Многоканальный стабилизированный источник питания Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 G05F1/577 

-

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания узлов автоматики, вычислительной и измерительной техники и средств связи.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации путем уменьшения ошибки отслеживания.

На фиг. I приведена структурная схема предлагаемого источника питания; на фиг. 2 - структурная схема одного из узлов преобразования частоты в ширину импульса.

Многоканальный стабилизированный источник- питания содержит низкочас тотный выпрямитель 1, маломощньй блок 2 питания, блок 3 силовых регулирующих ключей, блок 4 трансформаторов, блок 5 высокочастотных выпрямителей с накопителями, первый коммутатор 6, усилитель 7 сравнения источник 8 опорного напряжения, усилитель 9 разностного напряжения, втрой коммутатор 10, формирователь 1 тактовых импульсов, кольцевой распределитель 12, высокочастотный генератор 13 опроса, блок 4 преобразования частоты в ширину импульса который включает в себя схему 15 выделения фронта импульса, и узлы 16-1, 16-2, 6-j управления по числ каналов. Каждый из узлов 16-1, 16-2 6-J преобразования частота в ширин импульса состоит из схемы 17 восстановления разностного напряжения, управляемого генератора 18 частоты.

трех элементов И 19-21, счетчика 22 и многовходового элемента И-НЕ 23,

Источник питания работает следующим образом.

При отключенном напряжении сети выходе низкочастотного вьптрямителя и на выходе маломощного источника 2 питания напряжение отсутствует, высокочастотный генератор 13 опроса и блок 14 преобразования частоты в ширину импульса обесточены, на выходах блоков трансформаторов 4, высокочастотных выпрямителей с накопителями 5 и на выходе источника пи ния напряжение отсутствует, кольцевой распределитель 12, формировател 11 тактовых импульсов, усилитель 7 сравнения, усилитель 9 разностного напряжения, источник 8 опорного напряжения и два коммутатора 6 и 10 обесточены, регулирующие ключи 3 не задействованы.

15

При включении напряжения сети с выхода низкочастотного выпрямителя 1 разнополярмое напряжение поступает на объединенные положительные и от. 5 рицательные входы блока 3 регулирующих ключей. На выходе маломощного источника 2 питания появляется напряжение, которое запитывает два коммутатора 6 и 10, усилитель 7 срав 0 нения, источник 8 опорного напряжения; усилитель 9 разностного напряжения, формирователь 11 тактовых импульсов, кольцевой распределитель 12, высокочастотный генератор 13 опроса и блок 14 преобразования частоты в ширину импульса. Импульсы с высокочастотного генератора 13 опроса поступают на вход кольцевого распределителя 12. С разнополярных вы20 ходов формирователя М тактовых импульсов на первый и четвертый входы блока 14 преобразования частоты в ширину импульса поступают тактовые импульсы с частотой стабилизации. В

25 момент включения кольцевой распределитель 12 начинает работать с произвольного j канала. Одновременно подключаются управляющие входы первого 6 и второго 10 коммутаторов, соответ30 ствующ1-ге j каналу. Напряжение управления поступает на управляющий вход усилителя 7 через первый коммутатор 6. На выходе усилителя 7 сравнения фop шpyeтcя разностное напряжение

35 каждого из каналов.

аа40

45

Если напряжение управления превышает напряжение источника 8 опорного напряжения, то на выходе си лителя 7 сравнения формируется положительное разностное напряжение, которое выделяется и усиливается усилителем 9 разностного напряжения. Отрицательное разностное напряжение на выходе усш1ителя 7 сравнения не выделяется усилителем 9 разностного напряжения. Положительное разностное напряжение с выхода усилителя 9 разностного иГапряжения поступает через второй коммутатор 10 на управ- ляющие входы блока 14 преобразования частоты в ширину импульса.

При поступлении отрицательного разностного напряжен1 я с выхода усилителя 7 сравнения (случай когда WH усилитель 9 разностного напряжения запирается, на его выходе устанавливается конкретная величина напряжения, которое не

5

зависит от величины отрицательного разностного напряжения. Это управляющее напряжение поступает через второй коммутатор 10 в блок 14 преобразования частоты в ширину импуль са,

С первого выхода формирователя 11 тактовых импульсов импульсы прямой последовательности поступают на первые входы узлов 16-1,...,16-N управления, а с второго выхода формирователя I1 тактовых импульсов импульсы обратной последовательности подаются на вход схемы 15 вьще- ления фронтов и четвертые входы узлов управления. С выходов второго коммутатора 10 разностное напряжение поступает на третьи входы соответствующих узлов 16-1,...,16-N.

Работа узлов каждого из каналов одинакова. При включении питания начинает генерировать управляемьй генератор 18 частоты. На выходе схемы 17 восстановления разностного напряжения присутствует напряжение управления, которое задает частоту управляемого генератора 18 частоты несколько выше частоты, генерируемой формирователем 11 тактовых импульсов. На второй вход соответствующего узла 16-J поступает установочный импульс , который устанавливает счетчик 20 в исходньй установочный код.

