage to pulse voltage, by means of a control signal coming from the output of the second galvanic isolation unit (which ensures the transmission of the signal without electrical contact and eliminates the occurrence of stray currents on the ground bus caused by the potential difference distant from friend of land, and thereby reduces inductive pickups caused by these currents, and also protects equipment and people about electric shock), and supplying the pulse voltage generated during the conversion of direct voltage to pulse voltage through the first galvanic isolation unit (which ensures the transmission of pulse voltage without electrical contact and eliminates the occurrence of stray currents on the ground bus caused by the potential difference of distant lands from each other) , and thereby reduces inductive pickup
  • the maximum output voltage at the load with a stable load current is limited only by the maximum allowable voltages of the elements that make up the pulse voltage to DC voltage converter, which can be quite large, so the value of the load resistance can vary widely.
  • the device for producing direct current flowing in the load supply circuit containing a constant voltage source, a constant voltage to voltage converter, connected by its inputs to the outputs of the constant voltage source, the first galvanic isolation unit, connected by its inputs to the outputs of the DC-DC to pulse voltage converter, converts The pulse voltage converter to DC, connected by its inputs to the outputs of the first galvanic isolation unit, the load connected by its first output to the output of the pulse voltage to DC converter, the second galvanic isolation unit and the control circuit, is equipped with a DC stabilizer connected by its input to the second the output of the load, to the negative terminal of the DC voltage source and to the first input of the control circuit, and by its output to the second input of the circuit control connected to its output through the second node of the galvanic isolation to the control input of the DC-DC Converter into a pulse voltage.
  • the maximum output voltage at the load with a stable load current is limited only by the maximum allowable voltages of the elements that make up the pulse voltage to DC voltage converter, which can be quite large, so the value of the load resistance can vary widely.
  • the device for producing direct current flowing in the load supply circuit containing a constant voltage source, a constant voltage to voltage converter, connected by its inputs to the outputs of the constant voltage source, the first galvanic isolation unit, connected by its inputs to the outputs of the DC-DC to pulse voltage converter, converts zovatel impulse voltage DC voltage ⁇ connected by its inputs to the outputs of the first galvanic isolation unit, the load connected by its first output to the output of the pulse voltage to DC converter, the second galvanic isolation unit and the control circuit, is equipped with a DC stabilizer connected by its input to the other output terminal and to the first input of the control circuit, and its output to the second input of the control circuit connected to its output through the second galvanic isolation unit to the control yayuschemu input DC voltage converter in the surge voltage, and the load is connected with its first terminal to the negative terminal of the DC voltage.
  • the maximum output voltage at the load with a stable load current is limited only by the maximum allowable voltages of the elements that make up the pulse voltage to DC voltage converter, which can be quite large, so the value of the load resistance can vary widely.
  • FIG. 1, 2,3 are schematic diagrams of devices for producing direct current flowing in a load power circuit.
  • the proposed device for producing direct current flowing in the load power circuit contains:
  • a constant voltage source (1) which is obtained by any known method, for example, using a half-wave rectification circuit with a filter;
  • a converter (2) of direct voltage to a pulse voltage made, for example, in the form of a generator (3) of rectangular pulses of constant frequency, connected by one of its output (4) (which is the first input of the converter (2) of direct voltage to a pulse voltage) to a positive terminal (5) a constant voltage source (1) and its other terminal (6) to a negative terminal (7) a constant voltage source (1), a reference voltage source (8) connected by one terminal (9) to a positive terminal (5) using a constant voltage point (1) and its other terminal (10) to the negative terminal (7) of the constant voltage source (1), a controlled key (1 1) connected by its input (12) to the output (13) of a constant frequency rectangular pulse generator (3), an operational amplifier (14) connected by its output (15) to a control input (16) of a controlled key (1 1 ) and its non-inverting ("+") input (17) to the output (18) of the reference voltage source (8), and the "MOGG transistor (19) connected by its gate (20) to the output (21) of the controlled key (11) and its source (22) through the resist
  • the first galvanic isolation unit made in the form of a transformer (24) connected by one terminal (25) of its primary winding to the drain (26) of the MTOG transistor (19) and another terminal (27) of its primary winding to the positive terminal (5) of the source (1) DC voltage;
  • a converter (28) of the pulse voltage to DC made, for example, in the form of a diode (29) connected by its anode (30) (input of the converter (28) of the pulse voltage to DC) to one of the terminals (31) of the transformer secondary winding (24) the first node of the galvanic isolation, the capacitor (32) connected by one of its output (33) to the cathode (34) of the diode (29) and its other output (35) to another terminal (36) of the secondary winding of the transformer (24) of the first node galvanic isolation, auxiliary source of constant voltage, made, for example, in the form of a diode (37) connected by its anode (38) to one of the terminals (39) of the third winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit, the capacitor (40) connected by one of its output (41) to the cathode (42) of the diode (37) and its other terminal (43) to another terminal (44) of the third winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit,
  • - DC stabilizer made, for example, in the form of a "MOS” transistor (54) connected by its drain (55) to the second output (56) of the load (51), an operational amplifier (57) connected by its output ( 58) to the gate (59) of the "MOSFET” transistor (54), and connected with its inverting (60) input ("-") to the source (61) of the "MOSFET” transistor (54), the first resistor (62) connected one of its output (63) to the source (61) of the "MOSFET” - transistor (54) and its other output (64) to the anode (50) of the zener diode (47) of the auxiliary DC voltage source and to another output to (35) a capacitor (32) of a pulse voltage to DC converter (28), a second resistor (65) connected by one terminal (66) to another terminal (64) of the first resistor (62) and another terminal (67) to non-inverting ("+") input (68) of the operational amplifier (57), and a third resistor (69) connected by one terminal (
  • control circuit (72) made, for example, in the form of an operational amplifier (73) connected by its inverting ("-") input (74) (the first input of the control circuit (72)) to the second output (56) of the load (51) , and its non-inverting (75) input (“+”) connected through the first resistor (76) (second input of the control circuit (72)) to the source (61) of the MOS transistor (54) of the stabilizer (53) a direct current and also connected through a second resistor (77) to another terminal (71) of a third resistor (69) of a DC stabilizer (53);
  • the second node (78) of galvanic isolation made, for example, in the form of a light-emitting semiconductor diode (79) connected by its anode (80) (input of the second node (78) of galvanic isolation) to the output (81) of the operational amplifier (73) of the control circuit (72) and its cathode (82) to another terminal (64) of the first resistor (62) of the DC stabilizer (53), and a phototransistor (83) connected by its own terminal (84) to the negative terminal (7) of the source (1) DC voltage, and connected to its other output (85) through a resistor (86) to the polo itelnomu terminal (5) of the source (1) and a DC voltage to the control input of the inverter (2) in DC pulse voltage, i.e., to the inverting (87) input ("-") of the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage.
  • a light-emitting semiconductor diode (79) connected by its anode (80) (input
  • the proposed device for producing direct current flowing in the power supply circuit of the load works as follows.
  • the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency Upon receipt of direct voltage from the terminals (5) and (7) of the source (1) of constant voltage to the corresponding inputs (4) and (6) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency (inputs of the converter (2) of direct voltage to pulse voltage), the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency generates rectangular pulses of constant frequency, which come from the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency to the "information" input (12) of the controlled key (11), and when the control contacts are closed key (11) rectangular pulses of constant frequency come from its output (21) to the shutter (20) MTF-transistor (19) and from its drain (26) to the output (25) of the primary winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit.
  • a constant voltage is supplied to the input of the DC stabilizer (53) (to the drain (55) of the "MOS” transistor (54) of the DC stabilizer (53)), in which, using the voltage stabilizer, performed on an operational amplifier (57), a “MOS” transistor (54), a second (65) and third (69) DC stabilizer resistors (53), powered from the output (48) (the zener diode cathode (47), the output of the auxiliary DC voltage source) the voltage stabilizes at the first resistor (62) of the DC stabilizer (53).
  • a current will flow through the first resistor (62), which does not depend on the voltage at the input of the stabilizer (53) DC, nor on the load (51), and its value will be determined by the value of the first resistor (62) and the value of the input voltage (68) an operational amplifier (57) of a DC stabilizer (53) (the midpoint of the voltage divider formed by the second (65) and third (69) DC stabilizer resistors).
  • the voltage at the second resistor (65) connected to the non-inverting (+) input (68) of the operational amplifier (57) of the DC stabilizer (53) is greater than the voltage at the inverting "-" input (60) of the operational amplifier (57) connected to the source (61) of the "MOGG'-transistor (54) and the first resistor (62) of the DC stabilizer (53), then at the output (58) of the operational amplifier (57) connected to the gate (59)" MOSFET transistor (54), there will be a voltage at which the MOSFET transistor (54) opens and the voltage across the first resistor (62) ) will increase until it becomes equal in magnitude to the voltage of the second resistor (65) .At this moment, the voltage at the output (58) of the operational amplifier (57) and, accordingly, at the source (61) of the MOS transistor ( 54) will stop growing and there will be such a value at which the voltage at the junction point of the source (61) of the MOGG transistor (54) and the first resistor (62) is equal to the
  • the constant voltage supplied from the drain (55) of the "MOGG'-transistor (54) (from the second output (56) of the load (51)) to the first input of the control circuit (72) (to the inverting (74) input ("-") of the operational amplifier (73) of the control circuit (72)), is compared with the voltage coming from the source (61) of the "MOS” transistor (54) of the constant stabilizer (53) current (stabilizer output (53) of direct current) to the non-inverting (75) input ("+") of the operational amplifier (73) of the control circuit (72) through the first the first resistor (76), the second output of which is the second input of the control circuit (72), and the voltage obtained as a result of their comparison, from the output (81) of the operational amplifier (73) by means of a second galvanic isolation unit (78) (which provides signal transmission control without electrical contact between the control circuit and the DC-to-DC converter), is applied to the control input of the DC / DC converter (2)
  • the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to pulse voltage compares the voltages at the output (18) of the reference voltage source (8) and the output voltage of the control circuit (72) transmitted by the second galvanic isolation unit (which provides signal transmission control without electrical contact between the control circuit and the DC-to-DC converter), and creates at its output (15) a control voltage that is supplied to the control
  • the input (16) of the managed key (11) which closes or opens its contacts and thereby changes the duty cycle of the pulses arriving at the gate (20) of the MOGG'-transistor (19) of the DC-DC converter (2) to a pulse voltage.
  • pulses from the drain (26) of the MTF transistor (19) through the first galvanic isolation unit (transformer (24)) are fed to the input (30) of the pulse voltage converter (28) to a constant voltage, at the output (cathode (34) of the diode ( 29)) which, after appropriate conversion and filtering, a constant voltage starts to rise again.
  • the voltage between the drain (55) - source (61) of the MOGG transistor (54) of the DC stabilizer (53) will be equal to the voltage on the first resistor (76) of the control circuit (72) with small voltage ripples, and the current, flowing in the load (51) will not depend on changes in the load (51), just as the voltage on the stabilizer (53) DC will not depend on the magnitude of the load (51).
  • the proposed device for producing direct current flowing in the load power circuit contains:
  • a constant voltage source (1) which is obtained by any known method, for example, using a half-wave rectification circuit with a filter;
