МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО Российский патент 1998 года по МПК H02M3/335 G05F1/577 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания контрольно-измерительной аппаратуры, в частности измерителя угловой скорости волоконно-оптического (ИУС ВО).

Известен одноканальный источник вторичного электропитания, обобщенная структурная схема которого с питанием схемы управления от силового трансформатора и с устройством начального пуска приведена в справочнике (Сергеев Б. С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания. - М.: Радио и связь, 1992, с. 7, рис. 1.1б).

Известен многоканальный источник питания (авт.св. 1774442, H 02 М 3/335, опубл. 07.11.92, Бюл. N 41), содержащий однотактный обратноходовой преобразователь, транзисторный ключ, предварительный усилитель, компаратор и задающий генератор, используемый для синхронизации частоты преобразования.

Известен многоканальный конвертор (авт.св. 1417133, H 02 М 3/335, опубл. 15.08.88, Бюл. N 30), содержащий широтноимпульсный модулятор, транзистор, трансформатор, выпрямительные диоды, конденсаторы выходных фильтров, путем выбора которых обеспечена одинаковая скважность выходных каналов для повышения стабильности и снижения импульсных помех.

Известен однотактный преобразователь постоянного напряжения [1], содержащий выходной трансформатор, запирающий транзистор, накопительный конденсатор, компаратор, источник опорного напряжения, измерительный конденсатор и устройство для повышения надежности запуска и синхронизации частоты преобразования от внешнего генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многоканальный источник питания [2] со стабилизацией напряжения на одной из вторичных обмоток силового трансформатора. Устройство по [2] содержит однотактный преобразователь, первичная обмотка силового трансформатора которого соединена с источником питания через транзисторный ключ, а его вторичные обмотки через выпрямительные диоды соединены со сглаживающими конденсаторами выходных каналов, генератор, состоящий из задающего генератора, выходом соединенного с генератором пилообразного напряжения, узел сравнения, к одному из входов которого присоединен источник опорного напряжения, компаратор, входы которого соединены с выходами узла сравнения и генератора пилообразного напряжения, а его выход через предварительный усилитель соединен с управляющим переходом транзисторного ключа, дополнительную обмотку силового трансформатора, к которой через отсекающий диод присоединен запоминающий конденсатор, к выводам которого через первый дополнительный резистор подсоединен шунтирующий транзистор, причем точка соединения первого вывода дополнительной обмотки, запоминающего конденсатора и эмиттера шунтирующего транзистора подключена к общей шине питания устройства, второй вывод запоминающего конденсатора присоединен к второму входу узла сравнения, а база шунтирующего транзистора через второй дополнительный резистор подсоединена к точке соединения второго вывода дополнительной обмотки и анода отсекающего диода.

Техническое решение по [2] принято за прототип.

Основным недостатком описанных устройств является повышенное энергопотребление при питании схемы управления, реализованной в виде интегральных микросборок, от первичного источника со сравнительно высоким уровнем напряжения.

Задачей предлагаемого изобретения является понижение энергопотребления при реализации схемы управления в виде интегральных микросборок.

Для этого в многоканальный источник питания, содержащий однотактный обратноходовой преобразователь, первичная обмотка силового трансформатора которого через силовой транзисторный ключ и элемент защиты подключена к входным выводам, вторичные обмотки через выпрямительные диоды, подключенные к сглаживающим конденсаторам фильтров выходных каналов, дополнительную (измерительную) обмотку, первым выводом соединенную с общей шиной и через отсекающий (первый) диод подключенную к запоминающему конденсатору (к конденсатору измерительного канала), генератор, узел сравнения, к одному из входов которого подключен конденсатор измерительного канала, а ко второму - выход источника опорного напряжения, компаратор, входами подключенный к выходам узла сравнения и генератора, а выходом, через предварительный усилитель, подключенный к управляющему переходу силового транзисторного ключа, введены блок запуска, выводами питания подключенный через элемент защиты к входным выводам, входом - к выходу компаратора, а выходом подключенный к управляющему переходу силового транзисторного ключа, первая дополнительная обмотка, первым выводом через второй диод с обратным включением соединенная с одним из выводов первого конденсатора, а также с выводом питания источника опорного напряжения и с отрицательными выводами питания узла сравнения и компаратора, а вторым выводом - с другим выводом первого конденсатора и с общей шиной питания устройства, вторая дополнительная обмотка, первым выводом соединенная с общей шиной и через третий диод подключенная к второму конденсатору и к выводам для подключения питания предварительного усилителя, при этом второй вывод измерительной обмотки через первый диод соединен с положительными выводами питания узла сравнения и компаратора, выходные каналы выполнены в виде каналов разнополярного напряжения, а один из выходных каналов положительной полярности подключен к выводам питания генератора, выполненного в виде генератора симметричного треугольного напряжения, входом подключенного к выводам для подключения к задающему генератору, выполненному в виде источника импульсного напряжения измерителя угловой скорости волоконно-оптического.

