Источник питания Советский патент 1985 года по МПК G05F1/569 

1 Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания аппаратуры автоматики и измерительной техники, и может быть .использовано для питания систем контроля и измерения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей источника питания. На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого источника питания; на фиг. 2 - датчик тока; на фиг.З --но мирующие усилители; на фиг.4 - прео разователь код - напряжение; на фиг.З - управляющий блок; на фиг.6 схема запуска; на фиг.7 - задатчики кодов; на фиг.З - временная диаграмма запуска управляющего блока; на фиг.9 - схема блока сравнения. Источник питания содержит источник 1 входного напряжения, первый ключ 2, регулирующий элемент 3, дат чик 4 тока, нагрузку 5, соединенные последовательно, усилитель 6 обратной связи, подключенный выходом к второму входу регулирующего элемента 3, первый вход усилителя 6 соединен с первыми входами нормирующих усилителей 7 и 8 и подключен к выходу преобразователя 9 код - напряжение, Выходы нормирующих усилителей 7 и 8 через первые входы блока 10 сравнения подключены к первом входу управляющего блока 11, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа 2. Второй вход усилителя 6 обратной связи сое динен с аналогичным входом блока 10 сравнения и через второй 12 и .третий 13 ключи подключен соответствен но к выходу регулирующего элемента 3 .(точка А) и средней точке (В ) резистивного делителя 14, подключенного через четвертый ключ 15 параллельно нагрузке 5. Первый выход блока 16 запуска подключен к втором входу управляющего блока 11, а второй выход - к первым входам четырех задатчиков 17-20 кодов, выходы ко торых подключены соответственно к управляющим входам преобразователя 9 код - напряжение, датчика 4 тока, нормирующих усилителей 7 и 8. Переключатель 21 режима подключен к управляющим входам ключей 12, 13 и Усилитель 6 обратной связи может быть выполнен на операционном усили теле. Датчик 4 тока (фиг.2) содержи 72 нормированные по величине резисто- ры 22, включенные через контакты реле 23 между входом и выходом датчика, а управляющие входы реле соединены с выходами задатчика 18 кодов. Нормирующие усилители 7 и В аналогичны по устройству и каждый из них содержит усилитель 24 (фиг.З), резисторы 25, включенные через контакты реле 26 в цепь обратной связи усилителя 24, резистор 27, подключенный между выходом преобразователя 24. Управляющие входы реле 26 нормирующих усилителей 7 и В подключены к выходам задатчиков 19 и 20 кодов соответственно. Преобразователь 9 код - напрялсение содержит усилитель 28 (фиг.4), источник 29 опорного напряжения, ключи 30, резисторы 31 и 32, При этом резисторы 31 включены через нормально разомкнутые ключи 30 между выходом источника 29 опорного напряжения и входом усилителя 2В. Управляющие входы ключей 30 подключены к выходам задатчика 17 кодов, а выход усилителя 2В является выходом преобразователя код - напряжение и подключен к входам нормирующих усилителей 7 и 8, резистор 32 включен в цепь обратной связи усилителя 2В. Управляющий блок 11 (фиг.5) содержит элементы И 33 и ШШ 34, соединенные последовательно. При этом первый вход элемента И 33 и второй вход элемента ИЛИ 34 соединены и подключены к первому выходу схемы 16 запуска, второй вход элемента И 33 подключен к выходу блока 10 сравнения, а выход элемента ИЛИ 34 является выходом управляющего блока и подключен к входу управления первого ключа 2. Схема 16 запуска (фиг.6) содержит последовательную цепь 35, средняя точка которой через последовательно соединенные нормально разомкнутый контакт 36, элемент 37 развязки подключена к входам двух формирователей 38 и 39 импульсов, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами схемы запуска. Задатчики 17-20 кодов (фиг.7 аналогичны по конструкции и каждый из них содержит контакты ключей 40, подключенные через первый входы элементов И 41 к первым входам триггеров 42, вход задатчика кода непосредчственно и через элемент 43 задержки подключен к вторым входам триггеров 42 и элементов И 41 соответств енно, - На временной диаграмме (фиг.р) приведены эпюрв импульсов 44 - 48 соответственно на выходах формирова телей 38 и 39 элемента 43 задержки, блока 10 сравнения и управляющего . блока 11. Блок 10 сравввния (фиг,9) выполнен на компараторах 49j и 49, ана логовых сигналов типа 521 CAI. Перв разноименные входы компараторов 49 и 49 соединены и подключены через резистор 50 к первому входу, вторые разноименные входы подключен к второму и третьему входам через резисторы 50 и 50 соответственно, Выходь компараторов соединены и являются выходом блока 10 сравнения, Источник питания в зависимости от состояния ключей 12, 13 и 15 раб тает либо в режиме иточника тока, либо в режиме источник напряжения, В исходном состоянии контакты ключей 12, 13, 15, 23, 26, 30 и 40 разомкнуты, триггер 42 обнулен, Для задания режима источника ток переключатель 21 устанавливают в соответствующее данному режиму положение , При этом ключ 12 замыкаетс и выход регулирующего элемента 3 (точка А) подключается к входам усилителя обратной связи и блока tO сра нения, замыканием одного из . ключей 40 в каждом из задатчиков 17 20 разрешают по первым входам элемен ты И 41 в этих же задатчиках. Выбор замыкаемых ключей 40 в задатчиках 17, 19 и 20 производят ис ходя из требуемой величины соответственно номинального, нижнего и верхнего значений тока через нагрузку 5, а в задатчике 18 - исходя из диапазона тока через нагрузку 5, Нажимают и отпускают кнопку 36 в схеме 16 запуска. При этом RC-элемент 35 формирует импульс, поступающий на входы формирователей 38 и 39. и на их выходах появляются импульсы 44 и 45 соответственно. По переднему фронту импульса 45 в момент времени i. подтверяадается нулевое состояние триггеров 42, а задержанный элементом 43 импульс 46 опрашивает по вторым входам элементы И 4 I , Один из триггеров 42 а каждом из задатчиков 17 - 20 устанавливается в единицу, и по этому сигналу за а 1ка317ются контакты реле 23, 26 и 30 в датчике 4 Гока, нормирующих усилителях 7 и 8 и преобразователе 9 код - напряжение. Так обеспечивается выбор диапазона нижнего, верхнего и номинального значений тока через нагрузку 5, Одновременно по импульсу 44 через первый вход элемента ИЛИ 34 срабатывает ключ 2 и источник I подключается к регулирующему элементу 3, На первый вход усилителя обратной связи поступает опорное напряжение с преобразователя 9, на второй вход с датчика 4 тока напряжение, пропорциональное току нагрузки. Общие точки источников питания усилителей 6, 24 и 28 и источника 29 питания подключены к точке С, поэтому усилитель обратной связи сравнивает эти напряжения. Сигнал рассогласования с выхода усилителя 6 поступает на управляющий вход регулирующего элемента 3, К моменту времени i устанавливается ток через нагрузку 5 и, «ели величина тока через нагрузку находится в заданных пределах, на выходе компараторов устанавливается, потенциал, разрешающий элемент И 33 по второму входу. Так как ко време.ни i импульс44 заканчивается, то элемент И 33 (схема совпадения с инвертированием для положительных сигналов) разрешается и по второму входу, и замкнутое состояние 2 поддерживается через второй вход элемента ИЛИ 34 выходным сигналом элемента И 33, Когда ток через нагрузку 5 становится больше нормы, срабатывает компаратор 49, меняется знак напряжения на выходе компараторов, элемент И 33 запрещается, ключ 2 размыкатеся, отключая источник 1 от элемента 3, соответственно ток с нагруз-ки снимается. При уменьщении тока ниже нормы срабатывает компаратор 49л и источник 1 отключается от элемента 3, Для задания режима источника напряжения переключатель устанавливают в соответствующее данному режиму положение, при этом замыкаются ключи 13 и 15, а ключ 12 размыкается. Средняя точка В резистивного делителя 14 напряжения подк1почается к входам усилителя 6 и блока 10, Затем

