Стабилизированный источник питания

-0 аявкн Мисоелиненне Гевудврствеивьа квинтет СССР(23)приоритет Опубл иков 8.02 лам изобретенияи вткрытий Бюллетень Рй 8исання 28.02.83(72) Авторы изобретения Научно-производственное объединение "Руи Ленинградский элвктротехнический институт связим. проф. И.А.Бонч-Бруевича(71) Заявител БИЛИЗИР 08 АННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ троол ь- ален- соИзобретение относится к элек технике и предназначено для исп зования при электроснабжении уд ных потребителей с изменяющимся противлением нагрузки,Известен стабилизированный источник питания, выполненный по классической схеме с бестрансформаторным входом, в которой предусмотрены последовательно включенные регулятор напряжения, преобразователь напряжения, выпрямитель и фильтр, а также канал обратной связи, состояний из усилителя постоянного тока, входы которого соединены с делителем выходного напряжения и блоком опорного напряжения, а выход - с управляю" щим входом регулятора напряжения1 строи ст ва его прибилизация зке, а генерато пер вый Недостаток известного заключается в том, цто пр менении осуществляется ст только напряжения на нагр ток лищь ограничи вается,2Наиболее близким техницеским решением к предлагаемому является стабилизированный источник питания, обеспечивающий стабилизацию как выходного напряжения, так и нагрузоч" ного тока и содержащий, в цастности, регулируемый преобразователь напряжения с выпрямителем, выход которого соединен с клеммами для подклюцения нагрузки через 1.С-фильтр и линию связи с резистивным шунтом в одном из проводов, два делителя напряжения, включенные между потенциальными выводами шунта и блока опор" ного напряжения, два усилителя постоянного тока, первые входы которых подключены к выходам делителей напряжения, а вторые - соответствен но к шине нулевого потенциала и вы" ходной шине источника, компаратор, инвертирующий вход которого соединен с выходными цепями усилителей . постоянного тока, р пилообразного напряжения выход ко.3 1001 торо го подключен к неинвертирующему входу компаратора, формирователь импульсов управления, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с управляющим входом пре.- образователя напряжения, Функциональный логический узелвключенный между выходом компаратора и вторым входом Формирователя импульсов управления, логический элемент И и триггер,. входящие в состав Функционального логического узла21.В укаэанном устройстве стабилизация осуществляется по отклонению выходной величины. Однако при значительном удалении нагрузки от источника точность стабилизации резко снижается из-за недостоверного измерения напряжения на клеммах для подключения нагрузки, Известное устройство имеет еще один существенный недостаток, проявляющийся в многократном срабатывании компаратора из-за наличия во входных сигналах высокочастотных колебаний, вызванных коммутацией силовых элементов преобразователя, Отмеченное обстоятельство обусловливает увеличение динамических потерь в с иловых транзисторах и сниже ние общей эксплуатационной надежности сточни ка.Цел ь изобретени я - повышени е точности стабилизации при наличии протяженной линии связи и надежности работы подобного устройства.35 Поставленная цель достигается тем,что в стабилизированный источник питания, содержащий регулируемый преобразс:ватель напряжения с выпрямиОтелем, выход которого соединен с клем,мами для подключения нагрузки черезС-Фильтр и линию связи с резистивным, шунтом в одном из проводов, дваделителя напряжения, первый из которых включен между потенциальными выводами шунта и блока опорного напряжения, усилитель постоянного тока,вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, компараторМ инвертирующий вход которого соединенс выходом усилителя постоянного тока,генератор пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора Формирователь импульсов управления, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора пилообразно 061 . 