Аналогичные источники импульсного напряжения описаны в кн.: Потемкин И. С. Функциональные узлы цифровой автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 240, рис. 7.9в.

Узел сравнения может содержать суммирующий интегратор, первым инверсным входом подключенный к первому, вторым инверсным входом - к второму входу узла сравнения, а выходом, через первый резистор, - к цепи из последовательно соединенных второго резистора и первого стабилитрона, подключенной к выходу узла сравнения, при этом к выводам разнополярного напряжения питания суммирующего интегратора подключены выход первого фильтра напряжения питания положительного знака, входом подключенного к выводам для подключения конденсатора измерительного канала, и выход второго фильтра напряжения питания отрицательного знака, входом подключенного к выводам для подключения первого конденсатора.

Такое исполнение узла сравнения позволяет обеспечить высокую точность операции сравнения на входе и надежность запуска. Суммирующий интегратор аналогичен схеме, описанной в книге Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей в линейных интегральных схемах. - М.: Мир, 1985, с. 137, рис. 6.9.

Источник опорного напряжения может содержать второй стабилитрон, подключенный к выходу низкочастотного фильтра напряжения питания отрицательного знака, входом подключенного к выводам для подключения первого конденсатора, а выходом через цепь из стабилитрона с прямым включением и регулировочный резистор, подключенный к выходу источника опорного напряжения.

Такое исполнение источника опорного напряжения (например на базе стабилитронов типа 2С139Д) позволяет обеспечить высокую температурную стабильность регулируемого опорного напряжения и требуемый для ограничения энергопотребления в переходном режиме знак сигнала на выходе узла сравнения.

Генератор симметричного треугольного напряжения может содержать делитель частоты, к выводам питания которого подключен выход третьего фильтра, входом подключенного к третьему стабилитрону и через третий резистор к выводам для подключения сглаживающего конденсатора фильтра одного из выходных каналов положительной полярности, при этом тактовый вход делителя частоты соединен с входом генератора, а выход, через четвертый резистор, к управляющему переходу транзисторного ключа импульсного преобразователя, первичная обмотка которого через транзисторный ключ подключена к выходу четвертого фильтра напряжения питания, входом подключенного к выводам для подключения сглаживающего конденсатора фильтра одного из выходных каналов положительной полярности, вторичная обмотка трансформатора импульсного преобразователя, одним из выводов соединенная с общей шиной, подключена к встречно включенным отсекающим стабилитронам и через входной резистор к входу операционного усилителя, в обратную связь которого введены третий конденсатор и шунтирующий резистор, выходом генератора является выход операционного усилителя, выводы разнополярного питания которого соответственно соединены с выходом первого и второго фильтров напряжения питания узла сравнения.

Такое исполнение генератора симметричного треугольного напряжения позволяет обеспечить синхронизацию и согласование частоты преобразования с частотой задающего генератора, выполненного в виде источника импульсного напряжения ИУС ВО, электрически развязанного от схемы управления. При этом в качестве делителя частоты может быть использована микросхема, изготовленная по КМОП - технологии, например, серии Б1226 ТМ2-2 с соединенными между собой входами R и S, а входом D - с выходом Аналогичные делители частоты описаны в справочнике Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Металлургия, Челябинское отделение, 1988, с. 72, рис. 1.51, с. 74 и рис. 1.54. Транзисторный ключ может быть реализован на базе транзистора 2Т385АМ-2. В качестве импульсного трансформатора может быть использован высокочастотный трансформатор типа ТИГ-61.

Предварительный усилитель содержит управляющий транзисторный ключ, к управляющему переходу которого подключен первый отсекающий диод, а через цепь из ограничительного резистора и разделительного конденсатора подключен вход предусилителя, выход которого через управляющий транзисторный ключ подключен к выходу фильтра питания предварительного усилителя, входом подключенного к выводам для подключения второго конденсатора.