51

аналогично указанному задают нижне-е верхнее и номинальное значения выходного напряжения, нулевое внутреннее сопротивление датчика 4 и нажимают кнопку 36.

Система автоматического регулирования, состоящая из регулирующего элемента 3, резистивного делителя 14 напряжения, усилителя 6 обратной связи, работает таким образом, чтобы установить разницу между входами усилителя 6 равной нулю.

Схема контроля выходного напряжения работает так же, как при работе устройства в режиме источника тока.

Таким образом, предлагаемый источник питания может работать либо в режиме источника тока с контролем величины тока через нагрузку, либо в режиме источника напряжения с контролем величины напряжения на нагрузке, при этом допуск на величину контролируемого параметра (тока или напряжения) относительно запрограммированного номинального значения параметра задается выбором соответствующего коэффициента передачи операционного усилителя 24 в нормирующих усилителях 7 и 8 (практически выбором нужного резистора 25 при постоянном резисторе 27).

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий последовательно включенные в силовую шину первый ключ, регули-, рующий элемент и датчик тока, усилитель обратной связи, подключенный выходом к управляющему входу регулирующего элемента, блок сравнения, выход которого через первый вход управляющего блока подключен к управляющему входу первого ключа, резистивный делитель напряжения, блок запуска, одним выходом подключенный к второму входу управляющего блока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены преобразователь коднапряжение, два нормирующих усилителя, четыре задатчика кодов, три ключа, переключатель режимов, при этом первый вход усилителя обратной связи соединен с первыми входами нормирующих усилителей и подключен к выходу преобразователя код - напряжение, выходы нормирующих усилителей подключены к двум входам блока сравнения, а его выход - к первому входу управляющего блока, второй вход усилителя обратной спязи соединен с третьим входом блока сравнения и через второй и третий ключи подключен соответственно к выходу регулирующего элемента и к средней точке резис- тивного делителя напряжения, под(Л ключенного через четвертый ключ к выходному силовому выводу, причем другой выход блока запуска подключен к первым входам четвертых задатчиков кодов, выходы которых подключены соответственно к управляющим входам преобразователя код напряжение, датчика тока., первого и второго нормирующих усилителей, О) а переключатель режима подключен к со со управляющим входам второго, третьего и четвертого ключей.

w

/(2a

ZZj

|С(5,Ш

ZD22

Фиъ2

25i

27

mo)

Ю

Фиг.З

ФигМ

.5

0uz.6

Ш

JVD:.

9i,7,8}

2i -

Wi

I

l,

3(8)

n{l8...ZO)

(/

-ffi