4го напряжения, а выход -, с управляющим входом преобразователя напряжения, логический элемент И, триггер,введены сумматор и дополнительныйкомпаратор, причем входы сумматораподключены к потенциальным выводамшунта и блока опорного напряжения,а выход - к инвертирующему входу дополнительного компаратора, неинвертирующий вход которого связан с первымвыходом генератора пилообразного напряжения, второй делитель напряжениявключен на выходе преобразователя напряжения и своим выходом соединен свходом генератора пилообразного напряжения, входы логического элементаИ подключены к выходам обоих компараторов, а выход - к одному из входовтриггера, другой вход триггера соединен с вторым выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - свторым входом Формирователя импульсов управления,На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого стабилизированного источника питания,Устройство содержит полупроводниковый преобразователь 1 напряжения,в частном случае двухзвенный, с выпрямителем. Выход последнего соединенс клеммами для подключения нагрузки 2через С-Фильтр 3 и кабельную линиюсвязи 4. В один из проводов линиисвязи введен резистивный шунт 5,В состав устройства входят два делителя 6 и 7 напряжения. Первый изних включен между потенциальными выводами шунта 5 и блока 8 опорного напряжения, а второй - на выходе преобразователя 1 напряжения. К выходу делителя 6 напряжения подключен входусилителя 9 постоянного тока, а квыходу делителя 7 напряжения - входгенератора 10 пилообразного напряжения. В устройстве предусмотрентакже сумматор 11, входы которогоподключены к потенциальным выводамшунта 5 и блока 8 опорного напряжения. Выходы усилителя 9 постоянноготока и сумматэра 11 соединены с инвертирующими входами компараторов(широтно-импульсных модуляторов) 2и 13, неинвертирующие входы которыхподключены к первому выходу генератора 10 пилообразного напряжения.Управление преобразователем 1 напряжения осуществляется с помощьюформирователя 14 импульсов управления, первый вход которого соединен5 10010 с вторым выходом генератора 10 пилообразного напряжения, а второй вход" с выходом триггера 15, Один из входов триггера подключен к выходам компараторов 12 и 13 через логицеский элемент И 16, а другой вход соединен с вторым выходом генератора 10 пи" лообразного напряжения.Работа устройства происходит следующим образом. 1 фУсилитель 9 постоянного тока уси" ливает сигнал рассогласования между напряжениями, снимаемыми. с шунта 5 и делителя 6 напряжения. Усиленный сигнал поступает затем на инвертиру ющий вход компаратора 12, в котором с помощью сигнала генератора 10 пилообразного напряжения, подводящегося к неинвертирующему входу, осуществляется преобразование напряжения во 2 р . временной интервал. Совокупность усилителя 9 постоянного тока и компаратора 12 составляет, таким образом, канал стабилизации тока, причем регулирование последнего производится 2 б по отклонению выходной величины.Сумматор 11 выполняет алгебраическое суммирование напряжения, снимаемого с шунта 5, с опорным напряжением блока 8. Выходной сигнал сумматора11 направляется далее на инвертирующий вход компаратора 13, где опять .же с помощью сигнала генератора 10 пилообразного напряжения, подводящегося к неинвертирующему входу, осу-;3 ществляется формирование широтно-модулированных импульсов. Совокупность. сумматора 11 и компаратора 13 представляет собой канал стабилизации напряжения, которое в данном случае регулируется по возмущению.Сигналы с выходов компараторов 12 и 13 поступают на входы логического элемента И 16, причем через него проходит лищь сигнал того компаратора, который в данный момент воспроизводит меньшую длительность импульса. Формирователь 14 импульсов управления производит формирование, распределение и усиление импульсов, на"ч50 правляющихся на вход силовои части преобразователя 1.Для исключения многократных срабатываний силовых ключей между формирователем 14 импульсов управления и логическим элементом И 16 включен триггер 15, срабатывающий только по первому перепаду выходного напряжения соответствующего компаратора, ВДля исключения зависимости напряжения на нагрузке 2 от входного напряжения и тока нагрузки должно выполняться равенство ОН 2 оп+ 1 ны коэффициент деления делителя7 напряжения,напряжение на входе фильтрра 3 фвремя включенного состоянияключа преобразователя 1 напряжения 1;постоянная времени времязадающей цепочки генератора 10пилообразного напряжения,ЭДС блока опорного 8 напряжения;ток нагрузки 2,сопротивление шунта 5. где. К ВЧ ф Еоп 61 4исходное состояние триггер 15 на каждом такте перебрасывается тактовыми импульсами, поступающими с выхода генератора 10 пилообразного напряжения.