Такое исполнение, например на базе транзистора типа 2Т385АМ-2, позволяет обеспечить согласование силовой цепи преобразователя на базе микросборки серии 286ЕП с маломощным выходом компаратора и защиту от превышения потребляемой мощности при постоянном уровне выходного сигнала компаратора.

Блок запуска может содержать устройство прерывания, накопительный конденсатор которого через цепь из пятого резистора и четвертого диода подключен к входу блока запуска, а через шестой резистор - к управляющему переходу шунтирующего транзисторного ключа, подключенного через седьмой резистор к четвертому стабилитрону и к выходу пятого фильтра, подключенного входом к выводам для подключения питания блока запуска, а выходом - через восьмой резистор к транзисторному ключу, шунтирующему вход мультивибратора-автогенератора, содержащего два логических элемента ИЛИ-НЕ, первые входы которых охвачены перекрестными емкостными связями и положительной обратной связью, при этом вторые входы подключены к входу мультивибратора-автогенератора, а выход одного из них через дифференцирующую цепь подключен к второму отсекающему диоду и, кроме того, через последовательно соединенные со сдвоенными входами элементы ИЛИ-НЕ подключен к входу усилителя мощности, выполненного по схеме Дарлингтона, при этом выход усилителя мощности является выходом блока запуска и содержит первый транзисторный ключ, управляющий переход которого является входом усилителя мощности, и второй транзисторный ключ, управляющий переход которого через первый транзисторный ключ подключен к выходу шестого фильтра, входом подключенного к выводам для подключения питания блока запуска, а выходом - через второй транзисторный ключ и десятый резистор к выходу усилителя мощности и к одиннадцатому резистору.

Такое исполнение блока запуска на базе мультивибратора-автогенератора, описанного в вышеуказанном справочнике Шило В.Л. (с. 214, рис. 221), позволяет обеспечить повышенную надежность прерывания управляющих импульсов в режиме начального пуска, пониженное потребление и высокую технологичность.

Предлагаемый многоканальный источник питания для ИУС ВО отличается от прототипа [2] тем, что введены блок запуска, выводом питания подключенный через элемент защиты к входным выводам, входом - к выходу компаратора, а выходом - к управляющему переходу силового транзисторного ключа, первая дополнительная обмотка силового трансформатора, первым выводом через второй диод с обратным включением соединенная с одним из выводов первого конденсатора, а также с выводом питания источника опорного напряжения и с отрицательным выводом питания узла сравнения и компаратора, а вторым выводом - с другим выводом первого конденсатора и с общей шиной питания устройства, вторая дополнительная обмотка, первым выводом соединенная с общей шиной и через третий диод подключенная к второму конденсатору и к выводам для подключения питания предварительного усилителя, при этом второй вывод измерительной обмотки через первый диод соединен с положительным выводом питания узла сравнения и компаратора, выходные каналы выполнены в виде каналов разнополярного напряжения, а один из выходных каналов положительной полярности подключен к выводам питания генератора, выполненного в виде генератора симметричного треугольного напряжения, входом подключенного к выводам для подключения к задающему генератору, выполненному в виде источника импульсного напряжения измерителя угловой скорости волоконно-оптического.

Такое исполнение устройства в виде однотактного обратноходового преобразователя на базе интегральных микросборок серии 286ЕПЗ при одинаковой скважности выходных каналов, питании схемы управления от силового трансформатора, синхронизации частоты преобразования с частотой модуляции в ИУС ВО и наличии устройства начального пуска, позволяет обеспечить высокую стабильность выходных каналов и надежность запуска, понизить энергопотребление схемы управления за счет уменьшения мощности, рассеиваемой элементами, и ограничения токов, протекающих через силовой транзистор, повысить технологичность, надежность и помехозащищенность ИУС ВО.

Совокупность существенных признаков заявленного устройства в процессе поиска известных технических решений в науке и технике не обнаружена, что свидетельствует о соответствии его критерию "существенные отличия".