  • Converter (2) DC voltage to pulse voltage made, for example, in the form of a generator (3) of rectangular pulses of constant frequency connected by one of its output (4) (which is the first input of the converter (2) DC voltage to pulse voltage) to the positive terminal ( 5) a constant voltage source (1) and its other terminal (6) to the negative terminal (7) of a constant voltage source (1), a reference voltage source (8) connected by its own terminal (9) to a positive terminal (5) full time (1) DC voltage and its other output (10) to the negative terminal (7) of the DC source (1), a controlled key (1 1) connected by its input (12) to the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency, operating an amplifier (14) connected by its output (15) to the control input (16) of the managed key (1 1) and its non-inverting ("+") input (17) to the output (18) of the reference voltage source (8), and "MOGG '-transistor (19) connected by its gate (20) to the output (21) of the controlled key (1 1) and its source (22) h Res resistor (23) to the negative terminal (7) of
  • the first galvanic isolation unit made in the form of a transformer (24) connected by one terminal (25) of its primary winding to the drain (26) of the MOS transistor (19) and another terminal (27) of its primary winding to the positive terminal (5) source (1) of constant voltage;
  • a converter (28) of the pulse voltage to DC made, for example, in the form of a diode (29) connected by its anode (30) (input of the converter (28) of the pulse voltage to DC) to one of the terminals (31) of the transformer secondary winding (24) the first node of the galvanic isolation, the capacitor (32) connected by one of its output (33) to the cathode (34) of the diode (29) and its other output (35) to another terminal (36) of the secondary winding of the transformer (24) of the first node galvanic isolation, auxiliary source of constant voltage, made, for example, in the form of a diode (37) connected by its anode (38) to one of the terminals (39) of the third winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit, the capacitor (40) connected by one of its output (41) to the cathode (42) of the diode (37) and its other terminal (43) to another terminal (44) the third winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit, a
  • - DC stabilizer made, for example, in the form of an MTF transistor (54) connected by its drain (55) to the second terminal (56) of the load (51) and to the negative terminal (7) of the constant voltage source (1) ), an operational amplifier (57), connected by its output (58) to the gate (59) of the MTF transistor (54), and connected by its inverting (60) input ("-") to the source (61) of MTOG'- transistor (54), the first resistor (62), connected with one of its output (63) to the source (61) of the MTOG transistor (54) and its other output (64) to the anode (50) of the zener diode (47) an auxiliary DC voltage source and to another terminal (35) of the capacitor (32) of the pulse voltage to DC converter (28), a second resistor (65) connected by one of its terminals (66) to another terminal (64) of the first resistor (62) and with its other terminal (67) to the non-inverting ("+") input (68) of the operational amplifier (57), and a third resistor (
  • control circuit (72) made, for example, in the form of an operational amplifier (73) connected to its second inverting ("-") input (74) (the first input of the control circuit (72)) to the second output (56) of the load (51), and its non-inverting (75) input ("+") connected through the first resistor (76) (second input of the control circuit (72)) to the source (61) of the MOGG'-transistor (54) a DC stabilizer (53) and also connected through a second resistor (77) to another terminal (71) of a third resistor (69) of a DC stabilizer (53);
  • the second node (78) of galvanic isolation made, for example, in the form of a light-emitting semiconductor diode (79) connected by its anode (80) (input of the second node (78) of galvanic isolation) to the output (81) of the operational amplifier (73) of the control circuit (72) and its cathode (82) to another terminal (64) of the first resistor (62) of the DC stabilizer (53) and a phototransistor (83) connected by one of its terminals (84) to the negative terminal (7) of the constant source (1) voltage, and connected to its other terminal (85) through a resistor (86) to the pos telnomu terminal (5) of the source (1) and a DC voltage to the control input of the inverter (2) in DC pulse voltage, i.e., to the inverting (87) input ("-") of the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage.
  • the proposed device for producing direct current flowing in the load power circuit works as follows.
  • the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency Upon receipt of direct voltage from the terminals (5) and (7) of the source (1) of constant voltage to the corresponding inputs (4) and (6) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency (inputs of the converter (2) of direct voltage to pulse voltage), the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency generates rectangular pulses of constant frequency, which come from the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses constant frequency to the “information” input (12) of the controlled key (1 1), and when the contacts of the controlled key (1 1) are closed, rectangular pulses of constant frequency come from its output (21) to the gate (20) of the MOGG'-transistor (19) and from its drain (26) to the output (25) of the primary winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit.
  • a constant voltage is supplied to the input of the DC stabilizer (53) (to the drain (55) of the "MOS” transistor (54) of the DC stabilizer (53)), which, using a voltage stabilizer made on an operational amplifier (57), a MOGG transistor (54), a second (65) and third (69) DC stabilizer resistors (53), powered by a terminal (48) (zener diode cathode ( 47), the output of the auxiliary constant voltage source) stabilizes the voltage at the first resistor (62) of the DC stabilizer (53), resulting in a current flowing through the first resistor (62), which does not depend on the voltage at the input of the stabilizer (53) DC , nor from the load (51), and its value b children denomination determined by the first resistor (62) and the voltage value at the input (68) of the operational amplifier (57) of the stabilizer (53) DC (midpoint of a voltage divider formed by the second (65) and third (69) resistors stabilizer
  • the constant voltage supplied from the drain (55) of the "MOGG'-transistor (54) (from the second output (56) of the load (51)) to the first input of the control circuit (72) (to the inverting (74) input ("-") of the operational amplifier (73) of the control circuit (72)), is compared with the voltage coming from the source (61) of the "MOGG'-transistor (54) of the constant-voltage stabilizer (53) current (stabilizer output (53) of direct current) to the non-inverting (75) input ("+") of the operational amplifier (73) of the control circuit (72) through the first the second resistor (76), the second output of which is the second input of the control circuit (72), and the voltage obtained as a result of their comparison, from the output (81) of the operational amplifier (73) by means of a second galvanic isolation unit (78) (which provides signal transmission control without electrical contact between the control circuit and the DC-to-DC converter), is applied to the control input of the
  • the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to pulse voltage compares the voltages at the output (18) of the reference voltage source (8) and the output voltage of the control circuit (72) transmitted by the second galvanic isolation unit (which provides signal transmission control without electrical contact between the control circuit and the DC-to-DC converter voltage), and creates at its output (15) a control voltage that is supplied to the control input (16) of the controlled switch (1 1), which closes or opens its contacts and thereby changes the duty cycle of the pulses arriving at the gate (20).
  • pulses from the drain (26) of the MOGG transistor (19) through the first galvanic isolation unit (transformer (24)) are fed to the input (30) of the pulse voltage converter (28) to a constant voltage, at the output (cathode (34) of the diode ( 29)) which, after appropriate conversion and filtering, a constant voltage starts to rise again.
  • the voltage between the drain (55) - source (61) of the MOGG transistor (54) of the DC stabilizer (53) will be equal to the voltage on the first resistor (76) of the control circuit (72) with small voltage ripples, and the current, flowing in the load (51) will not depend on changes in the load (51), just as the voltage on the stabilizer (53) DC will not depend on the magnitude of the load (51).
  • the current flowing through the load (51) creates a voltage drop across it, as a result of which the potential of the first terminal (52) will be positive relative to the potential of the second terminal (56) of the load (51), and, therefore, with respect to the potential of the negative terminal ( 7) a source (1) of constant voltage connected to the second terminal (56) of the load (51).
  • the proposed device for producing direct current flowing in the load power circuit contains:
  • a constant voltage source (1) which is obtained by any known method, for example, using a half-wave rectification circuit with a filter;
  • Converter (2) DC voltage to pulse voltage made, for example, in the form of a generator (3) of rectangular pulses of constant frequency connected by one of its output (4) (which is the first input of the converter (2) DC voltage to pulse voltage) to the positive terminal ( 5) a constant voltage source (1) and its other terminal (6) to the negative terminal (7) of a constant voltage source (1), a reference voltage source (8) connected by its own terminal (9) to a positive terminal (5) of the DC voltage source (1) and its other output (10) to the negative terminal (7) of the DC source (1), a controlled key (1 1) connected by its input (12) to the output (13) of the rectangular pulse generator (3) constant frequency, operational amplifier (14) connected by its output (15) to the control input (16) of the managed key (1 1) and its non-inverting ("+”) input (17) to the output (18) of the voltage reference source (8) , and "MOGG transistor (19) connected by its own gate (20) to the
  • the first galvanic isolation unit made in the form of a transformer (24) connected by one terminal (25) of its primary winding to the drain (26) of the MTOG transistor (19) and another terminal (27) of its primary winding to the positive terminal (5) of the source (1) DC voltage;
  • a converter (28) of the pulse voltage to DC made, for example, in the form of a diode (29) connected by its anode (30) (input of the converter (28) of the pulse voltage to DC) to one of the terminals (31) of the transformer secondary winding (24) the first node galvanic isolation, a capacitor (32) connected by one of its output (33) to the cathode (34) of the diode (29) and its other output (35) to another terminal (36) of the secondary winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit, an auxiliary source DC voltage, made, for example, in the form of a diode (37), connected by its anode (38) to one of the terminals (39) of the third winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit, the capacitor (40), connected by one of its output (41) to the cathode (42) of the diode (37) and its other conclusion ( 43) to another terminal (44) of the third winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit,
  • - DC stabilizer made, for example, in the form of a "MOGG'-transistor (54) connected by its drain (55) to the second output (56) of the load (51), an operational amplifier (57) connected by its output ( 58) to the gate (59) of the "MOSFET” transistor (54), and connected with its inverting (60) input ("-") to the source (61) of the "MOSFET” transistor (54), the first resistor (62) connected one of its output (63) to the source (61) of the "MOSFET” - transistor (54) and its other output (64) to the anode (50) of the zener diode (47) of the auxiliary DC voltage source and to another output an ode (35) of the capacitor (32) of the converter (28) of the pulse voltage to direct voltage, of a second resistor (65) connected by one of its output (66) to another output (64) the first resistor (62) and its other terminal (67) to the non-inverting ("+") input (68) of the operational amplifier (57), and the
  • control circuit (72) made, for example, in the form of an operational amplifier (73) connected by its inverting ("-") input (74) (the first input of the control circuit (72)) to the second output (56) of the load (51) and with its non-inverting (75) input ("+") connected through the first resistor (76) (second input of the control circuit (72)) to the source (61) of the "MOS” transistor (54) of the DC stabilizer (53) and also connected through a second resistor (77) to another terminal (71) of a third resistor (69) of a DC stabilizer (53);
  • the second node (78) of galvanic isolation made, for example, in the form of a light-emitting semiconductor diode (79) connected by its anode (80) (input of the second node (78) of galvanic isolation) to the output (81) of the operational amplifier (73) of the control circuit (72) and its cathode (82) to another terminal (64) of the first resistor (62) of the DC stabilizer (53) and a phototransistor (83) connected by one of its terminals (84) to the negative terminal (7) of the constant source (1) voltage, and connected to its other terminal (85) through a resistor (86) to the final output (5) of the constant voltage source (1) and to the control input of the constant voltage converter (2) to a pulse voltage, i.e. to the inverting (87) input ("-") of the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to a pulse voltage.
  • the proposed device for producing direct current flowing in the load supply circuit according to the third embodiment (see Fig. 3), operates as follows.
