СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК G05F1/573 

Изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник питания (патент №2339149), содержащий силовой транзистор 1 и управляющий транзистор 2, объединенные эмиттеры которых подключены к одному из полюсов входного источника питания. Резистор 3, подключенный к другому полюсу входного источника питания, обеспечивает ток базы силового транзистора 1. Усилительный транзистор 4, резистор 5 и резисторный делитель напряжения, состоящий из резисторов 6, 7, обеспечивают сравнение выходного напряжения с опорным напряжением на стабилитроне 8 и через резистор 9 и управляющий транзистор 2 выключают силовой транзистор 1 при достижении требуемого напряжения на конденсаторе фильтра 10 релейного стабилизатора напряжения 21. Времязадающий конденсатор 11 обеспечивает задержку на включение и форсированное запирание управляющего транзистора 2. Шунтирующий диод 12, дроссель 13 и конденсатор фильтра 10 образуют сглаживающий фильтр релейного стабилизатора напряжения 21. Отрицательная составляющая переменного напряжения дросселя 13 через выпрямительный диод 14 и фильтрующий конденсатор 15 поступает на базу транзистора параметрического стабилизатора 16, который обеспечивает включение задающего генератора 17 и преобразователя напряжения 18. Вторичное напряжение преобразователя напряжения 18 используется для питания аппаратуры потребителя.

Недостатком такого стабилизированного источника питания является то, что при изменении тока нагрузки потребителя, подключенного к вторичному напряжению, за счет выходного сопротивления стабилизированного источника питания происходит изменение выходного напряжения, что приводит к снижению стабильности выходного напряжения, питающего радиоэлектронную аппаратуру потребителя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение стабильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки потребителя.

Поставленная задача достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий силовой транзистор 1 и управляющий транзистор 2, объединенные эмиттеры которых подключены к одному из полюсов входного источника питания, резистор 3, подключенный к другому полюсу входного источника питания, обеспечивающий ток базы силового транзистора 1, усилительный транзистор 4, резистор 5 и резисторный делитель напряжения, состоящий из резисторов 6, 7, обеспечивающие сравнение выходного напряжения с опорным напряжением на стабилитроне 8 и через резистор 9 и управляющий транзистор 2 выключающие силовой транзистор 1 при достижении требуемого напряжения на конденсаторе фильтра 10 релейного стабилизатора напряжения 21, времязадающий конденсатор 11, обеспечивающий задержку на включение и форсированное запирание управляющего транзистора 2, шунтирующий диод 12, дроссель 13 и конденсатор фильтра 10, образующие сглаживающий фильтр релейного стабилизатора напряжения 21, выпрямительный диод 14 и фильтрующий конденсатор 15, выпрямляющие отрицательную составляющую переменного напряжения дросселя 13, транзистор параметрического стабилизатора 16, который обеспечивает включение задающего генератора 17 и преобразователя 18, введены операционный усилитель 19 и измерительный резистор 20, при этом на вход операционного усилителя 19 подается напряжение с измерительного резистора 20, включенного в шину питания преобразователя напряжения 18, а выход операционного усилителя 19 через резистор 7 подключен к базе усилительного транзистора 4 релейного стабилизатора напряжения 21.

Схема повышения стабильности выходного напряжения работает следующим образом.

При изменении выходного тока стабилизированного источника питания происходит изменение выходного напряжения

A

где:

ΔU_вых - изменение выходного напряжения источника питания;

ΔI_вых - изменение выходного тока источника питания;

R_ип - выходное сопротивление стабилизированного источника питания.

Для компенсации изменения выходного напряжения источника питания требуется обеспечить изменение напряжения релейного стабилизатора напряжения 21

где:

ΔUст - изменение напряжения релейного стабилизатора напряжения 21 (компенсирующее напряжение);

Кпр - коэффициент передачи преобразователя напряжения 18 (ПН)

где:

Uст - напряжение релейного стабилизатора напряжения 21;

Iст - выходной ток релейного стабилизатора напряжения 21;

Uвых - выходное напряжение источника питания;

Iвых - выходной ток источника питания.

Компенсирующее напряжение ΔUст формируется устройством, состоящим из релейного стабилизатора напряжения 21, операционного усилителя 19 и измерительного резистора 20

где:

ΔIст - изменение тока релейного стабилизатора напряжения 21;

Rи - сопротивление измерительного резистора 20;

Ку - коэффициент усиления операционного усилителя 19;

Кст - коэффициент стабилизации релейного стабилизатора напряжения 21.

Из формул (1) и (2) следует:

Из формул (4) и (5) находим:

С учетом принятой формулы (3) следует:

После упрощения выражения (6) вытекает условие компенсации выходного напряжения для рассмотренного стабилизированного источника питания:

Из выражения (8) следует:

Выражение (9) может быть использовано при оптимизации параметров устройства формирования компенсирующего напряжения ΔU_cт.

Данное изобретение будет использовано в блоках управления приводами, разрабатываемых ОАО ИСС, в качестве стабилизатора напряжения вторичного источника питания.

Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.

Предлагаемое изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стабильности выходного напряжения при изменении тока нагрузки потребителя.

Технический результат достигается тем, что стабилизация выходного напряжения ведется с учетом компенсирующего напряжения, пропорционального изменению тока нагрузки потребителя.

Суть изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема стабилизированного источника питания с устройством формирования компенсирующего напряжения, пропорционального току нагрузки. 1 ил.

Стабилизированный источник питания, содержащий релейный стабилизатор напряжения, состоящий из силового и управляющего транзисторов, объединенные эмиттеры которых подключены к входному источнику питания, коллектор управляющего транзистора соединен с базой силового транзистора и через резистор подключен к другому полюсу входного источника питания, база управляющего транзистора через времязадающий конденсатор подключена к коллектору силового транзистора и через резистор подключена к коллектору усилительного транзистора, коллектор силового транзистора через дроссель подключен к конденсатору фильтра релейного стабилизатора напряжения, а через шунтирующий диод подключен к другой полярности выхода релейного стабилизатора напряжения, эмиттер усилительного транзистора через резистор подключен к выходу релейного стабилизатора напряжения, а через стабилитрон - к другой полярности выхода релейного стабилизатора напряжения, база усилительного транзистора через резисторный делитель напряжения подключена к выходу релейного стабилизатора напряжения, коллектор силового транзистора релейного стабилизатора напряжения через выпрямительный диод подключен к фильтрующему конденсатору и базе транзистора параметрического стабилизатора, к выходу которого подключен задающий генератор, к выходу релейного стабилизатора напряжения подключен преобразователь напряжения, отличающийся тем, что в него введен операционный усилитель и измерительный резистор, при этом вход операционного усилителя соединен с измерительным резистором, измерительный резистор включен в шину питания преобразователя напряжения, а выход операционного усилителя через резистор подключен к базе усилительного транзистора релейного стабилизатора напряжения.