Предлагаемое изобретение поясняется схемами, приведенными на фиг. 1 - 7.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого многоканального источника питания ИУС ВО; на фиг. 2 - принципиальная схема узла сравнения; на фиг. 3 - принципиальная схема источника опорного напряжения; на фиг. 4 - принципиальная схема генератора симметричного треугольного напряжения; на фиг. 5 - принципиальная схема предварительного усилителя; на фиг. 6 - принципиальная схема блока запуска; на фиг. 7 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Многоканальный источник питания для ИУС ВО (фиг. 1) содержит однотактный обратноходовой преобразователь 1, второй вывод первичной обмотки 2 силового трансформатора 3 которого через силовой транзисторный ключ 4 соединен с входным выводом 5, соединенным с общей шиной, а первый ее вывод через защитный элемент 6 соединен с входным выводом 7, вторичные обмотки 8, подключенные через выпрямительные диоды 9 к сглаживающим конденсаторам 10 фильтров выходных каналов положительной полярности, вторичные обмотки 11, подключенные через выпрямительные диоды 12 с обратным включением к сглаживающим конденсаторам 13 фильтров выходных каналов отрицательной полярности, измерительную обмотку 14, первым выводом соединенную с общей шиной и подключенную через первый диод 15 к конденсатору 16 измерительного канала, подключенного к первому входу узла сравнения 17, вторым выводом измерительная обмотка 14 через первый диод 15 соединена с положительными выводами 18 и 19 питания узла сравнения 17 и компаратора 20, соответственно, первую дополнительную обмотку 21, вторым выводом соединенную с общей шиной и подключенную через второй диод 22 с обратным включением к первому конденсатору 23, первым выводом первая дополнительная обмотка 21 через второй диод 22 соединена с выводом 24 питания источника 25 опорного напряжения и с отрицательными выводами 26 и 27 питания, соответственно, компаратора 20 и узла сравнения 17, который вторым входом подключен к выходу источника 25 опорного напряжения отрицательной полярности, а выходом - к первому опорному входу компаратора 20, вторым инверсным входом подключенного к выходу генератора 28 симметричного треугольного напряжения, к входным выводам 29 и 30 которого подключается источник импульсного напряжения ИУС ВО, при этом вывод 30 соединен с общим выводом одного из выходных каналов разнополярного напряжения, вывод положительной полярности которого соединен с выводом 31 питания генератора 28, вторую дополнительную обмотку 32, первым выводом соединенную с общей шиной и подключенную через третий диод 33 ко второму конденсатору 34, вторым выводом вторая дополнительная обмотка 32 через третий диод 33 соединена с выводом 35 питания предварительного усилителя 36, входом подключенного к выходу компаратора 20, а выходом - к управляющему переходу силового транзисторного ключа 4, также подключенного к выходу блока запуска 37, вывод 38 питания которого соединен с первым выводом первичной обмотки 2 силового трансформатора 3, а вход подключен к выходу компаратора 20, при этом выводы 39, 40, 41, 42 и 43, соответственно, источника опорного напряжения 25, узла сравнения 17, компаратора 20, предусилителя 36 и блока запуска 37 соединены с общей шиной устройства.

Узел сравнения 17 (фиг. 2) содержит суммирующий интегратор 44, первым инверсным входом подключенный к первому, а вторым инверсным входом - к второму входу узла сравнения 17, а выходом через первый резистор 45 - к цепи из последовательно соединенных второго резистора 46 и первого стабилитрона 47, подключенной к выходу узла сравнения 17, при этом к выводам разнополярного напряжения питания суммирующего интегратора 44 подключен выход первого фильтра 48, входом подключенного к выводам 18 и 40, а также выход второго фильтра 49, входом подключенного к выводам 27 и 40 узла сравнения 17.

Источник опорного напряжения 25 (фиг. 3) содержит второй стабилитрон 50, подключенный к выходу низкочастотного фильтра 51 напряжения питания отрицательного знака, входом подключенного к выводам 24 и 39 источника опорного напряжения 25, а выходом через цепь из стабилитрона 52 с прямым включением в регулировочный резистор 53 подключенного к выходу источника опорного напряжения 25.

Генератор 28 симметричного треугольного напряжения (фиг. 4) содержит делитель частоты 54, к выводам питания которого подключены вывод 30 и выход третьего фильтра 55, входом подключенного к третьему стабилитрону 56 и через третий резистор 57 к выводу 31 генератора 28, тактовый выход делителя частоты 54 соединен с входным выводом 29 генератора 28, а выход через четвертый резистор 58 подключен к управляющему переходу транзисторного ключа 59 импульсного преобразователя 60, первичная обмотка 61 трансформатора 62 которого через транзисторный ключ 59 подключена к выходу четвертого фильтра 63 напряжения питания, входом подключенного к выводам 31 и 30 генератора 28, вторичная обмотка 64 трансформатора 62, одним из выводов подключенная к выводу 65, соединенному с общей шиной, подключена к встречно включенным отсекающим стабилитронам 66 и 67 и через входной резистор 68 - к входу операционного усилителя 69, в обратную связь которого введены третий конденсатор 70 и шунтирующий резистор 71, выходом генератора 28 является выход операционного усилителя 69, выводы разнополярного напряжения питания которого, соответственно, соединены с выходом первого 48 и второго 49 фильтров узла сравнения 17.