  • the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency Upon receipt of direct voltage from the terminals (5) and (7) of the source (1) of constant voltage to the corresponding inputs (4) and (6) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency (inputs of the converter (2) of direct voltage to pulse voltage), the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency generates rectangular pulses of constant frequency, which come from the output (13) of the generator (3) of rectangular pulses of constant frequency to the "information" input (12) of the controlled key (11), and when the control contacts are closed key (11) rectangular pulses of constant frequency come from its output (21) to the gate (20) of the MOS transistor (19) and from its drain (26) to the output (25) of the primary winding of the transformer (24) of the first galvanic isolation unit .
  • a constant voltage is supplied to the input of the DC stabilizer (53) (to the drain (55) of the "MOS” transistor (54) of the DC stabilizer (53)), in which, using the voltage stabilizer, performed on an operational amplifier (57), a MOGG'-transistor (54), second (65) and third (69) DC stabilizer resistors (53), powered by output (48) (zener diode cathode (47), auxiliary source output DC voltage) stabilizes the voltage at the first resistor (62) of the stabilizer (53) constant then As a result, a current will flow through the first resistor (62), which does not depend on the voltage at the input of the DC stabilizer (53), nor on the load (51), and its value will be determined by the value of the first resistor (62) and the voltage value at the input (68) of the operational amplifier (57) of the DC stabilizer (53) (the middle point of the voltage divider formed by the second (65) and third (69) resistors of the DC stabilizer (53)
  • the voltage at the second resistor (65) connected to the non-inverting (+) input (68) of the operational amplifier (57) of the DC stabilizer (53) is greater than the voltage at the inverting "-" input (60) of the operational amplifier (57) connected to the source (61) of the MOS transistor (54) and the first resistor (62) of the DC stabilizer (53), then the output (58) an operational amplifier (57) connected to the gate (59) of the MTOG transistor (54), there will be a voltage at which the MOS transistor (54) opens, and the voltage at the first resistor (62) increases until until it becomes equal in magnitude to the voltage of the second resistor (65).
  • the voltage at the output (58) of the operational amplifier (57) and, accordingly, at the source (61) of the MTOG transistor (54) will cease to grow and will be such the value at which the voltage at the junction point of the source (61) of the "MOSFET” transistor (54) and the first resistor (62) will be equal to n voltage into effetvortiruyuschem ( "+") input (68) of the operational amplifier (57) whose value is equal to the voltage across the second resistor (65).
  • This state will be maintained when the input voltage of the DC stabilizer (53) changes and when the load (51) changes.
  • a constant stabilized current will flow in the load (51), the value of which is determined by the voltage at the second resistor (65) and the value of the first resistor (62).
  • the constant voltage supplied from the drain (55) of the "MOGG'-transistor (54) (from the second output (56) of the load (51)) to the first input of the control circuit (72) (to the inverting (74) input ("-") of the operational amplifier (73) of the control circuit (72)), is compared with the voltage coming from the source (61) of the MTF transistor (54) of the DC stabilizer (53) (DC stabilizer output (53)) to the non-inverting (75) input ("+") of the operational amplifier (73) of the control circuit (72) through the first the first resistor (76), the second output of which is the second input of the control circuit (72), and the voltage obtained as a result of their comparison, from the output (81) of the operational amplifier (73) by means of a second galvanic isolation unit (78) (which provides signal transmission control without electrical contact between the circuit control and the DC-to-DC converter), is applied to the control input of the DC / DC converter (2) to the pulse voltage,
  • the operational amplifier (14) of the DC / DC converter (2) to pulse voltage compares the voltages at the output (18) of the reference voltage source (8) and the output voltage of the control circuit (72) transmitted by the second galvanic isolation unit (which provides signal transmission control without electrical contact between the control circuit and the DC-to-DC converter), and creates at its output (15) a control voltage that is supplied to the control
  • the input (16) of the controlled switch (1 1) which closes or opens its contacts and thereby changes the duty cycle of the pulses arriving at the gate (20) of the "MOS" transistor (19) of the DC / DC converter (2) to pulse voltage.
  • pulses from the drain (26) of the MOS transistor (19) through the first galvanic isolation unit (transformer (24)) are fed to the input (30) of the pulse voltage converter (28) to a constant voltage, at the output (cathode (34) of the diode (29)) which, after appropriate conversion and filtering, a constant voltage begins to rise again.
  • the voltage between the drain (55) - the source (61) of the "MOS" transistor (54) of the DC stabilizer (53) will be equal to the voltage on the first resistor (76) of the control circuit (72) with small voltage ripples, and the current flowing in the load (51) will not depend on changes in the load (51), just as the voltage on the stabilizer (53) DC will not depend on the magnitude of the load (51).
  • the current flowing through the load (51) creates a voltage drop across it, as a result of which the potential of the second terminal (56) will be negative with respect to the potential of the first terminal (52) of the load (51), and, therefore, with respect to the potential of the negative terminal ( 7) a source (1) of constant voltage connected to the first terminal (52) of the load (51).
  • the maximum output voltage on the load (51) with a stable load current is limited only by the maximum allowable voltages of the diode (29) and capacitor (32) included in the composition of the converter (28) of the pulse voltage to direct voltage, which can be quite large, so the magnitude of the load resistance can vary widely.
  • the upper limit of the load resistance is determined by the ratio of the current flowing through the DC stabilizer (53) and the maximum allowable voltages of the diode (29) and the capacitor (32), which are part of the pulse voltage to DC voltage converter (28).
  • the load is connected (51) regardless of the polarity of the DC voltage source;
  • the second terminal (56) of the load (51) is connected to the negative terminal (7) of the DC power source (1), and a positive potential is created with respect to the negative terminal (7) at the first terminal (52) of the load (51) DC power supply (1);
  • the first terminal (52) of the load (51) is connected to the negative terminal (7) of the DC power source (1), and a negative potential is created relative to the negative terminal (7) at the second terminal (56) of the load (51) DC power supply (1).
  • the devices according to the second and third options can be used in systems with a single busbar for supplying a constant voltage and load source, and voltages of different polarity are created on the load.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Предлагаемые варианты технических решений предназначены для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания изменяемой нагрузки (51). Предлагаемые варианты технических решений содержат источник постоянного напряжения (1), преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение (2), первый узел гальванической развязки (24), преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение (28), нагрузку (51), стабилизатор постоянного тока (53), схему управления (72) и второй узел гальванической развязки (78). За счет соответствующих подсоединений нагрузки (51), стабилизатора постоянного тока (53) и схемы управления (72) обеспечены стабилизация постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки (51), стабилизация напряжения на стабилизаторе постоянного тока (53) и получение неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок, причем полярность напряжений на нагрузке относительно источника постоянного напряжения (1) может меняться в зависимости от варианта исполнения устройства.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ
Предлагаемые технические решения относятся к области электротехники и могут быть использованы для создания средств электропитания, обеспечивающих получение неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР jV° 1229742, которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своим входом к выходу источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своим входом к выходу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение (DLC-фильтр);
- линейный стабилизатор, подсоединённый своим входом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение; - первый делитель напряжения, подсоединённый параллельно преобразователю импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- второй делитель напряжения, подсоединённый между выходом линейного стабилизатора напряжения и отрицательным выводом источника постоянного напряжения;
- нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу линейного стабилизатора напряжения и вторым своим выводом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения;
- схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу первого делителя напряжения, своим вторым входом к выходу второго делителя напряжения и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение,
Общими признаками предлагаемых вариантов устройств для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки. и выше охарактеризованного аналогичного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своим входом к выходу источника постоянного напряжения;
- преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- нагрузка;
-схема управления, подключённая своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание источника постоянного тока «100W Single Output LED Power Supply HVGC- 1 0 0 s e r i e s», опубликованное компанией Mean Well Enterprises Co 20 марта 2012г., которое выбрано в качестве ближайшего аналога - прототипа и которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своим входом к выходу источника постоянного напряжения;
- первый узел гальванической развязки, выполненный в виде трансформатора и подсоединённый своими входами (выводами своей первичной обмотки) к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение; - преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выводам вторичной обмотки трансформатора первого узла гальванической развязки;
- нагрузку, подсоединённую своими выводами к выходам преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- первую схему защиты от перегрузки, подсоединённую своим входом к отрицательному выводу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- схему выделения сигнала ошибки, подсоединённую своим первым входом к выходу схемы защиты от перегрузки и своим вторым входом к положительному выводу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- схему защиты от перенапряжения, подсоединённую своим входом к положительному выводу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- второй узел гальванической развязки, подсоединённый своим входом к выходу схемы выделения сигнала ошибки;
- третий узел гальванической развязки, подсоединённый своим входом к выходу схемы защиты от перенапряжения;
- схему управления, подсоединённую своим первым входом к выходу второго узла гальванической развязки, своим вторым входом к выходу третьего узла гальванической развязки и своим выходом к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение:
- вторую схему защиты от перегрузки, подсоединённую своим входом к соответствующему выходу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение и своим выходом к третьему входу схемы управления. Общими признаками предлагаемых вариантов технических решений и прототипа являются:
- источник постоянного напряжения;
- преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения;
-первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами (выводами своей первичной обмотки) к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение; - преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки (выводам вторичной обмотки трансформатора первого узла гальванической развязки);
- нагрузка, подсоединённая первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение;
-второй узел гальванической развязки;
- схема управления.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений, заключается в получении неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок.
Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известных устройствах для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, вопросам получения неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне изменяемых нагрузок, должного внимания не уделялось, так как считалось, что достигнутые значения диапазона нагрузок вполне удовлетворяет требованиям настоящего времени. Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания средств для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания изменяемой нагрузки, обладающих более широким диапазоном изменяемых нагрузок, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, согласно первому варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки, нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, второй узел гальванической развязки и схему управления, снабжено стабилизатором постоянного тока, подсоединённым своим входом к второму выводу нагрузки и к первому входу схемы управления, а своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Введение стабилизатора постоянного тока, подсоединённого своим входом к соответствующему выводу нагрузки, к первому входу схемы управления, своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, согласно первому варианту предлагаемого технического решения, позволяет, в результате управления процессом преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение посредством сигнала управления, поступающего с выхода второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала без электрического контакта и исключает появление паразитных токов по шине земли, вызванных разностью потенциалов отдалённых друг от друга земель, и тем самым снижает индуктивные наводки, вызванные этими токами, а также обеспечивает защиту оборудования и людей от поражения электрическим током), и подачи импульсного напряжения, сформированного при преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение, через первый узел гальванической развязки (который обеспечивает передачу импульсного напряжения без электрического контакта и исключает появление паразитных токов по шине земли, вызванных разностью потенциалов отдалённых друг от друга земель, и тем самым снижает индуктивные наводки, вызванные этими токами, а также обеспечивает защиту оборудования и людей от поражения электрическим током), на вход преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, которое через изменяемую нагрузку подаётся на стабилизатор тока, который обеспечивает протекание стабильного тока в цепи питания изменяемой нагрузки, а также в результате использования напряжения, поступающего с соответствующего вывода нагрузки на первый вход схемы управления, и использования напряжения, поступающего на второй вход схемы управления с выхода стабилизатора постоянного тока, и подачи сигнала управления с выхода схемы управления на вход второго узла гальванической развязки, осуществить стабилизацию падения напряжения на стабилизаторе тока на минимально допустимом уровне и тем самым обеспечить получение неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок.
