Стабилизированный источник питания

(088,8) ая техника в М.: Радио и 9.я техника М.: Радио в автои связь,ивалбеспе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМПРИ ГННТ СССР(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике, к устройствам питаниярадиоэлектронной аппаратуры. Цель -повышение надежности и стабильностивыходного напряжения, При подачепитания на входные выводы источникаузел вспомогательных напряжений вырабатывает напряжения для питаниягенератора и других элементов источника. После подачи питания коперационному усилителю (У) генератор начинает вырабатывать прямоугольные колебания постоянной амплитуды. Так как в начальный моментвремени на выходе выходного фильтра20 напряжения нет, то диоды 39 неизлучают и соответственно светопринимающие диоды заперты. Как толькодиоды 39 начинают излучать, начинают открываться светопринимающиедиоды и частота колебаний генератора увеличивается. Это вызывает увеличение выходного напряжения фильтра 20 и соответственно открытьсясветопринимающих диодов. Происходит саморазгон источника. Полярность У 24 и диодов 39 выбираетсятак, чтобы в случае превышения заданием (напряжения источника 25)переменной, т,е, регулируемой величины выходного напряжения фильтра20, снимаемого с потенциометра 22,выходной сигнал сумматора 31 увелич ток через диоды 39. Тем самымо чивается плавный запуск источника без специальных средствзапуска. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам питания радиоэлектронной аппаратуры.Цель изобретения - повышение на 5 дежности и стабильности выходного напряжения.На фиг. 1 и 2 представлена функционально-принципиальная схема стабилизированного источника питания.Стабилизированный источник питания содержит включенный параллельно входным выводам 1 и 2 узел 3 вспомогательных напряжений, имеющий два вывода; потенциальный и общий, генератор 4 прямоугольных импульсов, выполненный, например, на операционном усилителе (ОУ) 5 с делителем, образованным резисторами 6 и 7 в цепи положительной обратной связи, и конденсатором 8 в отрицательной обратной связи, который является времязадающим. В него включены встречно светопринимающие элементы оптронов, например диоды 9, последо вательно с ними включен резистор 10 и параллельно им резистор 11, Выводы питания генератора 4 подключены к потенциальной шине узла 3 и входному выводу 2.30Для защиты ОУ 5 от короткого замыкания включен резистор 12, К выходу генератора 4 подключен первый вход второго блока 13 дифференцирования, образованный конденсатором 14 и резистором 15, который соединен с общей шиной узла 3. Второй вход блока 13 дифференцирования соединен через узел 16 коррекции, выполненный, например, на резисторе, с входным40 выводом 1, а третий вход через вспомогательный источник 17 постоянного напряжения, выполненный, например, на диодах 18, подключен к общей шине узла 3, Выход блока 13 подключен к управляющему входу регулирующего элемента 19, выход которого соединен с входом выходного фильтра 20. К выходу выходного фильтра 20 подключена нагрузка 21, Выход делителя 22 выходного напряжения соединен с входом первого сумматора 23, выполненного, например, на ОУ 24, другой вход которого подключен к источнику 25 эталонного напряжения, выполненному, например, на стабилитроне 26 55 и генераторе тока на полевом транзисторе 21. Выход сумматора 23 соединен с входом усилителя 28, интегратора 29, первого блока 30 дифференцирования, выходы которых подключены к входам второго сумматора31, выходом соединенного с входом усилителя 32 мощности,В интеграторе 29 и первом блоке30 дифференцирования предусмотреныконденсаторы 33 и 34, а также резисторы 35-38, Выходом усилителя 32являются светоизлучающие элементыоптронов, например диоды 39, светопринимающие элементы оптронов являются входами генератора 4. Выводыпитания усилителя 32 мощности и источника 25 эталонного напряженияподключены к выходу выходного фильтра 20.Стабилизированный источник питания работает следующим образом,При подаче питания на входныевыводы 1 и 2 источника узел 3 вспомогательных напряжений вырабатывает стабилизированные напряжения дляпитания генератора 4 и других элементов источника. После подачи питания к ОУ 5 генератор 4 начинаетвырабатывать прямоугольные колебания постоянной амплитуды. Так какв начальный момент времени на выходе выходного фильтра 20 напряжениянет, то диоды 39 не излучают и соответственно светопринимающие диоды 9заперты. Поэтому частота колебанийгенератора 4 определяется величинойрезистора 11, включенного параллельно диодам 9. При запертых светопринимающих диодах 9 она выбирается издвух условий: при коротком замыкании на выходе фильтра 20 частота .включений должна быть безопасна дляисточника; при расчетной нагрузкеисточника на выходе фильтра 20 должно появляться напряжение, достаточное для создания светоизлучающимидиодами 39 светового потока, при котором начинают открываться светопринимающие диоды 9.Так как диоды 39 начинают излучать при малом напряжении (не более1,5-2,0 В), то выполнение второгоусловия обеспечивает и выполнениепервого условия. Как только диоды39 начинают излучать, начинают открываться диоды 9, и частота колебаний генератора 4 увеличивается.Это вызывает увеличение выходногонапряжения фильтра 20 и соответстденно большего открытия диодов 9.Происходит самораэгон источника.Согласование полярностей диодов 39, источника 25 эталонного напряжения и ОУ 24 осуществляется следующим образом.Источник 25 эталонного напряжения подключается к выходу фильтра 20 так, чтобы пока стабилитрон 26 не пробился, напряжение на выходе источника 25 было близко к выходному напряжению. Тем самым достигается начальное условие; задание больше чем переменная, так как выходное напряжение делится делителем 22Полярности ОУ 24 и диодов 39 выбираются так, чтобы, когда задание (т.е. напряжение источника 25) больше переменной (т.