Предварительный усилитель 36 (фиг. 5) содержит управляющий транзисторный ключ 72, к управляющему переходу которого подключен первый отсекающий диод 73, а через цепь из последовательно соединенных ограничительного резистора 74 и разделительного конденсатора 75 подключен вход предусилителя 36, выход которого через управляющий ключ 72 подключен к выходу фильтра 76 питания предварительного усилителя 36, входом подключенного к выводам 35 и 42.

Блок запуска 37 (фиг. 6) содержит устройство прерывания 77, накопительный конденсатор 78 которого через цепь из последовательно соединенных пятого резистора 79 и четвертого с обратным включением диода 80 подключен к входу блока запуска 37, а через шестой резистор 81 - к управляющему переходу шунтирующего транзисторного ключа 82, подключенного через седьмой резистор 83 к четвертому стабилитрону 84 и выходу пятого фильтра 85, входом подключенного к выводам 38 и 43, а выходом - через восьмой резистор 86 к транзисторному ключу 82, шунтирующему вход мультивибратора-автогенератора 87, содержащего два двухвходовых элемента ИЛИ-НЕ 88 и 89, первые входы которых охвачены положительной обратной связью с перекрестными емкостными связями, а вторые входы подключены к входу мультивибратора-автогенератора 87, выход элемента 88 которого, являющегося выходом мультивибратора-автогенератора 87, подключен через дифференцирующую цепь, состоящую из четвертого конденсатора 90 и девятого резистора 91, к второму отсекающему диоду 92 и, через последовательно соединенные со сдвоенными входами элементы ИЛИ-НЕ 93 и 94, к входу усилителя мощности 95, содержащего первый транзисторный ключ 96, управляющий переход которого является входом усилителя мощности 95, и второй транзисторный ключ 97, управляющий переход которого через ключ 96 подключен к выходу шестого фильтра 98, входом подключенного к выводам 38 и 43, а выходом через ключ 97 и десятый резистор 99 подключенного к одиннадцатому резистору 100 и к выходу усилителя мощности 95, выход которого является выходом блока запуска 37.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к входным выводам 5 и 7 (фиг. 1) первичного источника питания (1, фиг. 7) мультивибратор-автогенератор 87 блока запуска 37 (фиг. 6) вырабатывает с момента времени t₁ прямоугольные положительные импульсы (2, фиг. 7) со скважностью 2 и частотой преобразования устройства.

Генерируемые импульсы (2, фиг. 7) через дифференцирующую цепь (3, фиг. 7), состоящую из четвертого конденсатора 90 и девятого резистора 91, и далее через второй отсекающий диод 92 (4, фиг. 7) подаются на сдвоенные входы логического элемента 93, с выхода которого широкие прямоугольные импульсы положительной полярности (5, фиг. 7) подаются на сдвоенные входы логического элемента 94, с выхода которого короткие прямоугольные импульсы положительной полярности (6, фиг. 7) через усилитель мощности 95, выполненный по схеме Дарлингтона, подаются на силовой транзисторный ключ 4 однотактного обратноходового преобразователя 1 (фиг. 1). Длительность коротких импульсов (6, фиг. 7) обеспечивается выбором параметров дифференцирующей цепи с учетом предельных значений входного напряжения питания.

С момента появления короткого импульса (6, фиг. 7) силовой транзисторный ключ 4 подключает через защитный элемент 6 (в частном случае - диод) первичную обмотку 2 силового трансформатора 3 к первичному источнику питания и в трансформаторе 3 накапливается энергия, при этом напряжения на вторичных обмотках 8 (7, фиг. 7) и 11 (8, фиг. 7) запирают выпрямительные диоды 9 и 12 соответственно.

При размыкании в момент времени t₂ силового транзисторного ключа 4 (6, фиг. 7) изменяется полярность напряжения на вторичных обмотках 8 (7, фиг. 7) и 11 (8, фиг. 7), открываются выпрямительные диоды 9 и 12 соответственно, через которые энергия от трансформатора 3 поступает в каждый из n разнополярных выходных каналов однотактного преобразователя 1, заряжая при этом сглаживающие конденсаторы 10 (9, фиг. 7) и 13 (10, фиг. 7) фильтров выходных каналов.