При этом максимальное выходное напряжение на нагрузке при стабильном токе нагрузки ограничено только предельно допустимыми напряжениями элементов, входящих в состав преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, которые могут быть достаточно большими, поэтому величина сопротивления нагрузки может меняться в широких пределах.
Таким образом, обеспечивается протекание неизменяемой величины постоянного тока в нагрузке в более широком диапазоне изменений значения нагрузки. В чём и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно первому варианту предлагаемого технического решения.
Технический результат, указанный выше, согласно второму варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки, нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, второй узел гальванической развязки и схему управления, снабжено стабилизатором постоянного тока, подсоединённым своим входом к второму выводу нагрузки, к отрицательному выводу источника постоянного напряжения и к первому входу схемы управления, а своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Введение стабилизатора постоянного тока, подсоединённого своим входом к соответствующему выводу нагрузки, к первому входу схемы управления и к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, а своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, согласно второму варианту предлагаемого технического решения, позволяет, в результате управления процессом преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение посредством сигнала управления, поступающего с выхода второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), и подачи импульсного напряжения, сформированного при преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение, через первый узел гальванической развязки (который обеспечивает передачу импульсного напряжения без электрического контакта между преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение и преобразователем импульсного напряжения в постоянное напряжение) на вход упомянутого преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, которое через изменяемую нагрузку подаётся на стабилизатор тока, который обеспечивает протекание стабильного тока в цепи питания изменяемой нагрузки, а также в результате использования напряжения, поступающего с соответствующего вывода нагрузки, соединённого с отрицательным выводом источника постоянного напряжения, на первый вход схемы управления, и использования напряжения, поступающего на второй вход схемы управления с выхода стабилизатора постоянного тока, и подачи сигнала управления с выхода схемы управления на вход второго узла гальванической развязки осуществить стабилизацию падения напряжения на стабилизаторе тока на минимально допустимом уровне и тем самым обеспечить получение неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок.
При этом максимальное выходное напряжение на нагрузке при стабильном токе нагрузки ограничено только предельно допустимыми напряжениями элементов, входящих в состав преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, которые могут быть достаточно большими, поэтому величина сопротивления нагрузки может меняться в широких пределах.
Таким образом, обеспечивается протекание неизменяемой величины постоянного тока в нагрузке в более широком диапазоне изменений значения нагрузки. В чём и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно второму варианту предлагаемого технического решения, при этом потенциал на первом выводе нагрузки является положительным относительно потенциала отрицательного вывода источника постоянного напряжения (общей шины устройства).
Технический результат, указанный выше, согласно третьему варианту предлагаемого технического решения, достигается тем, что устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение^ подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки, нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, второй узел гальванической развязки и схему управления, снабжено стабилизатором постоянного тока, подсоединённым своим входом к другому выводу нагрузки и к первому входу схемы управления, а своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, а нагрузка подсоединена первым своим выводом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения.
Введение стабилизатора постоянного тока, подсоединённого своим входом к соответствующему выводу нагрузки, подсоединённой первым своим выводом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения и вторым своим выводом к первому входу схемы управления, а своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, согласно третьему варианту предлагаемого технического решения, позволяет, в результате управления процессом преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение посредством сигнала управления, поступающего с выхода второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение) и подачи импульсного напряжения, сформированного при преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение, через первый узел гальванической развязки (который обеспечивает передачу импульсного напряжения без электрического контакта между преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение и преобразователем импульсного напряжения в постоянное напряжение) на вход упомянутого преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, которое через изменяемую нагрузку подаётся на стабилизатор тока, который обеспечивает протекание стабильного тока в цепи питания изменяемой нагрузки, а также в результате использования напряжения, поступающего с соответствующего вывода нагрузки, на первый вход схемы управления, и использования напряжения, поступающего на второй вход схемы управления с выхода стабилизатора постоянного тока, и подачи сигнала управления с выхода схемы управления на вход второго узла гальванической развязки осуществить стабилизацию падения напряжения на стабилизаторе тока на минимально допустимом уровне и тем самым обеспечить получение неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок.
При этом максимальное выходное напряжение на нагрузке при стабильном токе нагрузки ограничено только предельно допустимыми напряжениями элементов, входящих в состав преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, которые могут быть достаточно большими, поэтому величина сопротивления нагрузки может меняться в широких пределах.
Таким образом, обеспечивается протекание неизменяемой величины постоянного тока в нагрузке в более широком диапазоне изменений значения нагрузки. В чём и проявляется достижение вышеуказанного технического результата согласно третьему варианту предлагаемого технического решения, при этом потенциал на втором выводе нагрузки является отрицательным относительно потенциала отрицательного вывода источника постоянного напряжения (общей шины устройства). Проведённый анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности существенных признаков каждого из вариантов предлагаемых предлагаемого технических решений, так и отличительных признаков, что позволило сделать вывод о наличии критериев патентоспособности "новизна" и "изобретательский уровень" предлагаемых для патентования вариантов устройства для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки.
Предлагаемые устройства для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, поясняются нижеследующими описаниями и чертежами, где на фиг. 1 ,2,3 представлены принципиальные схемы устройств для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки.
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, согласно первому варианту предлагаемого технического решения (см. фиг.1) содержит:
источник (1) постоянного напряжения, которое получают любым известным способом, например, с использованием двухполупериодной схемы выпрямления с фильтром;
- преобразователь (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, выполненный, например, в виде генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, подсоединённого одним своим выводом (4) (являющимся первым входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (6) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, источника (8) опорного напряжения, подсоединённого одним своим выводом (9) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (10) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, управляемого ключа (1 1), подсоединённого своим входом (12) к выходу (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, операционного усилителя (14), подсоединённого своим выходом (15) к управляющему входу (16) управляемого ключа (1 1) и своим неинвертирующим ("+") входом (17) к выходу (18) источника (8) опорного напряжения, и "МОГГ-транзистора (19), подсоединённого своим затвором (20) к выходу (21 ) управляемого ключа (11) и своим истоком (22) через резистор (23) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения;
- первый узел гальванической развязки, выполненный в виде трансформатора (24), подсоединённого одним выводом (25) своей первичной обмотки к стоку (26) МОГГ-транзистора (19) и другим выводом (27) своей первичной обмотки к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения;
- преобразователь (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, выполненный, например, в виде диода (29), подсоединённого своим анодом (30) (вход преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к одному из выводов (31) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (32), подсоединённого одним своим выводом (33) к катоду (34) диода (29) и другим своим выводом (35) к другому выводу (36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, вспомогательного источника постоянного напряжения, выполненного, например, в виде диода (37), подсоединённого своим анодом (38) к одному из выводов (39) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (40), подсоединённого одним своим выводом (41 ) к катоду (42) диода (37) и другим своим выводом (43) к другому выводу (44) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, резистора (45), подсоединённого одним своим выводом (46) к катоду (42) диода (37), и стабилитрона (47), подсоединённого своим катодом (48) к другому выводу (49) резистора (45) и своим анодом (50) к другому выводу (43) конденсатора (40);
-нагрузку (51), подсоединённую первым своим выводом (52) к катоду (34) диода (29), являющегося выходом преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- стабилизатор (53) постоянного тока, выполненный, например, в виде "МОП"-транзистора (54), подсоединённого своим стоком (55) к второму выводу (56) нагрузки (51), операционного усилителя (57), подсоединённого своим выходом (58) к затвору (59) "МОП"-транзистора (54), и подсоединённого своим инвертирующим (60) входом ("-") к истоку (61 ) "МОП"-транзистора (54), первого резистора (62), подсоединённого одним своим выводом (63) к истоку (61 ) "МОП"- транзистора (54) и другим своим выводом (64) к аноду (50) стабилитрона (47) вспомогательного источника постоянного напряжения и к другому выводу (35) конденсатора (32) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, второго резистора (65), подсоединённого одним своим выводом (66) к другому выводу (64) первого резистора (62) и другим своим выводом (67) к неинвертирующему ("+") входу (68) операционного усилителя (57), и третьего резистора (69), подсоединённого одним своим выводом (70) к другому выводу (67) второго резистора (65) и другим своим выводом (71) к катоду (48) стабилитрона (47) вспомогательного источника постоянного напряжения;
- схему управления (72), выполненную, например, в виде операционного усилителя (73), подсоединённого своим инвертирующим ("-") входом (74) (первый вход схемы управления (72)) к второму выводу (56) нагрузки (51), а своим неинвертирующим (75) входом ("+") подсоединённого через первый резистор (76) (второй вход схемы управления (72)) к истоку (61) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока и также подсоединённого через второй резистор (77) к другому выводу (71) третьего резистора (69) стабилизатора (53) постоянного тока;
- второй узел (78) гальванической развязки, выполненный, например, в виде светоизлучающего полупроводникового диода (79), подсоединённого своим анодом (80) (вход второго узла (78) гальванической развязки) к выходу (81 ) операционного усилителя (73) схемы управления (72) и своим катодом (82) к другому выводу (64) первого резистора (62) стабилизатора (53) постоянного тока, и фототранзистора (83), подсоединённого одним своим выводом (84) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, и подсоединённого другим своим выводом (85) через резистор (86) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и к управляющему входу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т.е. к инвертирующему (87) входу ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, согласно первому варианту (см. фиг. 1) работает следующим образом.
При поступлении постоянного напряжения с выводов (5) и (7) источника (1) постоянного напряжения на соответствующие входы (4) и (6) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты (входы преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), генератор (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной частоты, которые поступают с выхода (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты на «информационный» вход (12) управляемого ключа (11), и при замкнутых контактах управляемого ключа (11) прямоугольные импульсы постоянной частоты поступают с его выхода (21) на затвор (20) МОГ -транзистора (19) и с его стока (26) на вывод (25) первичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки.
