Стабилизированный источник питанияпостоянного напряжения (его варианты)

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Севз Сфветскнк Соцналнстнческнк Реснублнк(51)М, Кл,с присоединением заяаки М 6 05 Р 1/56 Государственный комитет СССР по дедам изобретений н отткрытнй(72) Авторы, изобретения 71 Заявите СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к электрон,ной технике и предназначено для устройств питания стабилизированным напряжением различной радиоэлектронной аппаратуры,.Известен стабилизированный источник питания постоянного напряжения, в котором стабилизация выходного напряжения осуществляется путем сравнения пилообразного напряжения с постоянным напряжением, выбранным в качестве опорного (эталонного) Г 1.Недостатком этого устройства является его малое быстродействие. Кроме того, выходное напряжение имеет 15 пульсации на частоте генератора напряжения пилообразной формы, поэтому большая часть веса приходится на долю выходного фильтра. Снижение же габаридов. выходного фильтра возможно за 20 счета увеличения частоты, что ведет, в свою очередь, к усложнению конструкции генератора напряжения пилообразной форвяа.Наиболее близким к предлагаемому 25 техническим решением является стаби" лизированный источник питания постоянного напряжения, содержащий генератор пилообразного напряжения в качестве источника эталонного напряже ния, два компаратора с двумя входами, чувствительный элемент, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, и регулирующий элемент со сглаживающим фильтром на выходе:2 .Недостатком известного устройства является наличие в схеме парафазногоусилителя и трансформаторного 2-х тактного усилителя мощности, что приводит к схемотехнической избыточности и значительному увеличению весогабаритных характеристик.Цель изобретения - разработка стабилизированного источника питания постоянного напряжения, обладающего более простой схемой и уменьшенными габаритамиУказанная цель достигается тем, что стабилизированный источник питания.постоянного напряжения, содер" жащий генератор пилообразного напряжения, источник напряжения, два компаратора с двумя входами, чувствительный элемент, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, и регулирующий элемент со сглаживающим фильтром на выходе, снабжен логической схемой ИЛИ, входами соединенной с выходами компаратороводин входкаждого из которых соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, который использован в качестве источника эталонного напряжения, а другой - с соответствующим из выходов чувствительного элемента, причем выход схемы ИЛИ соединен с управляющим входом регулирующего элемента.В случае использования н многоканальном источнике и схема ИЛИ, и генератор пилообразного напряжения снабжены дополнительными выходами.В другом варианте стабилизированного источника питания постоянного напряжения генератор пилообразного напряжения использован в качестве чувствительного элемента, причем его выход соединен с первыми входами компараторов, а источник эталонного нап-. ряжения выполнен с двумя ныходами, соединенными со вторыми входами ком- " о параторов, выходы которых соединены со входами схемы ИЛИ, выходом .соединенной с управляющим нходом регули. - рующего элемента.На фиг.1 представлена Функцио нальная схема стабилизированного источника питания постоянного напряжения (первый вариант); на фиг.2 диаграммы, поясняющие работу этого устройства; на фиг.З - схема чувст р вительного элемента; на Фиг,4 - функ-. циональная схема стабилизированного источника питания постоянного напряжения с использованием в качестве регулирующего элемента системы с много- З 5 фазным коммутатором на входе; на фиг.5 - функциональная схема предла- ф гаемого устройства (второй вариант).Согласно перному варианту (Фиг.1) . ;Ыатройство содержит компараторы 1 и 2, общая точка соединения которых подключена к генератору 3 пилообраз-. ного напряжения, а другие входы в . к чувствительному элементу 4, выполнен"; ному в виде схемы приведения уровня (Фиг.З), схему ИЛИ 5, подключенную 4 к выходам компаратора 1 и 2 и к регу- . лирующему элементу б, связанному с выходным сглаживающим фильтром 7, ко-: торый подключен к чувствительному элементу 4. 