В следующем такте с момента времени t₃ силовой транзисторный ключ 4 вновь подключает первичную обмотку 2 силового трансформатора 3 к первичному источнику питания и в трансформаторе 3 вновь накапливается энергия, при этом напряжения на вторичных обмотках 8 (7, фиг. 7) и 11 (8, фиг. 7) запирают соответственно выпрямительные диоды 9 и 12, а сглаживающие конденсаторы 10 и 13 фильтров выходных каналов отдают накопленную энергию (9 и 10, фиг. 7) в выходные каналы преобразователя 1, один из которых является питающим источник импульсного напряжения ИУС ВО и генератор 28 симметричного треугольного напряжения.

Аналогично (по-прежнему без учета переходных процессов в преобразователе 1) происходит накопление и передача энергии конденсатором 16 измерительного канала (9, фиг. 7), первым конденсатором 23 (10, фиг. 7) и вторым конденсатором 34 (9, фиг. 7), подключенных соответственно через первый 15, второй 22 и третий 33 диоды к измерительной 14, к первой дополнительной 21 и ко второй дополнительной 32 обмоткам трансформатора 3, напряжение с которых является питающим, соответственно, для схемы управления, а, в частности, для узла сравнения 17 - входным сигналом.

Пусть с момента времени t₄ на тактовый вход (вывод 29) делителя 54 генератора 28 (фиг. 4) подается последовательность положительных импульсов (11, фиг. 7) с частотой модуляции ИУС ВО. На транзисторный ключ 59 импульсного преобразователя 60 с выхода делителя 54 через четвертый резистор 58 подается последовательность положительных импульсов (12, фиг. 7) с частотой преобразования схемы управления. Синхронизация частоты преобразования с частотой модуляции ИУС ВО повышает помехозащищенность ИУС ВО.

С момента времени t₄ транзисторный ключ 59 периодически через четвертый фильтр 63 подключает к одному из выходных каналов преобразователя 1 первичную обмотку 61 трансформатора 62. Накапливаемая энергия трансформируется во вторичную обмотку 64 (13, фиг. 7), нагруженную на встречно включенные отсекающие стабилитроны 66 и 67. Операционный усилитель 69, охваченный емкостной 70 обратной связью с шунтирующим резистором 71 и через входной резистор 68 подключенный ко вторичной обмотке 64, формирует на выходе генератора 28 симметричное треугольное напряжение (14, фиг. 7).

С момента времени t₂ на оба входа узла сравнения 17 (фиг. 2) поступают разнополярные сигналы (9, фиг. 7) и (15, фиг. 7) соответственно с выхода измерительного канала и с выхода источника опорного напряжения 25. При этом в связи с задержкой, вносимой низкочастотным фильтром 51 источника 25, соотношение сигналов на обоих входах суммирующего интегратора 44 узла сравнения 17 обусловливает наличие на его выходе отрицательного уровня, близкого к напряжению насыщения. Однако цепь из первого 45 и второго 46 резисторов и первого стабилитрона 47 снижает абсолютный уровень сигнала (16, фиг. 7), с учетом допустимой длительности при начальном запуске, положительных импульсов знакопеременного сигнала (17, фиг. 7) с выхода компаратора 20 (фиг. 1), до величины, меньшей амплитуды симметричного треугольного напряжения (14 и 16, фиг. 7).

При равенстве абсолютной величины установившегося сигнала (15, фиг. 7) на втором входе суммирующего интегратора 44 с уровнем сигнала (9, фиг. 7) на первом входе суммирующего интегратора 44 уровень его выходного сигнала и длительность положительных импульсов знакопеременного сигнала (17, фиг. 7) с выхода компаратора 20 будут постоянны.

При этом наличие знакопеременного сигнала с выхода компаратора 20 обусловлено периодическим совпадением уровней сигналов (14 и 16, фиг. 7). Наименьшему уровню сигнала на первом входе компаратора 20 будут соответствовать положительные импульсы минимально допустимой длительности, достаточной для формирования необходимого уровня питающих напряжений в выходных каналах преобразователя 1 при отключении блока запуска 37, в котором с момента времени t₄ появления отрицательного импульса с выхода компаратора 20 начинает заряжаться через пятый резистор 79 и диод 80 с обратным включением накопительный конденсатор 78 устройства прерывания 77.

В момент времени t₅ на конденсаторе 78 появляется отрицательный уровень (18, фиг. 7), достаточный для запирания транзисторного ключа 82. В этом случае на входе мультивибратора-автогенератора 87 появится высокий уровень (19, фиг. 7), что обеспечит срыв генерации импульсов (2, 3, 4, 5 и 6, фиг. 7).