В режиме стабилизации напряжения при отсутствии нагрузки ток через линию 4 связи не протекает и напряжение на клеммах для подключения нагрузки 2 равно выходному напряжению преобразователя 1. При появлении тока в нагрузке 2 напряжение на ней начинает отличаться от выходного. на" пряжения преобразователя 1 на велицину падения напряжения на линии 4 связи и внутреннем сопротивлении фильтра 3. Для стабилизации напряжения на нагрузке 2 необходимо, сле" довательно, чтобы напряжение на выходе преобразователя 1 было больше, цем напряжение на. нагрузке 2 на величину указанного падения напряжения, В связи с этим управляющее напряжение, поступающее на вход компаратора 13, должно являться суммой опорного напряжения блока 8 и напряжения на шунте 5, учитывающего падение напряжения, на линии 4 связи и внутреннем сопротивлении фильтра 3. Времязадающая цепочка генератора 10 пилообразного напряжения подключена через делитель 7 напряжения к выходу преобразователя 1 напряжения. Это обеспечивает постоянство выходного напряжения при изменении напряжения на входе преобразователя 1.7 10010В свою очередь, напряжение на нагрузке 2 определяется равенством"н."н ьхф т нгДе О " напряжение на нагрузке 2,5Т .- период коммутации.,В, " внутреннее сопротивлениеисточника питания, складывающееся иэ сопрФтивленяя фильтра 3 и линии связиС учетом выражений ( 11 и 2 ) можно в конечном счете показать, чтодля стабилизации напряжения на нагрузке 2 отношение сопротивленийВ и В должно соответствоватьЬа"-гПри практическом использованиипредлагаемого устройства, напРимер мв геофизической аппаратуре, достигнутое повышение точности стабилизации и надежности работы источникаобеспечивает рост. общей производительности труда эа счет увеличения Иколичества нагрузочных блоков, получающих питание одновременно поодной и той же двухпроводной линиисвязи.Формула изобретенияСтабилизированный источник питания, содержащий регулируемый пре 35 обраэователь напряжения с выпрямителем, выход которого соединен с клеммами для подключения нагрузки через 1.С-фильтр и линию связи с резистивнцм шунтом в одном иэ,.ррово"40 дов, два делителя напряжения, пер" вый иэ которцх включен между потенциальными выводами шунта и блока опорного напряжения, усилитель постоянного тока, вход которого под 61. аключен к выходу первого делителя напряжения, компаратор, инвертирующий,вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, генераторпилообразного напряжения, первый выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора, формирователь импульсов управления, первыйвход которого соединен с вторым выходом генератора пилообразного напряжения, а выход " с управляющим входом преобразователя напряжения, логический элемент И, триггер, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с це-лью повышения точности стабилизациипри наличии протяженной линии связии надежности работы, в него введенысумматор и дополнительный компаратор, лричем входы сумматора подключены к потенциальным выводам шунта иблока опорного напряжения, а выходк инвертирующему входу дополнительного компаратора, неинвертирующийвход которого связан с первым выходом генератора пилообразного напряжения, второй делитель напряжениявключен на выходе преобразователянапряжения и своим выходом соединенс входом генератора пилообразного напряжения, входы логического элемента И подключены к выходам обоихкомпараторов, а выход - к одному иэвходов триггера, другой вход триггера соединен с вторцм выходом генератора пилообразного напряжения, авыход " с вторым входом формирователя импульсов управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР11 613310, кл. С 05 Г 1/56, 1975.2, Верцберг Г., Кейв Д. Управление переключательными источниками питания с помощью БИС, "Электроника",1 Ю, Ю 7 Я.