50На фиг,2 показаны диаграммы напряжения, где:Од - выход генератора напряженияпилообразной формы 3;О - один выход чувствительногоэлемента 4;О - другой выход чувствительногоэлемента 4О,- - выход компаратора 1;,О - выход компаратора 2;О - выход схемы ИЛИ.В60Чувствительный элемент 5, выполненный в виде схемы приведения уровня, состоит из транзисторов 8 и 9 и резисторов 10-14. Базы транзисторов 8 и 9 соединены через резистор 12, 65 причем точка соединения базы транзистора 8 и резистора 12 является входом схемы. Резистор 13 является эмиттерной нагрузкой транзистора 8. Последовательно соединенные резисторы 10 и 11, являющиеся коллекторным Делителем напряженияв точке соединения представляют собой выход напряжения О А (фиг.2). Резистор 14 является эмиттерной нагрузкой транзистора 9, а точка соединения с ним - выходом напряжения Ое .Стабилизированныйисточник питания постоянного напряжения работает следующим образом.Сигнал с генератора 3 напряжения пилообразной Формы подается на общую точку соединения входов компараторов 1 и 2, на другие входы поступает сигнал с чувствительного элемента 4. Последний при иеменении выходного напряжения источника питания вырабатывает изменения напряжений на своих выходах таким образом, что они пропорциональны изменению выходного напряжения источника питания, равны по величине, но противоположны по знаку (т.е. изменение выходного напряжения чувствительного элемента ЛОЗА ныэынает также изменениенапряжений на его выходах 6 Оеки ДОВЬ 12,"(Д ОЬВ) =("Вых )ЪЬ 1, =ДО ЬЬВ 2Таким образом, осуществляется формирование напряжения каждым из компараторов 1 и 2, причем один из них Формирует это напряжение по отношению к верхней, а другой по отношению к нижней вершине пилообразного напряжения, выбранного в этом варианте в качестве опорного.и поступающего с генератора 3.Следовательно, напряжения с выходов компараторов 1 и 2 оказываются сдвинутыми друг относительно друга на 180 по фазе и поступают на соответствующие входы схемы ИЛИ 5, что приводит к удвоению частоты выходного напряжения схемы ИЛИ 5 и частоты работы регулирующего элемента б по отношению к частоте работы генератора 3. Со схемы ИЛИ 5 сигнал посту- . пает на регулирующий элемент б, а затем на выходной фильтр 7.Изменение выходного напряжения ОбЬ по цепи обратной связи через чувствительный элемент 4 поступает на входы компараторов 1 и 2 и вызывает изменение скважности импульсон на их выходах (следовательно, на выходе схемы ИЛИ 5) таким образом, что выходное напряжение с фильтра 7 возвращается к первоначальному уровню.На Фиг.4 показано использование в качестве регулирующего элемента системы с многофаэным коммутатором на входе стабилизированного источника питания постоянного напряжения,где в многофазном коммутаторе с15 ,15 - каналы регулирования,16 - схема формирования управляющегосигнала н 17 - силовая .часть.Такой стабилизатор работает следующим образом,Напряжение, сформированое как поверхней, так и по нижней вершинепилообразного напряжения, с выходасхемы ИЛИ 5 (Фиг.1) подается навход многофазного коммутатора 15,тактируемого генератором, входящимв состав схемы формирования (фиг.1),с выхода коммутатора 15 сигнал распределяется по регулирующим каналамна силовую часть 17.Таким образом, схема управлениямногозвенного стабилизатора устойчива по фазе и частоте, позволяетисключить возможность перегрузкирегулирующих элементов в силовой части при изменениях фазовых соотношений многофазной коммутации каналови ШИМ.Согласно второму варианту (фиг.5)устройство состоит из компараторов1 и 2, чувствительного элемента,представляющего собой генератор 3пилообразнОго напряжения, амплитуда которого пропорциональна величиненапряжения на управляющем вхрде,2-х канального источника 18 опорных напряжений, схемы ИЛИ 5, регулирующего элемента б и выходного фильтра 7.В этом случае стабилизатор работает следующим образом.Сигнал с генератора пилообразногонапряжения 3 подается на первые входы компараторов 1 и 2, на вторыевходы этих компараторов подается напряжение с 2-х канального источника18 эталонного напряжения.