При появлении прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31,36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки и поступлении их на входы (на анод (30) диода (29) и на вывод (35) конденсатора (32)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, происходит их преобразование в постоянное напряжение. После появления постоянного напряжения на выходе (катод (34) диода (29)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение), оно поступает на первый вывод (52) нагрузки (51).
Прямоугольные импульсы постоянной частоты, поступившие с выводов (39, 44) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки на входы вспомогательного источника постоянного напряжения (на анод (38) диода (37) и вывод (43) конденсатора (40)), после их преобразования в постоянное напряжение поступают, в виде постоянного напряжения, с первого выхода вспомогательного источника постоянного напряжения (вывод (48), катод стабилитрона (47)) на резисторы (69) и (77), а с его второго выхода (вывод (50), анод стабилитрона (47)) на вывод (64) первого резистора (62) и на вывод (66) второго резистора (65) стабилизатора (53) постоянного тока, а также на катод (82) светоизлучающего полупроводникового диода (79) второго узла (78) гальванической развязки.
С второго вывода (56) нагрузки (51) постоянное напряжение поступает на вход стабилизатора (53) постоянного тока (на сток (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока), в котором с помощью стабилизатора напряжения, выполненного на операционном усилителе (57), "МОП"-транзисторе (54), втором (65) и третьем (69) резисторах стабилизатора (53) постоянного тока, питающихся от вывода (48) (катод стабилитрона (47), выход вспомогательного источника постоянного напряжения) стабилизируется напряжение на первом резисторе (62) стабилизатора (53) постоянного тока. В результате чего через первый резистор (62) будет протекать ток, не зависящий ни от напряжения на входе стабилизатора (53) постоянного тока, ни от нагрузки (51), а его величина будет определяться номиналом первого резистора (62) и величиной напряжения на входе (68) операционного усилителя (57) стабилизатора (53) постоянного тока (средняя точка делителя напряжения, образованного вторым (65) и третьим (69) резисторами стабилизатора (53) постоянного тока).
При этом, если напряжение на втором резисторе (65), подключённого к неинвертирующему (+) входу (68) операционного усилителя (57) стабилизатора (53) постоянного тока, будет больше, чем напряжение на инвертирующем "-" входе (60) операционного усилителя (57), подключённом к истоку (61) "МОГГ'-транзистора (54) и первому резистору (62) стабилизатора (53) постоянного тока, то на выходе (58) операционного усилителя (57), подсоединённого к затвору (59) "МОП"- транзистора (54), будет такое напряжение, при котором "МОП"-транзистор (54) открывается, и напряжение на первом резисторе (62) будет расти до тех пор, пока оно не станет равным по величине напряжению второго резистора (65). В этот момент напряжение на выходе (58) операционного усилителя (57) и, соответственно, на истоке (61) "МОП"-транзистора (54) перестанет расти и будет такой величины, при которой напряжение в точке соединения истока (61) "МОГГ-транзистора (54) и первого резистора (62) будет равно напряжению на неинвертирующем ("+") входе (68) операционного усилителя (57), величина которого равна напряжению на втором резисторе (65). Это состояние будет поддерживаться при изменении входного напряжения стабилизатора (53) постоянного тока и при изменении нагрузки (51). Тем самым при изменении величины нагрузки (51), в нагрузке (51) будет протекать постоянный стабилизированный ток, величина которого определяется напряжением на втором резисторе (65) и величиной первого резистора (62).
Одновременно с этим, с целью стабилизации напряжения на стабилизаторе (53) постоянного тока, постоянное напряжение, поступившее со стока (55) "МОГГ'-транзистора (54) (с второго вывода (56) нагрузки (51)) на первый вход схемы управления (72) (на инвертирующий (74) вход ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72)), сравнивается с напряжением, поступающим с истока (61) "МОП "-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока (выход стабилизатора (53) постоянного тока) на неинвертирующий (75) вход ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72) через первый резистор (76), второй вывод которого является вторым входом схемы управления (72), и напряжение, полученное в результате их сравнения, с выхода (81) операционного усилителя (73) посредством второго узла (78) гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), подаётся на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т. е на инвертирующий (87) вход ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. И до тех пор, пока напряжение на инвертирующем (74) входе ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72) будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (75) входе ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72), на выходе (81) операционного усилителя (73) будет высокое напряжение. В результате чего напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14), который подключён к выходу (18) источника (8) опорного напряжения. Поэтому на выходе (15) операционного усилителя (14) будет высокое напряжение, при котором управляемый ключ (1 1) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет открыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение через управляемый ключ (11) будут проходить посредством "МОП" -транзистора (19) на первый узел гальванической развязки и, соответственно, на входы преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (анод (30) диода (29) и вывод (35) конденсатора (32)), на выходе которого (катод (34) диода (29)) получают постоянное напряжение, поступающее на нагрузку (51) и стабилизатор постоянного тока (53).
При этом на входах преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение будут импульсы напряжения с переменной скважностью, которые после преобразования и фильтрации в преобразователе (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение приведут к росту выходного напряжения этого преобразователя.
Этот процесс будет происходить до тех пор, пока напряжение на стоке (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока относительно его истока (61) не станет равным или больше величины напряжения на первом резисторе (76) схемы управления (72).
Как только это произойдёт, то напряжение на инвертирующем (74) входе ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72) станет больше, чем напряжение на неинвертирующем (75) входе ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72), и на его выходе (81), соединённом через второй (78) узел гальванической развязки с управляющим входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (с инвертирующим (87) входом ("-") операционного усилителя (14)), будет такое напряжение, при котором напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение возрастёт и станет больше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
В результате чего на выходе (15) операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжения будет низкое управляющее напряжение, при котором управляемый ключ (1 1) будет закрыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты перестанут проходить на затвор (20) "МОП"- транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Поэтому напряжение на выходе преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (катод (34) диода (29)), а также на стоке (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока, перестанет расти и начнёт уменьшаться. По этой причине напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) снова станет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и весь процесс будет повторяться.
То есть операционный усилитель (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение осуществляет сравнение напряжений на выходе (18) источника опорного напряжения (8) и выходного напряжения схемы управления (72), передаваемого посредством второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), и создаёт на своем выходе (15) управляющее напряжение, которое поступает на управляющий вход (16) управляемого ключа (11), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (20) "МОГГ'-транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Эти импульсы со стока (26) "МОГ -транзистора (19) через первый узел гальванической развязки (трансформатор (24)) поступают на вход (30) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, на выходе (катод (34) диода (29)) которого после соответствующего преобразования и фильтрации снова начинает расти постоянное напряжение.
Таким образом, напряжение между стоком (55) - истоком (61) "МОГГ-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока будет равно величине напряжения на первом резисторе (76) схемы управления (72) с небольшими пульсациями напряжения, а ток, протекающий в нагрузке (51), не будет зависеть от изменения нагрузки (51), так же как и напряжение на стабилизаторе (53) постоянного тока не будет зависеть от величины нагрузки (51).
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, согласно второму варианту предлагаемого технического решения (см. фиг.2) содержит:
- источник (1) постоянного напряжения, которое получают любым известным способом, например, с использованием двухполупериодной схемы выпрямления с фильтром;
преобразователь (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, выполненный, например, в виде генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, подсоединённого одним своим выводом (4) (являющимся первым входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (6) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, источника (8) опорного напряжения, подсоединённого одним своим выводом (9) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (10) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, управляемого ключа (1 1 ), подсоединённого своим входом (12) к выходу (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, операционного усилителя (14), подсоединённого своим выходом (15) к управляющему входу (16) управляемого ключа (1 1) и своим неинвертирующим ("+") входом (17) к выходу (18) источника (8) опорного напряжения, и "МОГГ'-транзистора (19), подсоединённого своим затвором (20) к выходу (21) управляемого ключа (1 1) и своим истоком (22) через резистор (23) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения;
- первый узел гальванической развязки, выполненный в виде трансформатора (24), подсоединённого одним выводом (25) своей первичной обмотки к стоку (26) МОП"-транзистора (19) и другим выводом (27) своей первичной обмотки к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения;
- преобразователь (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, выполненный, например, в виде диода (29), подсоединённого своим анодом (30) (вход преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к одному из выводов (31) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (32), подсоединённого одним своим выводом (33) к катоду (34) диода (29) и другим своим выводом (35) к другому выводу (36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, вспомогательного источника постоянного напряжения, выполненного, например, в виде диода (37), подсоединённого своим анодом (38) к одному из выводов (39) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (40), подсоединённого одним своим выводом (41) к катоду (42) диода (37) и другим своим выводом (43) к другому выводу (44) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, резистора (45), подсоединённого одним своим выводом (46) к катоду (42) диода (37), и стабилитрона (47), подсоединённого своим катодом (48) к другому выводу (49) резистора (45) и своим анодом (50) к другому выводу (43) конденсатора (40);
-нагрузку (51), подсоединённую первым своим выводом (52) к катоду (34) диода (29), являющегося выходом преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение;
- стабилизатор (53) постоянного тока, выполненный, например, в виде "МОГ -транзистора (54), подсоединённого своим стоком (55) к второму выводу (56) нагрузки (51 ) и к отрицательному выводу (7) источника постоянно напряжения (1), операционного усилителя (57), подсоединённого своим выходом (58) к затвору (59) "МОГ '-транзистора (54), и подсоединённого своим инвертирующим (60) входом ("-") к истоку (61 ) "МОГГ'-транзистора (54), первого резистора (62), подсоединённого одним своим выводом (63) к истоку (61) "МОГГ'- транзистора (54) и другим своим выводом (64) к аноду (50) стабилитрона (47) вспомогательного источника постоянного напряжения и к другому выводу (35) конденсатора (32) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, второго резистора (65), подсоединённого одним своим выводом (66) к другому выводу (64) первого резистора (62) и другим своим выводом (67) к неинвертирующему ("+") входу (68) операционного усилителя (57), и третьего резистора (69), подсоединённого одним своим выводом (70) к другому выводу (67) второго резистора (65), и другим своим выводом (71) к катоду (48) стабилитрона (47) вспомогательного источника постоянного напряжения;
- схему управления (72), выполненную, например, в виде операционного усилителя (73), подсоединённого своим инвертирующим ("-") входом (74) (первый вход схемы управления (72)) к второму выводу (56) нагрузки (51), а своим неинвертирующим (75) входом ("+") подсоединённого через первый резистор (76) (второй вход схемы управления (72)) к истоку (61) "МОГГ'-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока и также подсоединённого через второй резистор (77) к другому выводу (71) третьего резистора (69) стабилизатора (53) постоянного тока;
- второй узел (78) гальванической развязки, выполненный, например, в виде светоизлучающего полупроводникового диода (79), подсоединённого своим анодом (80) (вход второго узла (78) гальванической развязки) к выходу (81) операционного усилителя (73) схемы управления (72) и своим катодом (82) к другому выводу (64) первого резистора (62) стабилизатора (53) постоянного тока и фототранзистора (83), подсоединённого одним своим выводом (84) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, и подсоединенного другим своим выводом (85) через резистор (86) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и к управляющему входу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т.е. к инвертирующему (87) входу ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, согласно второму варианту (см. фиг. 2) работает следующим образом.
