Источник вторичного электропитания

(50 4 Н 02 М 3/335 РЕТЕНИЯТВУ ЬС ГО ЭЛЕ. С 54) ис ИИТАНИЯ (57) Из яие в эл к точникоднотип ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЙО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельство СССР В 705434, кл. С 05 Р 1/56, 1977,Прянишников В.А. и др, Унифицированные источники с бестрансформа торным входом и микроэлектронные узлы схем управления. Проблемы миниатюризации и унификации ВИП РЭА.М;: МДНТП им,Ф.Э.Дзержинского,1979, с,145-155.ТОЧНИК ВТОРИЧНО КТРОбретение может найти примене ектротехнике, в частности чеиия в состав мощного испитания, состоящего иэ ряда ных устройств, Цель изобретения - снижение массы и габаритовза счет исключения завышения выходной мощности сверх требуемой величины при нелинейной нагрузке с постоянной потребляемой мощностью.Цель достигается тем, что при стабилизации напряжения на выходе опорным напряжением является выходноенапряжение третьего масштабирующегоделителя 10, При увеличении токанагрузки выше максимального значения источник переходит в режим егоограничения. Выходное напряжениеуменьшается, ток нагрузки увеличивается. При дальнейшем уменьшениивыходного напряжения выходной токостается неизменным, так как напряжение на выходе делителя 1 О запи рает транзистор 12. Теперь выходной ток не изменится даже при корот"ком замыкании в нагрузке. В пере"ходном режиме источник работает прибольших токах нагрузки на том участ1246274 ке вольт-амперной характеристики, накотором при увелиЧении выходногонапряжения допустимый максимальныйвыходной ток уменьшается Наклонэтой характеристики выбирается та 1Изобретение относится к электро" технике и предназначено для использования при построении мощных пи - тающих систем путем набора маломощ. ных источников вторичного электропитания..Целью изобретения является снижением массы и габаритов источника за счет исключения завышения выходной мощности сверх требуемой величи ны при нелинейной нагрузке с постоянной потребляемой мощностью.На данг,1 представлена функциональная схема предлагаемого источника вторичного электропитания; на фиг.2 - 1 з его выходная вольт-амперная характеристика.Устройство содержит регулируемый . преобразователь 1 ( Лиг,1) напряжения, блок 2 выбора режима, иэмери- фО тельные усилители 3 и 4, масштабирующий делитель 5 напряжения, источник 6 опорного напряжения, масштабирующий делитель 7 напряжения, нелинейный элемент 8, например диод, 5 выполненный э виде транзистора с соединенными между собой базой и коллектором, генератор 9 тока масштабирующий делитель 10 напряжения, генератор 11 тока и дополнительный ЗО транзистор 12, Позициями 13 и 14на схеме обозначены клеммы для подключения первичного источника электропитания, а позициями 15 и 16 -клеммы для подключения нагрузки. Всостав преобразователя 1 напряжения условно введен датчик (не показан) его выходного тока. Питающий вход преобразователя 1 напряжения соединен с клеммами 13 и 14, а выход через датчик тока - с клеммами15 и 16. Вход блока 2 выбора режима подключен к управляющему входу преобразователя 1 напряжения. Масштабируюким, Чтобы при пониженном выходномнапряжении источник отдавал в нагрузку такую же максимальную мощность как и нри номинальном, 2 ил,1щий делитель 5 напряжения включен между клеммой 15 и первым вьводом источника 6 опорного напряжения. Первый крайний вывод масштабирующего делителя 7 напряжения подключен к первому выводу датчика тока. Потенциальный вывод инвертирующего входа измерительного усилителя 3 соединен с промежуточным выводом масштабирующего делителя 5 напряжения, по тенциальный вьвод неинвертирующего входа - с клеммой 16 и вторым выводом источника 6 опорного напряжения, а выход " с одним из входов блока 2 выбора режима. Потенциальный вьвод инвертирующего входа измерительного усилителя 4 подключен к промежуточному вьводу масштабирующего делителя 7 напряжения, потенциальный вьвод неинвертирующего входа - к второму выводу датчика тока, а выход - к другому входу блока 2 выбора режима. Нелинейный элемент 8 и генератор тока 9 соединены последовательюо между вторым крайним выводом масштабирующего делителя 7 напряжения и первым выводом источника 6 опорного напряжения, Масштабирующий делитель 