е. регулируемой величины выходного напряжения фильтра 20, снимаемого с потенциометра 22) выходной сигнал сумматора 3 1 увеличивал ток через диоды 39. Тем самым обеспечивается плавный запуск источника без специальных средств запуска. Коэффициент пропорциональности усилителя 28, время интегрирования интегратора 29, время дифференцирования первого блока 30 дифференцирования, выбор соответствующих величин конденсаторов 33 и 34 и резисторов 35-38 выполняются такими, чтобы переходный процесс выхода источника на заданный уровень напряжения, а также переходные процессы при сбросе и набросе нагрузки имели заданное качество. В дальнейшем благодаря наличию интегратора 29 при отклонении выходного напряжения источника от заданного уровня ток через диоды 39 и соответственноосвещенность диодов 9 и частота колебаний генератора 4 меняются так, чтобы отклонение было равно нулю, т.е. статистическая ошибка источника равна нулю. Поэтому погрешность источника, определяется только погрешностью источника 25 эталонного напряжения и величиной напряжения смещения нуля ОУ 24.Выходные колебания генератора 4 дифференцируются блоком 13. Импульс при переходе выходного сигнала генератора 4, например, с минуса на плюс гасится источником 17, т.е. диодом 18. При переходе выходного сигнала с плюса на минус на резисторе 15 появляется отрицательный импульс.30 напряжения диоды 39 не .могут излучать, то при коротком замыкании на выходе фильтра 20 диоды 9 заперты, генератор 4 переходит на минимальную частоту колебаний, а источник - на безопасный режим работы.Так как максимально возможнаячастота колебаний генератора 4 устанавливается резистором 10, то при 40увеличении нагрузки сверхмаксимальной частота колебаний увеличиться не может, поэтому выходное напряжение фильтра 20 уменьшается, Поскольку максимальный ток через диоды 39 зависит от этого напряжения, выбором сопряженных с диодами элементов, например величиной балластных резисторов и резистора 11, можно обеспечить нужную перегрузочную характеристику источника.Тем самым без специальных средствобеспечивается защита источника от коротких замыканий и перегрузок, а также его плавный запуск. Исключение специальных элементов защиты и запуска упрощает источник в целом и повышает его надежность.В источнике действуют две цепистабилизации выходного напряжения: 5 10 15 20 25 Так как напряжение питания ОУ 5 стабилизироьано посредством узла 3, то при отсутствии резистора 16 или при постоянном входном напряжении форма и длительность импульса постоянны. Соответственно постоянна и длительность импульса срабатывания регулирующего элемента 19.Длительность импульса постоянна и не зависит от частоты, поэтому при изменении частоты колебаний генератора 4 происходит изменение соотношения времени длительности импульса и паузы внутри периода и соответственно количества энергии, отдаваемой источником в нагрузку, Максимально допустимая частота коле-баний при полном открытии диодов 9 устанавливается резистором 10.При изменении входного напряже-ния изменяется ток через резистор 16. Вследствие этого изменяется форма . импульса на резисторе 15 и соответственно длительность импульса блока13, т.е. изменение выходного напряжения непосредственно, без всяких промежуточных звеньев воздействует на длительность каждого импульса.Так как при отсутствии входного14607 10 20 формула из обретения 26 30 2. Источник питания по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что светоизлучающиеи светопринимакщие эле менты оптронов выполнены на диодах,3. Источник питания по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что узел коррекции по возмущению выполнен на резисторе. прецизионный инерционный контур управления по отклонению, включающий интегратор 29 и дифференциатор 30, который на статических режимах устраняет влияние всех факторов и обеспечивает строгое соответствие выходного напряжения заданному уровню;цепь управления по возмущению через резистор 16, безинерционно воздействующий на каждый отдельный импульс, устраняющая влияние колебаний и всплесков входного напря- . жения, которые первый контур из"за инерционности не может устранить.Тем самым достигается высокая стабильность выходного напряжения источника, заданное качество переходных процессов при включении источника и .при изменении нагрузки и глубокая фильтрация изменений входного напряжения. 1. Стабилизированный источник питания, содержащий регулирующий элемент, выходом подключенный к входу выходного фильтра, первый сумматор, один вход которого соединен с выходом делителя выходного напряжения, другой - с выходом источника эталонного напряжения, а выход соединен с входом усилителя, узел коррекции по возмущению, одним входом соединенный с входным выводом, и второй сумматор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и стабильности выходного напряжения, в него введены узел вспомогательных напряжений, пер" вый и второй блоки дифференцирова- ния, интегратор, генератор прямо 16 6угольных импульсов с изменяемойчастотой колебаний, усилитель мощности и вспомогательный источник постоянного напряжения, причем выводыпитания генератора прямоугольных импульсов подключены к потенциальнойи общей шинам узла вспомогательныхнапряжений, включенного параллельновходным выводам, входы интегратораи первого блока дифференцированияподключены к выходу первого сумматора, а их выходы и выход усилителясоединены с входами второго сумматора, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выходом которого являются светоизлучающие элементы оптронов, светопринимающиеэлементы которых служат входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первым входом второго блока дифференцирования,второй вход которого соединен с другим выводом узла коррекции, а третийвход через вспомогательный источникпостоянного напряжения подключен кобщей шине узла вспомогательных напряжений, к которой подключен питающий вывод второго блока дифференцирования, выход которого подключенк управляющему входу регулирующегоэлемента, выводы питания усилителямощности и источника эталонного на-,.пряжения подключены к выходу выходного фильтра.146(1716Составитель С.Горбачеваедактор В,Данко Техред М.,Ходанич Корректор М,Самборская аказ 543/56 Тираж 788 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,1