При поступлении постоянного напряжения с выводов (5) и (7) источника (1) постоянного напряжения на соответствующие входы (4) и (6) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты (входы преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), генератор (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной частоты, которые поступают с выхода (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты на «информационный» вход (12) управляемого ключа (1 1), и при замкнутых контактах управляемого ключа (1 1) прямоугольные импульсы постоянной частоты поступают с его выхода (21) на затвор (20) МОГГ'-транзистора (19) и с его стока (26) на вывод (25) первичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки.
При появлении прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31,36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки и поступлении их на входы (на анод (30) диода (29) и на вывод (35) конденсатора (32)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, происходит их преобразование в постоянное напряжение. После появления постоянного напряжения на выходе (катод (34) диода (29)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение), оно поступает на первый вывод (52) нагрузки (51).
Прямоугольные импульсы постоянной частоты, поступившие с выводов (39, 44) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки на входы вспомогательного источника постоянного напряжения (на анод (38) диода (37) и вывод (43) конденсатора (40)), после их преобразования в постоянное напряжение поступают, в виде постоянного напряжения, с первого выхода вспомогательного источника постоянного напряжения (вывод (48), катод стабилитрона (47)) на резисторы (69) и (77), а с его второго выхода (вывод (50), анод стабилитрона (47)) на вывод (64) первого резистора (62) и на вывод (66) второго резистора (65) стабилизатора (53) постоянного тока, а также на катод (82) светоизлучающего полупроводникового диода (79) второго узла (78) гальванической развязки.
С второго вывода (56) нагрузки (51) постоянное напряжение поступает на вход стабилизатора (53) постоянного тока (на сток (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока), в котором с помощью стабилизатора напряжения, выполненного на операционном усилителе (57), "МОГГ'-транзисторе (54), втором (65) и третьем (69) резисторах стабилизатора (53) постоянного тока, питающихся от вывода (48) (катод стабилитрона (47), выход вспомогательного источника постоянного напряжения) стабилизируется напряжение на первом резисторе (62) стабилизатора (53) постоянного тока. В результате чего через первый резистор (62) будет протекать ток, не зависящий ни от напряжения на входе стабилизатора (53) постоянного тока, ни от нагрузки (51 ), а его величина будет определяться номиналом первого резистора (62) и величиной напряжения на входе (68) операционного усилителя (57) стабилизатора (53) постоянного тока (средняя точка делителя напряжения, образованного вторым (65) и третьим (69) резисторами стабилизатора
(53) постоянного тока).
При этом, если напряжение на втором резисторе (65), подключённого к неинвертирующему (+) входу (68) операционного усилителя (57) стабилизатора (53) постоянного тока, будет больше, чем напряжение на инвертирующем "-" входе (60) операционного усилителя (57), подключённом к истоку (61) "МОГГ-транзистора (54) и первому резистору (62) стабилизатора (53) постоянного тока, то на выходе (58) операционного усилителя (57), подсоединённого к затвору (59) "МОГГ- транзистора (54), будет такое напряжение, при котором "МОП"-транзистор
(54) открывается, и напряжение на первом резисторе (62) будет расти до тех пор, пока оно не станет равным по величине напряжению второго резистора (65). В этот момент напряжение на выходе (58) операционного усилителя (57) и, соответственно, на истоке (61) "МОГГ-транзистора (54) перестанет расти и будет такой величины, при которой напряжение в точке соединения истока (61) "МОГГ-транзистора (54) и первого резистора (62) будет равно напряжению на неинвертирующем ("+") входе (68) операционного усилителя (57), величина которого равна напряжению на втором резисторе (65). Это состояние будет поддерживаться при изменении входного напряжения стабилизатора (53) постоянного тока и при изменении нагрузки (51). Тем самым при изменении величины нагрузки (51), в нагрузке (51) будет протекать постоянный стабилизированный ток, величина которого определяется напряжением на втором резисторе (65) и величиной первого резистора (62).
Одновременно с этим, с целью стабилизации напряжения на стабилизаторе (53) постоянного тока, постоянное напряжение, поступившее со стока (55) "МОГГ'-транзистора (54) (с второго вывода (56) нагрузки (51)) на первый вход схемы управления (72) (на инвертирующий (74) вход ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72)), сравнивается с напряжением, поступающим с истока (61) "МОГГ'-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока (выход стабилизатора (53) постоянного тока) на неинвертирующий (75) вход ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72) через первый резистор (76), второй вывод которого является вторым входом схемы управления (72), и напряжение, полученное в результате их сравнения, с выхода (81) операционного усилителя (73) посредством второго узла (78) гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), подаётся на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т. е на инвертирующий (87) вход ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. И до тех пор, пока напряжение на инвертирующем (74) входе ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72) будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (75) входе ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72), на выходе (81) операционного усилителя (73) будет высокое напряжение. В результате чего напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14), который подключён к выходу (18) источника (8) опорного напряжения. Поэтому на выходе (15) операционного усилителя (14) будет высокое напряжение, при котором управляемый ключ (1 1) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет открыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение через управляемый ключ (1 1) будут проходить посредством "МОП"-транзистора (19) на первый узел гальванической развязки и, соответственно, на входы преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (анод (30) диода (29) и вывод (35) конденсатора (32)), на выходе которого (катод (34) диода (29)) получают постоянное напряжение, поступающее на нагрузку (51) и стабилизатор постоянного тока (53).
При этом на входах преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение будут импульсы напряжения с переменной скважностью, которые после преобразования и фильтрации в преобразователе (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение приведут к росту выходного напряжения этого преобразователя.
Этот процесс будет происходить до тех пор, пока напряжение на стоке (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока относительно его истока (61) не станет равным или больше величины напряжения на первом резисторе (76) схемы управления (72).
Как только это произойдёт, то напряжение на инвертирующем (74) входе ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72) станет больше, чем напряжение на неинвертирующем (75) входе ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72), и на его выходе (81), соединённом через второй (78) узел гальванической развязки с управляющим входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (с инвертирующим (87) входом ("-") операционного усилителя (14)), будет такое напряжение, при котором напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение возрастёт и станет больше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
В результате чего на выходе (15) операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжения будет низкое управляющее напряжение, при котором управляемый ключ (1 1) будет закрыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты перестанут проходить на затвор (20) "МОП"- транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Поэтому напряжение на выходе преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (катод (34) диода (29)), а также на стоке (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока, перестанет расти и начнёт уменьшаться. По этой причине напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) снова станет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и весь процесс будет повторяться.
То есть операционный усилитель (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение осуществляет сравнение напряжений на выходе (18) источника опорного напряжения (8) и выходного напряжения схемы управления (72), передаваемого посредством второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), и создаёт на своем выходе (15) управляющее напряжение, которое поступает на управляющий вход (16) управляемого ключа (1 1), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (20) "МОГ -транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Эти импульсы со стока (26) "МОГГ-транзистора (19) через первый узел гальванической развязки (трансформатор (24)) поступают на вход (30) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, на выходе (катод (34) диода (29)) которого после соответствующего преобразования и фильтрации снова начинает расти постоянное напряжение.
Таким образом, напряжение между стоком (55) - истоком (61) "МОГГ-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока будет равно величине напряжения на первом резисторе (76) схемы управления (72) с небольшими пульсациями напряжения, а ток, протекающий в нагрузке (51), не будет зависеть от изменения нагрузки (51), так же как и напряжение на стабилизаторе (53) постоянного тока не будет зависеть от величины нагрузки (51).
При этом ток, протекающий через нагрузку (51), создаёт на ней падение напряжения, в результате чего потенциал первого вывода (52) будет положительным относительно потенциала второго вывода (56) нагрузки (51), а, следовательно, и относительно потенциала отрицательного вывода (7) источника (1) постоянного напряжения, подсоединённого к второму выводу (56) нагрузки (51).
Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, согласно третьему варианту предлагаемого технического решения (см. фиг.З) содержит:
источник (1) постоянного напряжения, которое получают любым известным способом, например, с использованием двухполупериодной схемы выпрямления с фильтром; преобразователь (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, выполненный, например, в виде генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, подсоединённого одним своим выводом (4) (являющимся первым входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (6) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения, источника (8) опорного напряжения, подсоединённого одним своим выводом (9) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и другим своим выводом (10) к отрицательному выводу (7) источника (1 ) постоянного напряжения, управляемого ключа (1 1), подсоединённого своим входом (12) к выходу (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты, операционного усилителя (14), подсоединённого своим выходом (15) к управляющему входу (16) управляемого ключа (1 1) и своим неинвертирующим ("+") входом (17) к выходу (18) источника (8) опорного напряжения, и "МОГГ-транзистора (19), подсоединённого своим затвором (20) к выходу (21) управляемого ключа (1 1) и своим истоком (22) через резистор (23) к отрицательному выводу (7) источника (1) постоянного напряжения;
- первый узел гальванической развязки, выполненный в виде трансформатора (24), подсоединённого одним выводом (25) своей первичной обмотки к стоку (26) МОГГ-транзистора (19) и другим выводом (27) своей первичной обмотки к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения;
- преобразователь (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, выполненный, например, в виде диода (29), подсоединённого своим анодом (30) (вход преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение) к одному из выводов (31) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (32), подсоединённого одним своим выводом (33) к катоду (34) диода (29) и другим своим выводом (35) к другому выводу (36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, вспомогательного источника постоянного напряжения, выполненного, например, в виде диода (37), подсоединённого своим анодом (38) к одному из выводов (39) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, конденсатора (40), подсоединённого одним своим выводом (41) к катоду (42) диода (37) и другим своим выводом (43) к другому выводу (44) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки, резистора (45), подсоединённого одним своим выводом (46) к катоду (42) диода (37), и стабилитрона (47), подсоединённого своим катодом (48) к другому выводу (49) резистора (45) и своим анодом (50) к другому выводу (43) конденсатора (40);
-нагрузку (51), подсоединённую первым своим выводом (52) к катоду (34) диода (29), являющегося выходом преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, и к отрицательному выводу (7) источника постоянного напряжения;
- стабилизатор (53) постоянного тока, выполненный, например, в виде "МОГГ'-транзистора (54), подсоединённого своим стоком (55) к второму выводу (56) нагрузки (51), операционного усилителя (57), подсоединённого своим выходом (58) к затвору (59) "МОП "-транзистора (54), и подсоединённого своим инвертирующим (60) входом ("-") к истоку (61) "МОП"-транзистора (54), первого резистора (62), подсоединённого одним своим выводом (63) к истоку (61) "МОП"- транзистора (54) и другим своим выводом (64) к аноду (50) стабилитрона (47) вспомогательного источника постоянного напряжения и к другому выводу (35) конденсатора (32) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, второго резистора (65), подсоединённого одним своим выводом (66) к другому выводу (64) первого резистора (62) и другим своим выводом (67) к неинвертирующему ("+") входу (68) операционного усилителя (57), и третьего резистора (69), подсоединённого одним своим выводом (70) к другому выводу (67) второго резистора (65), и другим своим выводом (71) к катоду (48) стабилитрона (47) вспомогательного источника постоянного напряжения;