10 напряжения включен между клеммами 15 и 16, генератор 11 то- ка - между промежуточным выводом масштабирующего делителя 10 напряжения и первым вьводом источника 6 опорного напряжения, Эмиттер транзистора 12 соединен с общим выводом нелинейного элемента 8 и генератора 9,тока, коллектор " с вторым выводом источника 6 опорного напряжения, а база " с промежуточным выводом масштабирующего делителя 10 напряжения. Устройство работает следующимобразом.50 Измерительный усилитель 3 сравнивает выходное напряжение регулируемого преобразователя 1 с опорнымнапряжением источника 6 с помощьюмаситабирующего делителя 5 и вырабатывает сигнал управления преобразователем 1, Измерительный усилитель 4воспринимает сигнал датчика токапреобразователя 1 с помощью второгомасштабирующего делителя 7 и такжевырабатывает сигнал управленияпреобразователем 1,Если величина выходного тока 3преобразователя 1 меньше максимального порогового значения Зн,15,(фиг,2), то блок 2 выбора режимазапирает выход измерительного усилителя 4 и подключает выход усилителя 3 к управляющему входу преоб"разователя 1, При этом обеспечивается стабилизация напряжения на выходеисточника питания на уровне номинального значения О , В режиместабилизации выходного напряжениягенераторы 9 и 11 тока вырабатываютодинаковые по величине стабилизированные токи, За счет тока генератора 11 на выходе маситабирующегоделителя 10 имеет место напряжение,при котором транзистор 12 находится в линейном режиме. При этом токгенератора 9 разветвляется в узле,образованном общим соединением нелинейного элемента 8 и эмиттератранзистора 12. Часть тока генерато- З 5ра 9 течет через элемент 8 и масштабирующий делитель 7, другая частьчерез транзистор 12. Напряжение на. нижнем выводе масштабирующего делителя 7 оказывается равным выходно Ому напряжению масштабирующего делителя 10.Таким образом, при стабилизациинапряжения О, на выходе устройстваопорным напряжением, относительно 45которого сравнивается сигнал датчика тока преобразователя 1, является выходное напряжение масштабирующего делителя 1 О.При достижении током нагрузкимаксимального порогового значения3 .напряжение на выходе масштан.макс.1бирующего делителя 7 становитсяравным напряжению на неинвертирующем входе измерительного усилителя 4.При увеличении тока нагрузкибольше максимального порогового значения 3измерительный усилитель 4 вырабатывает напряжение,при котором блок 2 выбора режимазапирает выход измерительного усилителя 3 и подключает выход измерительного усилителя 4 к управляющему входу преобразователя 1. Приэтом источник питания переходитв режим ограничения выходного тока.При дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки напряжение 08,на выходе устройства уменьиается, Навыходе маситабирующего делителя 10напряжение также уменьшается пропорционально уменьшению напряженияна выходе устройства, т,е, на выходеделителя 1 О растет величина напряжения отрицательной полярностиотносительно второго вывода источника 6 опорного напряжения. Это приводит к увеличению отрицательногонапряжения на эмиттере транзистора12, а следовательно, к перераспределению тока генератора 9 между транзистором 12 и нелинейным элементом8. При этом величина отрицательногонапряжения на нижнем выводе масштабирующего делителя 7 увеличивается до уровня выходного напряжения третьего маситабирующего делителя 10,т,е. увеличивается величина опорного напряжения, относительно которого сравнивается сигнал токового датчика. Поэтому в режиме ограничения выходного тока уменьшение напряжения О, на выходе источника питания от номинального значениядо в еличиныу щуЦ =О -дОсопровождается увеличением тока от н.Макс. н д н. макс гдо 3При уменьшении выходного напряжения Ощы под действием перегрузки .ниже Оцвеличина выходного тока остается неизменной и равной н,иакс.