Одновременно знакопеременный сигнал (17, фиг. 7) через разделительный конденсатор 75 и ограничительный резистор 74 предварительного усилителя 36 подается на отсекающией диод 73. На управляющий вход транзисторного ключа 72, периодически подключающего выход фильтра 76 питания предварительного усилителя 36 к управляющему переходу силового транзисторного ключа 4, подается знакопостоянный сигнал (20, фиг. 7).

При уменьшении (увеличении) напряжения (9, фиг. 7) на первом входе узла сравнения 17 увеличивается (уменьшается) сигнал (16, фиг. 7) на первом входе компаратора 20 и происходит увеличение (уменьшение) относительной длительности открытого состояния силового транзисторного ключа 4, что ведет к увеличению (уменьшению) энергии, накапливаемой в трансформаторе 3, и соответственно к увеличению (уменьшению) напряжений (9, фиг. 7) на выходных каналах.

Таким образом осуществляется стабилизация выходных напряжений многоканального источника питания на базе однотактного преобразователя с обратным включением выпрямительных диодов при изменении входного напряжения (1, фиг. 7) или нагрузки в любом из каналов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания контрольно-измерительной аппаратуры, в частности измерителя угловой скорости волоконно-оптического (ИУС ВО). Многоканальный источник питания ИУС ВО содержит однотактный обратноходовой преобразователь (ОПП) на базе силового трансформатора, интегральных микросборок серии 286 ЕПЗ, выпрямительных диодов и сглаживающих конденсаторов фильтров разнополярных выходных каналов, а также блок запуска и схему управления, состоящую из генератора симметричного треугольного напряжения, источника опорного напряжения, узла сравнения, компаратора и предусилителя, при этом: стабилизация напряжения выходных каналов осуществляется путем стабилизации напряжения на одной из вторичных обмоток (измерительная обмотка) силового трансформатора; повышение стабильности и снижение импульсных помех обеспечивается выбором сглаживающих конденсаторов; исполнение блока запуска на базе мультивибратора-автогенератора и устройства прерывания позволяет обеспечить надежность начального пуска, понижение потребления и высокую технологичность; схема управления реализована в виде интегральных микросборок, питание которых осуществляется от вторичных обмоток силового трансформатора, что позволяет обеспечить пониженное потребление; исполнение генератора симметричного треугольного напряжения позволяет обеспечить развязку, синхронизацию и согласование частоты преобразования с частотой задающего генератора, выполненного в виде источника им -пульсного напряжения ИУС ВО; исполнение источника опорного напряжения позволяет обеспечить температурную стабильность и ограничение энергопотребления при начальном запуске; исполнение узла сравнения позволяет обеспечить высокую точность операции сравнения на входе и надежность запуска; исполнение предусилителя позволяет обеспечить ограничение энергопотребления при частичном отказе схемы управления. Таким образом, пред- лагаемое изобретение обеспечивает повышение стабильности, снижение импульсных помех, пониженное энергопотребление, надежность начального пуска, высокую технологичность и помехозащищенность ИУС ВО. 5 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Многоканальный источник питания для измерителя угловой скорости волоконно-оптического, содержащий однотактный обратно-ходовой преобразователь, первичная обмотка силового трансформатора которого через силовой транзисторный ключ и элемент защиты подключена к входным выводам, вторичные обмотки силового трансформатора, через выпрямительные диоды подключенные к сглаживающим конденсаторам фильтров выходных каналов, измерительную обмотку силового трансформатора, первым выводом соединенную с общей шиной и через первый диод подключенную к конденсатору измерительного канала, генератор, узел сравнения, к одному из входов которого подключен конденсатор измерительного канала, а к другому - выход источника опорного напряжения, компаратор, входами подключенный к выходам узла сравнения и генератора, а выходом через предварительный усилитель подключенный к управляющему переходу силового транзисторного ключа, отличающийся тем, что введены блок запуска, выводами питания подключенный через элемент защиты к входным выводам, входом - к выходу компаратора, а выходом - к управляющему переходу силового транзисторного ключа, первая дополнительная обмотка силового трансформатора, первым выводом через второй диод с обратным включением соединенная с одним из выводов первого конденсатора, а также - с выводом питания источника опорного напряжения и с отрицательным выводом питания узла сравнения и компаратора, а вторым выводом соединенная с другим выводом первого конденсатора и с общей шиной питания устройства, вторая дополнительная обмотка силового трансформатора, первым выводом соединенная с общей шиной и через третий диод подключенная к второму конденсатору и к выводам для подключения питания предварительного усилителя, при этом второй вывод измерительной обмотки силового трансформатора через первый диод соединен с положительным выводом питания узла сравнения и компаратора, выходные каналы устройства выполнены в виде каналов разнополярного напряжения, а один из выходных каналов положительной полярности подключен к выводам питания генератора, выполненного в виде генератора симметричного треугольного напряжения, входом подключенного к выводам для подключения источника импульсного напряжения измерителя угловой скорости волоконно-оптического. 