На выходе многовходового элемен- та И-НЕ 23 устанавливается высокий единичный уровень, который поступает на первые объединенные входы элементов И 21 и 22 к второй вход элемента И 19, Импульсы с выхода управляемого генератора 18 частоты поступают через первый вход элемента И 19 на счетный вход счетчика 20 На вторые входы элементов И 21 и 22 подаются тактовые импульсы с пер- вого и четвертого входов узла. Как .только счетчик 20 установится на всех разрядах в высокие единичные уровни, на выходе многовходового

1, Многоканальный стабилизированный источник питания, содержаш 1й низкочастотный выпрямитель, входы которого соединены с входными клеммами и входами маломощного блока питания, блок силовых регулирукщих ключей, выходы которых попарно объединены и соединены с входами блока трансформаторов, а входь по полярнос ти объединены и соединены с выходами низкочастотного выпрямителя, выходы блока трансформаторов соединены с

элемента И-НЕ 23 появится низкий ну- 50 диодами блока высокочастотных выпрялевой уровень, который с помощью элемента И 19 заблокирует счет, а также определит длительность импульса на выходе элемента И 21 или 22 в зависимости от того, на каком из вторых выходов этих элементов бьш установлен высокий единичный уровень. Положительное разностное

55

мителей с накопительскими элементами выходы которого соединены с выходными клеммами и входами первого коммутато ра, управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами коль цевого распределителя, вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора опроса, формирова

напряжение, считанное по дискретным отсчетам, преобразуется в непрерывно изменяющееся напряжение схемой 17 восстановления разностного напряжения, которое воздействует на управляющий, вход управляемого генератора 18 частоты. Чем больше величина положительного разностного напряжения, тем вьше частота управляемого генератора 18 частоты, тем меньше длительность управляющего импульса, что равносильно уменьшению энергии, поступающей через регулирующие ключи 3 и трансформаторы 4 на высокочастотные выпрямители с накопительными элементами 5,

В предлагаемом многоканальном стабилизированном источнике питания точность стабилизации возрастает, так как воздействие на силовой регулирующий ключ осуществляется в момент времени, когда осуществляется отслеживание, а частота опроса во много раз превьш1а12т частоту стабили- 3 ации,

Ошибки, приводящие к понижению точности стабилизации при достаточном быстродействии элементов опроса и сравнения, сводятся к минимуму. Точность стабилизации приближается к аналоговым следящим обратным связям блоков питания. На выходах каналов источника питания обеспечивается стабильность частоты импульсных помех. Упрощается схема.

Формула изобретения

1, Многоканальный стабилизированный источник питания, содержаш 1й низкочастотный выпрямитель, входы которого соединены с входными клеммами и входами маломощного блока питания, блок силовых регулирукщих . ключей, выходы которых попарно объединены и соединены с входами блока трансформаторов, а входь по полярносг ти объединены и соединены с выходами низкочастотного выпрямителя, выходы блока трансформаторов соединены с

диодами блока высокочастотных выпря

мителей с накопительскими элементами, выходы которого соединены с выходными клеммами и входами первого коммутатора, управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами кольцевого распределителя, вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора опроса, формирователь тактовых импульсов, источник опорного напряжения, выходы маломощного блока питания присоединены к шинам питания высокочастотного генератора опроса, кольцевого распределителя, первого коммутатора, о т л и чающийся тем, что, с целью повьпиения точности стабилизации путем уменьшения ошибки отслеживания, в него введены усилитель сравнения, усилитель разностного напряжения, второй коммутатор, блок преобразования частоты в ишрину импульса, парные выходы по числу выходных кана- лов которого соединены с управляющими входами силовых регулирующих ключей, управляющие входы второго коммутатора соединены с соответствующи- ЬЯ5 выходами кольцевого распределителя, вход второго коммутатора - с выходом усилителя разностного напряжения, вход которого соединен с выходом усилителя сравнения, первый вход усилителя сравнения соединен с выходом первого коммутатора, второй вход с источником опорного напряжения, выходы второго коммутатора соединены с соответствующими управляющими входами преобразователя частоты в ширину импульса, выходы формирователя тактовых импульсов с тактирующи -ш входами преобразователя частоты в ширину з мпульса,

2, Источник по п. 1, о т л и ч а 0 щ и и с я тем, что блок преобразования частоты в ширину импульса содержит узел выделения фронта им0

5

пульса, узлы управления по числу вькодных каналов источника питания, тактирующие входы которых объединены и соединены с тактируюпц1ми входами преобразователя частоты в ширину импульса, установочные входы узлов управле чия объединены и соединены с выходом узла выделения фронта импульса, вход которого соединен с

из тактирующих входов блока преобразования частоты s ширину импульса, каждый из узлов управле- состоит из трех элементов И, 5 многовходового элемента И-НЕ, счетчика, управляемого генератора частоты, узла восстановления разностного напряжения канала, вход которого соединен с соответствующим вы- 0 ходом второго коммутатора, невыход - с управляющим входом управляемого генератора частоты, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы

счетчика. - с входами многовходового элемента И-НЕ, выход которого сос|динен с первыми входами второго и

третьего элементов И и вторым вкодом 0 первого элемента И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с тактирующими входами блока преобразования частоты в ширину импульса, установочный вход счетчика - с установочным входом узла управления, выходы второго и третьего элементов И - с двумя выходами блока преобразования частоты в ширину

/импульса.

Изобретение позволяет повысить точность стабилизации многоканального источника питания .(МИП) путем уменьшения ошибки отслеживания. Для этого в УЗШ введены усилитель сравнения 7, усилитель 9 разностного напряжения, второй коммутатор 10 и блок 14 преобразования частоты в ширину импульса. Блок 14 содержит схему 15 вьщеления фронта импульса, узлы управления по числу каналов 16-1, 16-2,.,., 16-J и выполнеи на элементах цифровой логики. Это позволяет воздействовать на силовой регулирукнций ключ в тот же момент времени, когда осуществляется отслеживание. Частота опроса во много раз превышает частоту стабилизации. Ошибки, приводящие к понижению точности стабилизации при достаточном быстродействии элементов опроса и сравнения, сводятся к минимуму, 1 3.п. ф-лы, 2 ил. с (Л 12; ч 5

Ф«г. 2