Разность напряжений на выходах2-х канального источника 18 равнаминимальному размаху пилообразногонапряжения генератора 3, поэтому одиниз компараторов формирует управляющий сигнал по нижней, а другой поверхней вершине .напряжения пилооб"разной формы. Напряжения с выходовкомпараторов 1 и 2 подается на входы схемы ИЛИ 5, с выходов ее - науправляющий вход регулирующего элемента б, а затем - на выходной фильтр7. На управляющий вход генератора 3поступает напряжение с вывода дляподключения нагрузки Фильтра 7. Изменения выходного напряжения приводятк изменениям напряжения на управляющем входе генератора 3, что вызывает изменение амплитуды пилообразного напряжения на управляющем вхо-.де, которое поступает на входы компараторов 1 и 2 и вызывает изменения скважности импульсов напряжения,поступающих на входы схемы ИЛИ 5 иуправляющий вход регулирующего элемента б.щего элемента системы с многофазнымкоммутатбром на входе (фиг.4).Таким образом, предлагаемый стабилизированный источник питания постоянного напряжения имеет упрощенную(по сравнению с известным) схему засчет исключения парафазного усилителя; а следовательно, существенно уменьшены его габариты за счет исключения в схеме трансформатора. Кроме того, такое устройство позволяет сопрягать схему формирования ШИК с многофазными регулирующими системами,приэтом простымиспособами можно до биться синхронизации всей системыстабилизации напряжения. Формула изобретения жения, который использован в качестве источника эталонного напряжения, 40 а другой - с соответствующим иэ выходов чувствительного элемента, причем выход схемы ИЛИ соединен с управляющим входом регулирующего элемента.2. Источник по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в случае использования в многоканальном источнике исхема ИЛИ,и генератор пилообразногонапряжения снабжены дополнительнымивыходами, соединенными с соответствующими входами введенного многофазного коммутатора. 25 ЗО 35 В этом варианте также возможно использование в качестве регулирую 1. Стабилизированный источник питания постоянного напряжения, содержащий генератор пилообразного напряжения, источник напряжения, два компаратора с двумя входами, чувствительный элемент, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, и регулирующий элемент со сглаживающим Фильтром, соединенный с отводами для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и уменьшения габаритов источника, он снабжен логической.схемой ИЛИ, входами соединенной с выходами компараторов,один вход каждого из которых соединен с выходом генератора пилообразного напря 13. Стабилизированный источник питания постоянного напряжения, содержащий генератор пилообразного напряжения, источник эталонного напряжения, два компаратора с двумя входами, регулирующий элементсо сглаживанвим фильтром, соединенный с выводами для подключения нагрузки, и чувствительный элемент, входом соединенный с выводом для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью упрощения схемы и уменьшения габаритов, он снабжен логической схемой ИЛИ, в качестве чувствительного элемента испольэован генератор пилообраэного напряжения, выход которого соединен с первыми входами компараторов, а источник эталонного напряжения выполнен с двумя выходами, соединенными со вторыми входами компараторов, выходы которых соединены со входами схемы ИЛИ, выходом соединенной с управляющим входом регулирующего элемента.О4, Источник по п.З, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в случае использования в многоканальном источнике и схема ИЛИ, и генератор пилообраэного напряжения снабжены дополнительными выходами, соединенными с соот-ветствующими входами введенного многофаэного коммутатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 541160, кл, С 05 Г 1/56, 1974. 2. Авторское свидетельство СССРР 619915, кл. С 05 Г 1/56, 1975,849168 Составитель В.КругловаРедактор С.Родикова Техред М.Коштура Корректор Е.Р За Филиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная 6091/61 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва; Ж Тиражногоний5, Р 940 Подписноеомитета СССРоткрытийущская наб., д,4/5