2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что узел сравнения содержит суммирующий интегратор, одним входом подключенный к первому, другим - ко второму входам узла сравнения, а выходом - через первый резистор к цепи последовательно соединенных второго резистора и первого стабилитрона, подключенной к выходу узла сравнения, при этом к выводам разнополярного напряжения питания суммирующего интегратора подключен выход первого фильтра положительного напряжения питания, входом подключенного к выводам для подключения конденсатора измерительного канала, и выход второго фильтра отрицательного напряжения питания, входом подключенного к выводам для подключения первого конденсатора. 3. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что источник опорного напряжения содержит второй стабилитрон, подключенный к выходу низкочастотного фильтра отрицательного напряжения питания, входом подключенного к выводам для подключения первого конденсатора, а выходом через цепь из стабилитрона с прямым включением и регулировочного резистора, подключенного к выходу источника опорного напряжения. 4. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что генератор симметричного треугольного напряжения содержит делитель частоты, к выводам питания которого подключен выход третьего фильтра, входом подключенного к третьему стабилитрону и через третий резистор - к выводам для подключения конденсатора сглаживающего фильтра одного из выходных каналов напряжения положительной полярности, при этом тактовый вход делителя частоты соединен со входом генератора, а выход через четвертый резистор подключен к управляющему переходу транзисторного ключа импульсного преобразователя, первичная обмотка трансформатора которого через транзисторный ключ подключена к выходу четвертого фильтра напряжения питания, входом подключенного к выводам для подключения сглаживающего конденсатора фильтра одного из выходных каналов положительной полярности, вторичная обмотка трансформатора импульсного преобразователя, одним из выводом соединенная с общей шиной, подключена к встречно включенным отсекающим стабилитронам и через входной резистор - к входу операционного усилителя, в обратную связь которого введены третий конденсатор и шунтирующий резистор, выходом генератора является выход операционного усилителя, выводы разнополярного питания которого соответственно соединены с выходом первого и второго фильтров напряжения питания узла сравнения. 5. Источинк питания по п.1, отличающийся тем, что предварительный усилитель содержит управляющий транзисторный ключ, к управляющему переходу которого подключен первый отсекающий диод, а через цепь из ограничительного резистора и разделительного конденсатора подключен вход предварительного усилителя, выход которого через управляющий транзисторный ключ подключен к выходу фильтра питания предусилителя, входом подключенного к выводам для подключения второго конденсатора. 6. Источинк питания по п.1, отличающийся тем, что блок запуска содержит устройство прерывания, накопительный конденсатор которого через цепь из пятого резистора и четвертого диода подключен к входу блока запуска, а через шестой резистор - к управляющему переходу шунтирующего транзисторного ключа, подключенного через седьмой резистор к четвертому стабилизатору и к выходу пятого фильтра питания, входом подключенного к выводам для подключения питания блока запуска, а выходом через восьмой резистор - к транзисторному ключу, шунтирующему вход мультивибратора-автогенератора, содержащего два логических элемента ИЛИ - НЕ, первые входы которых охвачены перекрестными емкостными связями и положительной обратной связью, при этом вторые входы элементов ИЛИ - НЕ подключены к входу мультивибратора-автогенератора, а выход одного из них через дифференцирующую цепь подключен к второму отсекающему диоду и через последовательно соединенные со сдвоенными входами элементы ИЛИ - НЕ подключен к входу усилителя мощности, выход которого является выходом блока запуска, и содержащий первый транзисторный ключ, управляющий переход которого является входом усилителя мощности, и второй транзисторный ключ, управляющий переход которого через первый транзисторный ключ подключен к выходу шестого фильтра, входом подключенного к выводам для подключения питания блока запуска, а выходом, через второй транзисторный ключ и десятый резистор - к одиннадцатому резистору и к выходу усилителя мощности.