- схему управления (72), выполненную, например, в виде операционного усилителя (73), подсоединённого своим инвертирующим ("-") входом (74) (первый вход схемы управления (72)) к второму выводу (56) нагрузки (51), а своим неинвертирующим (75) входом ("+") подсоединённого через первый резистор (76) (второй вход схемы управления (72)) к истоку (61) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока и также подсоединённого через второй резистор (77) к другому выводу (71) третьего резистора (69) стабилизатора (53) постоянного тока;
- второй узел (78) гальванической развязки, выполненный, например, в виде светоизлучающего полупроводникового диода (79), подсоединённого своим анодом (80) (вход второго узла (78) гальванической развязки) к выходу (81) операционного усилителя (73) схемы управления (72) и своим катодом (82) к другому выводу (64) первого резистора (62) стабилизатора (53) постоянного тока и фототранзистора (83), подсоединённого одним своим выводом (84) к отрицательному выводу (7) источника (1 ) постоянного напряжения, и подсоединённого другим своим выводом (85) через резистор (86) к положительному выводу (5) источника (1) постоянного напряжения и к управляющему входу преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т.е. к инвертирующему (87) входу ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. Предлагаемое устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, согласно третьему варианту (см. фиг. 3) работает следующим образом.
При поступлении постоянного напряжения с выводов (5) и (7) источника (1) постоянного напряжения на соответствующие входы (4) и (6) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты (входы преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение), генератор (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной частоты, которые поступают с выхода (13) генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты на «информационный» вход (12) управляемого ключа (11), и при замкнутых контактах управляемого ключа (11) прямоугольные импульсы постоянной частоты поступают с его выхода (21) на затвор (20) МОП"-транзистора (19) и с его стока (26) на вывод (25) первичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки.
При появлении прямоугольных импульсов постоянной частоты на выводах (31,36) вторичной обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки и поступлении их на входы (на анод (30) диода (29) и на вывод (35) конденсатора (32)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, происходит их преобразование в постоянное напряжение. После появления постоянного напряжения на выходе (катод (34) диода (29)) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение), оно поступает на первый вывод (52) нагрузки (51).
Прямоугольные импульсы постоянной частоты, поступившие с выводов (39, 44) третьей обмотки трансформатора (24) первого узла гальванической развязки на входы вспомогательного источника постоянного напряжения (на анод (38) диода (37) и вывод (43) конденсатора (40)), после их преобразования в постоянное напряжение поступают, в виде постоянного напряжения, с первого выхода вспомогательного источника постоянного напряжения (вывод (48), катод стабилитрона (47)) на резисторы (69) и (77), а с его второго выхода (вывод (50), анод стабилитрона (47)) на вывод (64) первого резистора (62) и на вывод (66) второго резистора (65) стабилизатора (53) постоянного тока, а также на катод (82) светоизлучающего полупроводникового диода (79) второго узла (78) гальванической развязки.
С второго вывода (56) нагрузки (51) постоянное напряжение поступает на вход стабилизатора (53) постоянного тока (на сток (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока), в котором с помощью стабилизатора напряжения, выполненного на операционном усилителе (57), "МОГГ'-транзисторе (54), втором (65) и третьем (69) резисторах стабилизатора (53) постоянного тока, питающихся от вывода (48) (катод стабилитрона (47), выход вспомогательного источника постоянного напряжения) стабилизируется напряжение на первом резисторе (62) стабилизатора (53) постоянного тока. В результате чего через первый резистор (62) будет протекать ток, не зависящий ни от напряжения на входе стабилизатора (53) постоянного тока, ни от нагрузки (51), а его величина будет определяться номиналом первого резистора (62) и величиной напряжения на входе (68) операционного усилителя (57) стабилизатора (53) постоянного тока (средняя точка делителя напряжения, образованного вторым (65) и третьим (69) резисторами стабилизатора (53) постоянного тока).
При этом, если напряжение на втором резисторе (65), подключённого к неинвертирующему (+) входу (68) операционного усилителя (57) стабилизатора (53) постоянного тока, будет больше, чем напряжение на инвертирующем "-" входе (60) операционного усилителя (57), подключённом к истоку (61) "МОП"-транзистора (54) и первому резистору (62) стабилизатора (53) постоянного тока, то на выходе (58) операционного усилителя (57), подсоединённого к затвору (59) "МОГГ- транзистора (54), будет такое напряжение, при котором "МОП"-транзистор (54) открывается, и напряжение на первом резисторе (62) будет расти до тех пор, пока оно не станет равным по величине напряжению второго резистора (65). В этот момент напряжение на выходе (58) операционного усилителя (57) и, соответственно, на истоке (61) "МОГГ'-транзистора (54) перестанет расти и будет такой величины, при которой напряжение в точке соединения истока (61) "МОП"-транзистора (54) и первого резистора (62) будет равно напряжению на неинвёртирующем ("+") входе (68) операционного усилителя (57), величина которого равна напряжению на втором резисторе (65). Это состояние будет поддерживаться при изменении входного напряжения стабилизатора (53) постоянного тока и при изменении нагрузки (51). Тем самым, при изменении величины нагрузки (51), в нагрузке (51) будет протекать постоянный стабилизированный ток, величина которого определяется напряжением на втором резисторе (65) и величиной первого резистора (62).
Одновременно с этим, с целью стабилизации напряжения на стабилизаторе (53) постоянного тока, постоянное напряжение, поступившее со стока (55) "МОГГ'-транзистора (54) (с второго вывода (56) нагрузки (51)) на первый вход схемы управления (72) (на инвертирующий (74) вход ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72)), сравнивается с напряжением, поступающим с истока (61) "МОГ -транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока (выход стабилизатора (53) постоянного тока) на неинвертирующий (75) вход ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72) через первый резистор (76), второй вывод которого является вторым входом схемы управления (72), и напряжение, полученное в результате их сравнения, с выхода (81) операционного усилителя (73) посредством второго узла (78) гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), подаётся на управляющий вход преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, т. е на инвертирующий (87) вход ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение. И до тех пор, пока напряжение на инвертирующем (74) входе ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72) будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (75) входе ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72), на выходе (81) операционного усилителя (73) будет высокое напряжение. В результате чего напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14), который подключён к выходу (18) источника (8) опорного напряжения. Поэтому на выходе (15) операционного усилителя (14) будет высокое напряжение, при котором управляемый ключ (11) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение будет открыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение через управляемый ключ (11) будут проходить посредством "МОГГ-транзистора (19) на первый узел гальванической развязки и, соответственно, на входы преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (анод (30) диода (29) и вывод (35) конденсатора (32)), на выходе которого (катод (34) диода (29)) получают постоянное напряжение, поступающее на нагрузку (51) и стабилизатор постоянного тока (53).
При этом на входах преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение будут импульсы напряжения с переменной скважностью, которые после преобразования и фильтрации в преобразователе (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение приведут к росту выходного напряжения этого преобразователя.
Этот процесс будет происходить до тех пор, пока напряжение на стоке (55) "МОГГ-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока относительно его истока (61) не станет равным или больше величины напряжения на первом резисторе (76) схемы управления (72).
Как только это произойдёт, то напряжение на инвертирующем (74) входе ("-") операционного усилителя (73) схемы управления (72) станет больше, чем напряжение на неинвертирующем (75) входе ("+") операционного усилителя (73) схемы управления (72), и на его выходе (81), соединённом через второй (78) узел гальванической развязки с управляющим входом преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение (с инвертирующим (87) входом ("-") операционного усилителя (14)), будет такое напряжение, при котором напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение возрастёт и станет больше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
В результате чего на выходе (15) операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжения будет низкое управляющее напряжение, при котором управляемый ключ (11) будет закрыт, и импульсы с генератора (3) прямоугольных импульсов постоянной частоты перестанут проходить на затвор (20) "МОП"- транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Поэтому напряжение на выходе преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение (катод (34) диода (29)), а также на стоке (55) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока, перестанет расти и начнёт уменьшаться. По этой причине напряжение на инвертирующем (87) входе ("-") операционного усилителя (14) снова станет меньше, чем напряжение на неинвертирующем (17) входе ("+") операционного усилителя (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение, и весь процесс будет повторяться.
То есть операционный усилитель (14) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение осуществляет сравнение напряжений на выходе (18) источника опорного напряжения (8) и выходного напряжения схемы управления (72), передаваемого посредством второго узла гальванической развязки (который обеспечивает передачу сигнала управления без электрического контакта между схемой управления и преобразователем постоянного напряжения в импульсное напряжение), и создаёт на своем выходе (15) управляющее напряжение, которое поступает на управляющий вход (16) управляемого ключа (1 1), который замыкает или размыкает свои контакты и тем самым меняет скважность импульсов, поступающих на затвор (20) "МОП"-транзистора (19) преобразователя (2) постоянного напряжения в импульсное напряжение.
Эти импульсы со стока (26) "МОП"-транзистора (19) через первый узел гальванической развязки (трансформатор (24)) поступают на вход (30) преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, на выходе (катод (34) диода (29)) которого после соответствующего преобразования и фильтрации снова начинает расти постоянное напряжение.
Таким образом, напряжение между стоком (55) - истоком (61) "МОП"-транзистора (54) стабилизатора (53) постоянного тока будет равно величине напряжения на первом резисторе (76) схемы управления (72) с небольшими пульсациями напряжения, а ток, протекающий в нагрузке (51), не будет зависеть от изменения нагрузки (51), так же как и напряжение на стабилизаторе (53) постоянного тока не будет зависеть от величины нагрузки (51). При этом ток, протекающий через нагрузку (51), создаёт на ней падение напряжения, в результате чего потенциал второго вывода (56) будет отрицательным относительно потенциала первого вывода (52) нагрузки (51), а, следовательно, и относительно потенциала отрицательного вывода (7) источника (1) постоянного напряжения, подсоединённого к первому выводу (52) нагрузки (51 ).
Следует особо отметить, что для всех вариантов предлагаемых устройств для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, максимальное выходное напряжение на нагрузке (51) при стабильном токе нагрузки ограничено только предельно допустимыми напряжениями диода (29) и конденсатора (32), входящих в состав преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение, которые могут быть достаточно большими, поэтому величина сопротивления нагрузки может меняться в широких пределах.
Нижний предел сопротивления нагрузки - нулевое значение
(режим короткого замыкания), при этом устройство продолжает работать, и с выхода преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение через стабилизатор (53) постоянного тока течёт постоянный ток, величина которого определяется напряжением на втором резисторе (65) и величиной первого резистора (62) стабилизатора (53) постоянного тока.
Верхний предел сопротивления нагрузки определяется соотношением тока, протекающего через стабилизатор (53) постоянного тока, и предельно допустимыми напряжениями диода (29) и конденсатора (32), входящих в состав преобразователя (28) импульсного напряжения в постоянное напряжение.
Различие между вариантами состоит в следующем:
- по первому варианту выполнения устройства подключение нагрузки (51) производится независимо от полярности источника постоянного напряжения; - по второму варианту выполнения устройства к отрицательному выводу (7) источника питания постоянного тока (1) подключён второй вывод (56) нагрузки (51), а на первом выводе (52) нагрузки (51) создаётся положительный потенциал относительно отрицательного вывода (7) источника питания постоянного тока (1);
- по третьему варианту выполнения устройства к отрицательному выводу (7) источника питания постоянного тока (1) подключён первый вывод (52) нагрузки (51), а на втором выводе (56) нагрузки (51) создаётся отрицательный потенциал относительно отрицательного вывода (7) источника питания постоянного тока (1).
Поэтому устройства по второму и третьему вариантам могут использоваться в системах с единой шиной питания источника постоянного напряжения и нагрузки, причём на нагрузке создаются напряжения различной полярности.
Таким образом, все три варианта устройств для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, путём стабилизации постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, и стабилизации постоянного напряжения на стабилизаторе тока (с учётом соответствующих связей между элементами устройств) обеспечивают получение неизменяемой величины постоянного тока, протекающего в цепи изменяемой нагрузки, в более широком диапазоне нагрузок.