При уровне выходного напря- ЖЕНИЯ 3 ак НаПРЯжЕНИЕ На ВЫХОДЕ масштабирующего делителя 10 понижает-. ся настолько, что транзистор 12 оказывается запертым, При этом величина отрицательного напряжения на нижнем выводе масштабирующего дели" теля 7 (величина опорного напряжения, относительно которого уравнивается сигнал датчика 1 тока) становится постоянной и определяется током генератора 9. Эта величина соответствует предельно максимальному выходному току 1 н При дальней 1246274шем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до короткого замыкания величина выходного тока 3 источника питания сравнивается относительно тока генератора 9 и поэтому остается на уровне 3,Таким образом, предлагаемое устройство имеет нагрузочную выходную вольт-амперную характеристику(Лиг.2 . В установившемся режиме стабилизации выходного напряжения О предлагаемый источник питания 8 ЫХработает на участке тока нагрузки 15 от О до Э, При параллельном соединении источников питания с целью наращивания мощности, а также резервирования данное устройство в установившемся режиме работает также на участке 20 тока нагрузки от О домонс,1В переходном режиме при включении на нагрузку, для которой характерна постоянная мощность потребления в диапазоне напряжений О ых , + + ЬО (например, на систему вторичного электропитания с широтно-импульсным регулированием, предлагаемое устройство работает при больших 50 токах нагрузки на участке от 3до 3, ,. Этот участок характерен тем, что по мере увеличения напряжения на выходе источника допустимый максимальный выходной ток умень шается, а также еще тем и(это самое главное) , что наклон вольт" амперной характеристики на этом участке. выбирается таким, чтобы при пониженном выходном напряжении 40 О источник отдавал в нагрузку такую же максимальную мощность как и при номинальном напряжении О 8 ы при токе 3, Выполнение этого условия обеспечивает при 100%-ной 45 загрузке(О , .3 )надежное введение устройства, нагруженного на систему источников питания с широтно-импульсным регулированием, в режим стабилизации выходного напря жения О,х без дополнительного увеличения выходной мощности.Формула и з о б р е т е н и я55Источник вторичного электропитания, содержащий регулируемый преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с клеммами для подключения первичного источника электропитания, а выход через датчик тока - с клеммами для подключения нагрузки, блок выбора режима, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжения, первый масштабирующий делитель напряжения, включенный между первой клеммой для подключения нагрузки и первым выводом источника опорного напряжения, второй масштабирующий делитель напряжения, первый крайний вывод которого подключен к первому выводу датчика тока, первый измерительный усилитель, потенциальный вывод инвертирующего входа которого соединен с промежуточным выводом первого масштабирующего делителя напряжения, потенциальный вывод неинвертирующего входа - с второй клеммой для подключения нагрузки и вторым выводом источника опорного напряжения, а выход - с одним из входов блока выбора режима, второй измерительный усилитель, потенциальный вывод инвертирующего входа которого подключен к промежуточному выводу второго масштабирующего делителя напряжения, потенциальный вывод неинвертирующего входа - к второму выводу датчика тока, а выход - к другому входу блока выбора режима, о т л и н а ю щ и й с я тем что, с целью снижения массы и габаритов за счет исключения завышения выходной мощности сверх требуемой величины при нелинейной нагрузке с. постоянной потребляемой мощ - ностью в него введены нелинейный элемент, транзистор, два генератора тока и третий масштабирующий делитель напряжения, причем нелинейный элемент и первый генератор тока соединены последовательно между вторым крайним выводом второго масштабирующего делителя напряжения и первым выводом источника опорного напряжения, третий масштабирующий делитель напряжения включен между клеммами для подключения нагрузки, второй генератор тока - между промежуточным выводом третьего масштабирующего делителя напряжения и первым выводом источника опорного напряжения, эмиттер транзистора соединен с общим выводом нелинейного элемента246274 Составитель Л,МорозовРедактор А.Ворович Техред О.Сопко орректор М. каз 4016/51 тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5Праизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектна и первого генератора тока, коллектор " с вторым выводом источникаопорного напряжения, а база - с ЦВих. юм Выл.мин промежуточным выводом третьего масштабирующего делителя напряжения.