Claims

Формула изобретения (варианты)
1. Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки, нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, второй узел гальванической развязки и схему управления, отличающееся тем, что оно снабжено стабилизатором постоянного тока, подсоединённым своим входом к второму выводу нагрузки и к первому входу схемы управления, и своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
2. Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки, нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, второй узел гальванической развязки и схему управления, отличающееся тем, что оно снабжено стабилизатором постоянного тока, подсоединённым своим входом к второму выводу нагрузки, к отрицательному выводу источника постоянного напряжения и к первому входу схемы управления, и своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение.
3. Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки, содержащее источник постоянного напряжения, преобразователь постоянного напряжения в импульсное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам источника постоянного напряжения, первый узел гальванической развязки, подсоединённый своими входами к выходам преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение, подсоединённый своими входами к выходам первого узла гальванической развязки, нагрузку, подсоединённую первым своим выводом к выходу преобразователя импульсного напряжения в постоянное напряжение, второй узел гальванической развязки и схему управления, отличающееся тем, что оно снабжено стабилизатором постоянного тока, подсоединённым своим входом к второму выводу нагрузки и к первому входу схемы управления, и своим выходом к второму входу схемы управления, подсоединённой своим выходом через второй узел гальванической развязки к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения в импульсное напряжение, а первый вывод нагрузки подсоединён к отрицательному выводу источника постоянного напряжения.
PCT/RU2014/000640 2014-08-26 2014-08-26 Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки WO2016032358A1 (ru)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106379A RU2672669C2 (ru) 2014-08-26 2014-08-26 Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки (варианты)
EP14900710.6A EP3196727B1 (en) 2014-08-26 2014-08-26 Device for producing direct current load power supply
BR112017003120A BR112017003120A2 (pt) 2014-08-26 2014-08-26 aparelho para produzir corrente de carga contínua invariável
MX2017002468A MX359462B (es) 2014-08-26 2014-08-26 Aparato para producir corriente de carga directa no variante.
CN201480081465.2A CN107077158B (zh) 2014-08-26 2014-08-26 用于产生直流负载电流的装置
SG11201700809YA SG11201700809YA (en) 2014-08-26 2014-08-26 Device for producing direct current load power supply
JP2017510907A JP6820252B2 (ja) 2014-08-26 2014-08-26 不変の直流負荷電流を生成する装置
MYPI2017700188A MY189033A (en) 2014-08-26 2014-08-26 Device for producing direct current load power supply
KR1020177007179A KR101964292B1 (ko) 2014-08-26 2014-08-26 직류 부하 전력 공급을 생성하기 위한 장치
CA2956281A CA2956281C (en) 2014-08-26 2014-08-26 Device for producing direct current load power supply
PCT/RU2014/000640 WO2016032358A1 (ru) 2014-08-26 2014-08-26 Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки
US15/439,353 US10038374B2 (en) 2014-08-26 2014-08-26 Apparatus for producing unvarying direct load current
ZA2017/00989A ZA201700989B (en) 2014-08-26 2017-02-06 Device for producing direct current load power supply
PH12017500236A PH12017500236B1 (en) 2014-08-26 2017-02-09 An apparatus for producing unvarying direct load current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2014/000640 WO2016032358A1 (ru) 2014-08-26 2014-08-26 Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016032358A1 true WO2016032358A1 (ru) 2016-03-03

Family

ID=55400121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000640 WO2016032358A1 (ru) 2014-08-26 2014-08-26 Устройство для получения постоянного тока питания нагрузки

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP3196727B1 (ru)
JP (1) JP6820252B2 (ru)
KR (1) KR101964292B1 (ru)
CN (1) CN107077158B (ru)
BR (1) BR112017003120A2 (ru)
CA (1) CA2956281C (ru)
MX (1) MX359462B (ru)
MY (1) MY189033A (ru)
PH (1) PH12017500236B1 (ru)
RU (1) RU2672669C2 (ru)
SG (1) SG11201700809YA (ru)
WO (1) WO2016032358A1 (ru)
ZA (1) ZA201700989B (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101976785B1 (ko) 2018-11-27 2019-05-09 세종전기공업 주식회사 스마트기기의 증강현실 어플리케이션을 이용한 수배전반 감시 시스템
KR102154854B1 (ko) 2020-02-11 2020-09-10 세종전기공업 주식회사 빅데이터와 인공지능을 활용한 수배전반 감시 시스템
RU210555U1 (ru) * 2021-12-21 2022-04-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Регулируемый стабилизатор постоянного напряжения

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146395A (en) * 1991-08-09 1992-09-08 Mckie Richard L Power supply including two tank circuits
RU2510764C2 (ru) * 2012-08-07 2014-04-10 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1229742A1 (ru) * 1984-09-28 1986-05-07 Предприятие П/Я М-5178 Стабилизатор напр жени с непрерывно-импульсным регулированием
JP2005176534A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Fuji Electric Device Technology Co Ltd リチウムイオン電池の充電制御回路
CN101025636A (zh) * 2006-02-24 2007-08-29 李上灿 变压器耦合的并联型开关式稳压电源
US20080018261A1 (en) * 2006-05-01 2008-01-24 Kastner Mark A LED power supply with options for dimming
EP2123127A1 (en) * 2006-12-06 2009-11-25 Nxp B.V. Controlled voltage source for led drivers
JP5032893B2 (ja) * 2007-06-07 2012-09-26 新日本無線株式会社 昇圧回路
JP5600456B2 (ja) * 2009-05-19 2014-10-01 ローム株式会社 発光ダイオードの駆動回路およびそれを用いた発光装置およびディスプレイ装置、駆動回路の保護方法
JP5741004B2 (ja) * 2011-01-20 2015-07-01 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置、及びｌｅｄ照明装置
US8680787B2 (en) * 2011-03-15 2014-03-25 Lutron Electronics Co., Inc. Load control device for a light-emitting diode light source
CN103259437B (zh) 2012-02-15 2017-05-10 欧司朗股份有限公司 负载驱动器和用于减小负载驱动器的输出纹波电流的方法
GB2509099A (en) * 2012-12-20 2014-06-25 Accuric Ltd LED driver circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146395A (en) * 1991-08-09 1992-09-08 Mckie Richard L Power supply including two tank circuits
RU2510764C2 (ru) * 2012-08-07 2014-04-10 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"100W Single Output LED Power Supply HVGC-100 series.", MEAN WELL, 20 March 2012 (2012-03-20), XP008184222, Retrieved from the Internet <URL:http:/lib.chipdip.ru/5771DOC000577435.pdf> [retrieved on 20150525] *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3196727A1 (en) 2017-07-26
KR101964292B1 (ko) 2019-04-01
MX2017002468A (es) 2017-09-13
RU2017106379A (ru) 2018-10-01
CN107077158B (zh) 2018-04-17
CA2956281C (en) 2018-02-27
ZA201700989B (en) 2019-05-29
EP3196727A4 (en) 2018-04-04
CA2956281A1 (en) 2016-03-03
JP6820252B2 (ja) 2021-01-27
MY189033A (en) 2022-01-20
RU2672669C2 (ru) 2018-11-19
BR112017003120A2 (pt) 2017-11-28
RU2017106379A3 (ru) 2018-10-01
SG11201700809YA (en) 2017-03-30
CN107077158A (zh) 2017-08-18
PH12017500236A1 (en) 2017-07-03
MX359462B (es) 2018-09-28
KR20170045256A (ko) 2017-04-26
PH12017500236B1 (en) 2017-07-03
EP3196727B1 (en) 2021-02-24
JP2017529822A (ja) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10644607B2 (en) Auxiliary power supply apparatus and method for isolated power converters
US9667152B2 (en) Power conversion system and power conversion method
US9729063B2 (en) Voltage adjustment system and method for parallel-stage power converter
US8891255B2 (en) Switching power supply apparatus including simultanous control of multiple outputs
US9837841B2 (en) Switching power supply device
US9800147B2 (en) Choke circuit for a bus power supply
US20170093278A1 (en) Circuit and Method for Maximum Duty Cycle Limitation in Step Up Converters
US8810075B2 (en) Power off delay circuit and power supply system
RU2672669C2 (ru) Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки (варианты)
US10444775B2 (en) Apparatus for producing unvarying direct load current
US9438124B2 (en) Power supply circuit
JP2015216763A (ja) スイッチング電源回路
US9490713B2 (en) Power supply
US10038374B2 (en) Apparatus for producing unvarying direct load current
US11329566B2 (en) DC power supply circuit that enhances stability of output voltage
RU2688659C1 (ru) Устройство для получения постоянного напряжения (варианты)
US8760887B2 (en) Power supply circuit
US9985544B2 (en) Electronic switch
RU166558U1 (ru) Высоковольтный стабилизатор напряжения для питания сеточного модулятора
JP6635513B2 (ja) スイッチング電源装置
RU106973U1 (ru) Стабилизатор тока
RU148941U1 (ru) Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения
JP2016127645A (ja) 多出力スイッチング電源装置
US20160128147A1 (en) Control of non-self-exciting-converter
JP2015142388A (ja) スイッチング電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14900710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2956281

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12017500236

Country of ref document: PH

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014900710

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014900710

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017510907

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15439353

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2017/002468

Country of ref document: MX

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112017003120

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177007179

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017106379

Country of ref document: RU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112017003120

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20170216